自动量程数字万用表.doc

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自动量程数字万用表〔B题〕
摘要
全文主要介绍了基于STM32F103RBT6的自动量程数字万用表的设计。本设计以STM32F103RBT6作为核心MCU，配合外围的各个模块，实现了交流电压、直流电压、频率、电阻以ADC可以在很大程度上弥补方案一精度低的缺陷。故本设计选择了方案一，并且通过模拟开关的转换来改变电阻值的大小，以满足整个围测电阻的精度要求。


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二．理论分析与设计
直流电压的理论分析
此题目要求对于直流电压的测量围为0~20V。首先，，，因此需要将3V~。而对于0~3V的电压可以直接采集。其功能实现具体电路图见附录图1-1.
交流电压的测量的理论分析与电路设计
此题目要求对于交流电压的测量围为0~20V。为了实现题目要求，本文选用AD736芯片将交流信号转换为其交流信号的有效值之后进展采集，但是由于AD736满量程只能达到200mv，因此我们需要对交流信号进展处理。本文以200mv，2v为临界点，当输入交流电压有效值小于200mv时，直接进展采集；当电压有效值在200mv到2v之间时，将输入信号缩小20倍之后输入AD736之后再对AD736输出电压进展采集；当电压有效值大于2V时，将输入信号缩小200倍之后输入AD736之后再对AD736的输出电压进展采集。最后再对采集到的数据经软件处理后显示真实电压有效值。经过理论分析与计算，这个换挡设计以与电压采集均可以实现题目要求。AD736转换电路图见附录图1-2。
电阻与频率的理论分析
本文选择串联分压原理，将电阻的测量转换为电压进展采集测量，电路原理图见附录图1-3。根据串联分压原理和欧姆定律原理，可以得到电阻计算公式：Rx=V*R0/Ux - R0。为了提高AD对电压信号的采集精度，对于不同的电压围采用不同的电阻值，用继电器进展不同电阻的转换。通过计算分析，用100Ω作为小于1K的电阻测量，用1KΩ作为1K到10K的电阻测量。对于测频的测量，本文采用STM32部的输入捕捉功能在一定的时间捕捉交流信号脉冲并计数，从而求出频率。由于题目中为说明输入信号的峰值为多少，因此为了扩大仪器对输入信号的频率测量能力，利用三极管二级放大处理以与整波处理，可以得到对电压的正弦交流信号和方波信号的频率检测。但是由于对于三极管的信号放大对于高电压会存在失真现象，因此本系统只能测量小电压信号的频率。经过理论计算分析，输入电压围小于1V。测频电路见附录图1-4.
电流测量的理论分析
由于单片机只能对电压信号进展处理，无法直接对电流信号进展采集，因此，本文通过将电流信号转换为电压信号的原理进展处理采集。采样电阻选值为86Ω，待测电流围为100µA～10mA，~860mv，实际电压值略有偏差。由于所用置A/D为12位A/D，~860mvd的电压围，所以把所采得的电压直接交由单片机测量处理。
三．电路与程序设计


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直流电压测量电路
直流电压检测电路见附录图1