智能数字万用表课件.ppt

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1、智能数字万用表湖北师范学院电工电子示范中心一.题目任务与要求二.方案论证与设计主要内容:一、题目任务与要求智能数字万用表（H题）【高职高专组】一、任务设计并制作一台具有直流电压、交流电压和电阻测量功能的智能数字万用表。示意图如图1所示。图1智能数字万用表示意图AD采用的是MC14433。MC14433是美国Motorola公司推出的单片31/2位A/D转换器，其中集成了双积分式A/D转换器所需的CMOS模拟电路和数字电路。具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一

2、个完整的A/D转换器。其主要功能特性如下：精度：读数的±0.05%±1字模拟电压输入量程：1.999V和199.9mV两档转换速率：2-25次/s输入阻抗：大于1000MΩ电源电压：±4.8V—±8V功耗：8mW（±5V电源电压时，典型值）二、要求1、基本要求（1）数码显示，最大读数1999。（2）直流电压量程：0.2V、2V、20V，精度为0.2%1个字；输入阻抗≥10MΩ。（3）交流电压量程：0.2V、2V、20V，精度为0.5%2个字（以50Hz为基准）；输入阻抗≥10MΩ；频率响应范围为40~1000Hz。（4）电阻量程：2Ω、200

3、Ω、2MΩ，精度0.2%2个字。2、发挥部分（1）直流电压测量具有自动量程转换功能。（2）具有“自动关机”功能，即在测量过程中，若1分钟内无任何键按下，仪器会自动关闭显示并处于低功耗状态；再按任意键，仪器能返回“自动关机”前的工作状态。（3）具有相对误差（△%）测量功能，即在进行某项测量时，首先通过显示屏提示用户从键盘输入标称值，一旦输入确认后，仪器能显示相对误差中的△值。二、要求二、方案论证与设计直流电压测量要求：直流电压量程：0.2V、2V、20V，精度为0.2%1个字；输入阻抗≥10MΩ。分析：（1）量程：0.2V和2V可以直接送入AD,

4、20V需要按比例缩小到2V送入AD。（2）精度：主要取决与AD。而14433满足。（3）输入阻抗：最小为10M。方案：方案一：采用电阻分压。方案二：采用运算放大器缩小为了减少滑动变阻器对精度的影响，也可以去掉滑动变阻器，采用固定电阻分压，然后在通过单片机软件对测量数据进行处理。方案一档位切换可以采用继电器和模拟开关两种方式。方案二方案一：电路结构简单，输入阻抗不易精确确定。方案二：电路相对复杂。输入阻抗可以精确确定为10M。因为本题对输入阻抗要求不小于10M,故选取方案一，电路简单，调试方便。交流电压测量要求：交流电压量程：0.2V、2V、20V，精度

5、为0.5%2个字（以50Hz为基准）；输入阻抗≥10MΩ；频率响应范围为40~1000Hz。分析：交流量程和直流一样，故可以和直流电路共用，不同之处是要加一个测交流有效值电路。方案：方案一：采用整流滤波电路方案二：采用正有效值转换芯片AD637此处的直流电压，不是有效值，要通过一定的换算，而且对不同的波形，换算的系数还不一样，故此方法不适合测量，波形未知的交流电压的有效值。采用AD637集成真有效值转换芯片，把交流电压信号转换为幅值等于交流有效值的直流电压信号，再对直流电压进行测量，这种方案电路简单、响应速度快、失真度小，工作稳定可靠，故采用此种方

6、案。电阻测量要求：电阻量程：2Ω、200Ω、2MΩ，精度0.2%2个字。分析：难点在于小电阻测量，在测2Ω档时，要考虑接触电阻的影响。方案：方案一：采用分压法。方案二：采用恒流源。由TL431产生2.5V恒定电压，被测电阻与510K，和51欧姆的标准电阻相串联到地。Vx端输出给ADC。通过测量Vx端电压再经过相应的软件处理计算可得到被测电阻的大小。0.5V的恒定电压送入运放的同相端，三极管Q与运放的反相输入端形成反馈电路，再在此端串入大小合适电阻至地，被测电阻串入后流经电阻的将有恒定10mA的电流两种方法均可以测量相应量程的阻值，精度均取决与恒压源

7、的精度，采用方案一，电路较简单，方案二也能达到相应的精度。数据处理更简单些。从总体来看，方案一具有连贯性，在这个系统中，较方案二简单。采用恒流外加小信号放大法。当测量0～2Ω小电阻时，采用恒流源产生10mA电流流经电阻产生0~20mV压降再放大10倍即0~200mV测量，这样解决了大电流流经小电阻发热大的问题。此种方案误差主要取决于恒流源的精度，只要恒流源恒定，测量可以达到很高的精度，故采用此种方案。对于待测电阻是0~2Ω时,实际测量时被测电阻阻值小于几欧时，则测试线的电阻和探针与测试点的接触电阻与被测电阻相比已不能忽略不计，若仍采用两线测试方法必将导

8、致测试误差增大。此时采用开尔文连接方式（或称四线测试方式）来测量。仪用运算放大器INA128: