量程自动转换数字万用表设计

太原工业学院毕业设计(论文)

输入电压/V 0.15 1.00 2.50 3.30 5.50 7.80 12.40 15.00 23.70 27.90 30.00 32.00 36.70 39.80 41.00 45.20 46.00 显示电压/V 0.15 0.99 2.47 3.27 5.46 7.77 12.43 15.08 24.09 28.47 30.71 32.82 37.81 41.13 42.43 47.06 47.90 误差 0% -1.00% -1.20% -0.90% -0.70% -0.38% 0.24% 0.53% 1.64% 2.04% 2.37% 2.56% 3.02% 2.60% 3.48% 4.11% 4.13% 由以上数据得出结论：经过初步测试，直流电压测量值的误差均在5%以下，在个别的区段，如0V到0.15V之间，误差较小，甚至可以完全准确地显示出稳压源的输出电压。直流电流测量值的误差在0到20V区段总体上较低，均不超过1.2%。 如程序：

res1=num1*5*1000/1024*(256-res)/res/10=num1*5*0.97*(256-res)/res/10； 其中num1为A/D转换输出值；（num1在0-1023之间） res1为要显示的电压值； 放大倍数A=res/(256-res）；

由于式子num1*5*1000/1024，在计算的过程中或造成数据溢出，导致不能正确显示结果，所以1000/1024≈0.97，公式中用0.97避免数据溢出，但是这样处理损失了精确，

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是产生误差的主要原因之一，此外还有AD转换精度对结果的影响。部分数值误差较大，如表中所示测量较大电压时，其误差也变大，但仍在可接受范围之内。

所以测量结果基本满足设计任务的要求。

6 总结

经过一个学期的学习和努力，本次设计顺利完成，具体结论如下：

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⑴采用单片机AT89C51为核心，利用其强大的功能，结合A/D转换，对PGA的控制等等，构成了一个智能化的测量系统。

⑵本设计的核心是量程自动转换模块的设计，而本设计中量程自动转换模块的核心是PGA。所以我设计了组合PGA，因为集成PGA的增益有限、固定、不能够实现连续的增益变化，不能满足设计要求。通过研究说明书，采用了芯片MCP41010设计组合PGA。MCP41010虽然没有1000个触头，但是其256个触头已经可以满足设计要求，设计成功的组合PGA，能够实现连续增益的变化，且具有较高的精度。

⑶通过系统的设计实现了预期的设计目标，完成了大部分的设计任务，具体如下：完成了A/D转换电路、单片机控制与显示电路、量程自动转换模块、电流/电压转换电路、电阻/电压转换电路和系统程序的设计。

⑷具体实现的功能：设计完成后的量程自动转换数字万用表能够自动识别当前输入

直流电压的大小，并自动调整至相应的测量量程，无需人工选择测量量程。使得其测试效率和测试结果更加精确。

⑸设计过程总结：4月初，资料已经查找完毕了，我开始着手毕业设计。在设计过程中初次采用的量程分档原理是传统的电阻分压方法，功能上虽然能够实现，但是精度不够，方法亦陈旧。在中期答辩完成以后，决定采用程控放大器来实现量程的设计，于是转而再次翻阅《智能化检测系统及仪器》课本，然后开始设计。设计好量程以后，开始设计外围电路。电路设计完成以后，开始程序设计。

综观整个设计，我发现了自身知识结构的局限，没有形成一个知识体系，通过毕业设计，对大学四年的所学知识进行了系统的梳理，同时也遇到很多课本里没有的知识，通过多次查阅文献，最终学会了这些知识。在这次设计中所有电路均通过了仿真，而且仿真结果还比较理想，但也先后遇到了许许多多的问题，在老师耐心地指导下和同学热心地帮助下，所有问题都基本得到解决，让我学到了不少东西。同时，深深感到作为一个科技工作者的艰难，在设计过程中每前进一步都要付出艰辛的劳动。经过这次系统的毕业设计，使我熟悉了对一项课题进行研究、设计和实验的详细过程，这些宝贵的经验对我在将来的工作和学习中都会有很大的帮助。

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脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次对意志的磨练，也是对我实际能力的一次提升，对我未来的学习和工作会产生巨大的帮助。

最后，由于本人水平有限，论文中肯定有不当和疏漏之处，敬请各位专家和老师批评指正。

致谢

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