【简易数字万用表设计10000字（论文）】

简易数字万用表设计目录TOC\o"1-2"\h\u7441引言 449622系统方案设计及测试原理 486802.1系统方案设计 470162.2多功能数字万用表的测量原理 5207042.2.1电压描述 5222702.2.2电流描述 6275832.2.3电阻描述 7102672.2.4电容描述 9295312.2.5电感描述 10133多功能数字万用表的硬件部分设计 11863.1系统总体结构 12305453.2测量直流电压电路 13107663.3测量直流电流电路 1433893.4频率转换电路 14271793.4.1NE555定时器 1555953.4.2测量电阻R电路 1624453.4.3测量电容C电路 17203843.4.4测量电感L电路 18188483.51602LCD显示电路 19102163.6CD4052通道选择电路 20218604系统软件设计 22113674.1选择编程软件 2281084.2软件各模块的设计 22227534.3系统主程序 23164834.4多路通道选择开关CD4052模块 24112454.5参数测量模块 25124974.5.1电压测量模块 256574.5.2电流测量模块 2518494.5.3电阻测量模块 25312234.5.4电容测量模块 2651984.5.5电感测量模块 26203614.6显示模块 2764695系统性能测试与改进 27151625.1系统调试 27173015.1.1软件调试 27237475.1.2硬件调试 27173205.2系统测试结果 28235815.2.1直流电压测量 28158715.2.2直流电流测量 2978135.2.3电阻测量 2947675.2.4电容测量 30155535.2.5电感测量 3053115.3误差分析 3132086总结与展望 32238246.1总结 32241266.2展望 3229461参考文献 3322874附录 3411874附录一、原理图 3430000附录二、源程序 35

1引言随着现代信息技术的不断发展，测量工具和仪器的技术要求也越来越严格。在集成电路中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量的物理量，其中最常见的就是电压测量，而且往往还需要使用测量精度相对较高的电压，因此在很多时候，数字电压表已经变得越来越普遍了，而且越来越多地需要使用这些测量精密的仪器。数字电压表(DigitalVoltmeter)简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续、离散的数字信号并加以显示的仪表。由于这种新型的数字化检测仪器在进行设计过程中具有读取数据准确方便、精度高、误差小、灵敏性强、分辨率高、测量速度快等优点，所以被广大用户所重视。数字电压表正是在这种市场需求下被设计出来的，它已经是一种不可或缺的工业电子电压测量标准仪器。通过对这个课题的深入研究，我们可以更加清楚地了解到52系列数字电压表的一些主要功能和原理特点，学习了一些基础性的单片机知识以及一些与这些单片机相关的产品设计有关的基础性思路和操作技术，使我在实际操作中也有了更深刻的经验和认识，另外我还对C语言的编程也有了一定的认识和了解，并且更加清楚地掌握了A/D转换的原理、方法、过程和应用。2系统方案设计及测试原理2.1系统方案设计该系统是一种基于单片机及其自动控制原理的多功能数字式电压表系统。它主要包括单片机、ADC0809采样电路、信号处理电路、显示模块及电源等部分。以单片机为主要的控制芯片，采用模数转换器工具作为一个数据采样系统，实现对被检测电压的数据采样；采用稳压二极管作为过压保护；用比较器和继电器作为模拟开关，实现对量程自动转换；字符液晶屏OLED显示器是用来显示被检测到的电压。它可以测试0~5V和0~51V的两个量程范围内的直流电压，其最小误差是50mV。另外，当它超出范围时，显示屏会显示报警。电源模块为整个电路提供电源支持。设计框图如图2-1所示。图2SEQ图\*ARABIC\s11系统设计框图2.2多功能数字万用表的测量原理为了能够设计出符合预期功能的数字万用表，首先应该针对测量物理定义进行说明，同时还需要得出在测量过程中涉及到的相应方案。首先弄明白被测电气元件的主要参数，结合实际情况来选择方案。确定方案后，还需对方案的可行性以及性价比进行考虑，这样我们才能设计出符合预期要求的数字万用表。2.2.1电压描述电压，日常生活中常见的电气参数，它的物理意义是衡量电荷在静电场中电势不同所产生的能量差。是在电路检测中常常需要测量的参数。数字万用表可以测量的是交流电压与直流电压。（1）电压参数1.标称电压值：单位是伏特，用来表示电位差。2.定义：它是自由电荷定向移动的原因，并且定向移动形成电流。3.1KV=1000V（2）测量电压的方案选择我们测量电压为直流电压，测量方式有很多种，例如：伏安法、检测电位，根据电位差来检测电压值等方法。每个方法有每个方法的优点。我们应该选用性价比最高的测量方案。并有以下方案：方案一：利用单片机的ADC采集转换来进行测量。方案二：芯片TLV2472，它主要是通过放大信号来输出所需信号。利用单片机的ADC采集转换功能可以直接实现测量，而不用再加芯片，所以方案二更加适合本设计。所以我们选择使用根据电位差来测量直流电压，当测量未知直流电压时，我们将电压输入，并记录该电压的电位，另一端接地，并记录接地点的电位，根据所得电位差经过单片机ADC采样转化进行处理就可以获得测量结果。2.2.2电流描述电流，它的物理意义是单位时间里通过导体横截面的电量称为电流强度，电流的符号为I。在生活中很常见的电气参数。（1）电流参数1.主要代表的是在单位时间通过某个导线截面的电荷量，一般在每秒通过一库仑电量则将其称之为1安培，单位为A。2.1A=1000mA1mA=1000μA1KA=1000A（2）测量电流的方案选择因为本设计只要求设计测量直流电流功能，所以就不考虑交流电流的测量原理。测量直流电流的原理与电压相同，不过需要经过芯片进行处理。并有以下方案：方案一：采用芯片TLV2472，芯片是一种运算放大器，通过放大信号来输出所需信号。方案二：芯片ACS712，输入电流后，芯片内部的霍尔感应元件附近好产生霍尔效应，方便实现AD转换。本设计选用的是ACS712芯片，ACS712芯片是基于霍尔感应的原理，来进行电流检测的。当芯片通过直流电流时，内部会产生一个磁场，会感应出一个线性电压，经过芯片处理，输出一个电压信号，通过输出，经过单片机ADC转换，就可以直接获得通过芯片的电流大小。2.2.3电阻描述当电路中的电流通过导体时，导体也会阻碍电流通过。电阻器是电路设计中最为常用的一个软件，它的作用是可以降低电流，同样也可以分担电压，能够对微波信号进行修整。（1）电阻参数1.标准称为电阻值：代表的是电阻的大小，而往往运用的单位是欧。2.电阻的计算方式：电阻上的电压除以通过电阻的电流。3.电阻受到温度的影响，如果温度相对较小的话，电阻的可靠性和耐用性就会更加优秀。4.当电压很大时，超过电阻所能承受的最大值，可能会造成电阻器的击穿，最终可能让电阻值下降，也可能导致电阻损坏。（2）测量电阻的方案选择在电阻测试过程测量的条件较多，可以在直流条件下进行测量，同时也可以在交流的条件下进行测量，不同状况下测试得到的精确程度也有一定差异，因为本设计不考虑在交流条件下测量。所以我们主要讨论直流条件下测量电阻。并有以下几个方案来测量电阻：方案一：直流电桥法，三个已知电阻R1、R2、R3和未知电阻R与其他形成了DC桥的四个相等的桥臂，如果已经知道其中三个臂中的阻值，就可以算出未知电阻R，它的数学推算公式如（2-1）式子，电路示意图如图2-1。（2-1）图2-2直流电桥法方案二：我们可以选用RC振荡电路，对于测量未知电阻R的频率，可以通过该电路来实现，然后经过单片机计算就可以获得数据。综合对比，本设计选用的是RC震荡电路来测量电阻，对R该未知电阻进行测量，同时得出其FC这一频率值，另外还要结合仪器完成电阻值的计算，在本次设计过程中主要应用的是脉冲计数法来开展设计，适当调整秒脉冲宽度与电阻值的比例和振荡器产生脉冲的频率即可通过对相遇之后信号脉冲的个数计数并显示来确定待测电阻值。单片机能够获取到对应的测量频率，同时在单片机分析之后也可以进一步得出电阻的阻值大小。2.2.4电容描述在电容的中间位置加入了绝缘材料，两边则属于金属导电材料，电容的核心功能是实现放电以及充电，一般将其记为C，结合其材料的差异可以完成各种电容器的制造，当前该类元件得到广泛应用。（1）电容参数1.标称电容值：标称电容值需要在电容器部分捕获，此部分也允许出现偏差，偏差的范围往往也被称为精确程度，精度与误差之间也有对应的联系。2.频率特性：电容元件与电容之声的频率有对应关系，如果频率增加，则电容可储存的电容量就会下降。2.4.2测量电容的原理分析及方案选择（2）可以选用RC振荡电路，对于测量未知电容C的频率，可以通过该电路来实现，然后经过单片机计算就可以获得数据。方案二：测量未知电容C我们可以选用LC线圈来测量，为了可以获得高精度的电容值，我们需要用到高精度的电感值，测量范围很大，但是稳定性不是很好。LC振荡电路如图2-3。图2-3LC振荡电路综合对比，我们选用方案一。在电容的测量过程中，需要应用RC振荡电路对C未知电容其相对频率FC进行测试，之后得到的C电容再次由NE555定时器构建形成的震荡器，产生FC该频率，然后再次由NE555将震荡波形输出，经过STM32单片机处理，确定频率周期，就可以求出频率FC的大小，再经过STM32的处理就可以得到实际电容值。2.2.5电感描述电感往往利用H进行表示，其单位为亨利，电感器也有广泛的应用，可以构建形成电感滤波电路，也能够串联LC谐振等。（1）电感参数1.电感量：具体表示的是电感的强度。2.分布电容：低频电路测量过程中应注意该参数，高频电路中分布电容具有重要的影响作用。（2）测量电感的原理分析及方案选择对于测量电感L，有以下方案进行测量：方案一：AC桥法测量，它由四个桥臂组成，当它们处于平衡条件时，如果已知三个阻抗Z1、Z2、Z3的值，就可以推算出Z4的阻抗。AC桥法测量原理如图2-4。图2-4AC桥法测量方案二：电容三点振荡电路测量，其原理也和RC振荡电路差不多，主要也是测量电感的频率，然后通过单片机计算获得参数。本设计采用的是方案二，在测定电感方面核心的原理则是应用频率来进行测试，通过NE555与定时器连接并构建形成三点振荡电路，在单片机的处理后可以对电路周期予以确定。3多功能数字万用表的硬件部分设计根据要求我们需要设计一个数字万用表，所以需要选择一个能够完成测量指标的单片机作为设计的系统核心。在选用单片机时，有以下方案：方案1：AT89S51X，是一个我们经常接触到的8位单片机，不过它的速度较为慢，而且功耗一般，还没有自带ADC，适用于简单的应用。方案2：STM32，是一个32位的单片机，功能十分强大，自带有ADC运算，运算速度也很快，资源非常丰富，适合作为复杂电路的系统核心。方案3：MSP430，16位系统，速度较快，自带ADC，主要是功耗非常低。在对设计目标进行综合考虑后，发现STM32单片机适合作为我们设计系统的核心部件，它也能胜任我们设计的指标，我们可以看到STM32单片机的优势所在：STM32单片机，全程为STM32F103C8T6。是一款基于ARMCortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，拥有双12位精度ADC，转换非常快。程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V，工作温度为-40°C~85°C。STM32单片机原理图如下3-1。图3-1STM32单片机原理图单片机STM32的Cortex-M3处理器该处理器能够实现定时功能，同时可以提供较高的代码密度，处理速度较快，能够在各功能模块中对函数进行全面调研，具有除法和乘法等各项指令功能，也可以将其作为功率调节器所使用。3.1系统总体结构本设计是基于STM32为系统核心，通过单片机的外部按钮来控制测量的电路。测量直流电压时，利用单片机ADC转换测量出电压，测量直流电流时，我们选用ACS712芯片来对输入的电流进行处理，就可以获得电流的数值。如果想要完成R和C两项参数测定，接下来就需要构建形成RC震荡电路，以定时器产生频率特定的信号，在进行电感测试时需要构建形成三点振荡电路并将频率导出，接下来再次借助于单片机的处理将测量结果转变为频率测量，最后再发送到显示屏当中进行显示，进行参数测量的数字显示。主体结构主要包括：CD4052选择开关电路，五个测量电路，STM32控制电路，LCD1602驱动电路，功能选择按钮电路。如图3-2。图3-2系统硬件设计结构框图3.2测量直流电压电路测量直流电压我们所用到的原理是利用电位差进行测量，所以我们只用输入未知直流电压，并通过CON2芯片进行处理，进行ADC转换。用输入电压电位减去接地电位，就可以得到未知电压的测量值。直流电压测量电路如图3-3。图3-3直流电压测量电路3.3测量直流电流电路测量直流电流是我们是运用到霍尔感应原理，通过ACS712芯片的电流检测系统，当芯片通过电流时，芯片会产生一个磁场，会产生出一个线性电压，经过芯片处理，输出一个电压信号，经过单片机处理，可以获得被测量的未知电流。ACS712芯片的原理图如图3-4。图3-4ACS712芯片原理图3.4频率转换电路在设计系统中，由于电阻、电容、电感不能直接测量，因此单片机接下来就需要针对数据进行获取，要决定各类元件的对应参数频率，在进行硬件电路设计环节中需要将测量的参数转变为测量的频率，这部分频率接下来会传输到单片机中开展进一步分析，从而就可以实现对参数的测量。为了对实际所需获取的频率进行获取，因此需要由NE555芯片来实现脉冲计数，构建形成的电路能够对频率进行测量。3.4.1NE555定时器在工业领域中NE555此芯片得到广泛应用，此芯片能够将模拟信号和逻辑信号相互混合于一体，其功能完善，当前在各类生产中得到广泛应用。可以添加电阻器以及电容元件后由此构建形成单稳态触发器，详细的原理图如下图所示[]。芯片原理图如图3-5。图3-5芯片原理图所以我们首先需要了解芯片各个引脚的功能。1.Pin1（接地GND）-地线，外接电源负端或者接地2.Pin2（触发输入）-是触发NE555芯片的引脚，低触发端TR。3.Pin3（输出端）-对应代表的则是V0该输出端。4.Pin4（复位重置清零端）-只有在低电平下才能有效，此时可以将复位清除。5.Pin5（控制电压端）-比较器参考电压值可以通过改变外部电压进一步实现变化。6.Pin6（高触发端）-高触发端TH。7.Pin7（放电引脚）-用于作定时器的电容放电。8.Pin（电源Vcc）-一般的供应电压范围是+-4.5伏特。NE555芯片的主要特点是：1.振荡延时作用发挥简单，只需要一些电阻电容，它的延时范围也很广，可在几微秒至几个小时之内。2.它可与很多逻辑电路进行配合。3.可以负载起多种自动控制，因为输出端的供给电流很大。4.拥有计时功能，精确度很高，温度稳定性很好，造价成本便宜。3.4.2测量电阻R电路在RC在对电阻R进行测定时，需要借助于RC震荡电路，详细的电路设计原理可以参考下图（3-6）所示。图3-6测量电阻原理图FR的频率由如下公式进行计算： （3-1）FR的计算由如下公式而定： （3-2）电阻R的计算公式如下所示： （3-3）3.4.3测量电容C电路在测定电容时，需要通过特定的RC震荡电路来实现电容C频率的测定，根据单片机计算出电容C的容量。所测得的电容C由RC振荡器产生相对应的频率FC,由NE555芯片输出震荡波形，经过STM32单片机处理，可以对震荡周期予以确定，接下来可以求出FC频率高低，然后再次借助于单片机就可以计算得出C该实际电容结果，电路原理图如图3-7。图3-7RC振荡电路测量电容原理图图3-7原理图显示了RC多谐振荡电路的核心是555定时器。将多路选择开关输出到单片机STM32的I/O口进行处理。在计算FC其周期时常用的公式如下： （3-4）FC的计算公式如下所示： （3-5）被测C对应计算公式如下所示：（3-6）3.4.4测量电感L电路在进行电感测量的时候需要借助于三点震荡电路来完成间接测量，详细的电路设计如下图所示。图3-8测量电感电路原理图Lx与FL两者之间的关系如下所示：（3-7）进一步可以得出Lx该电感的计算公式如下： （3-8）3.51602LCD显示电路1602该显示器得到了广泛的应用，可以对英文字母进行显示，同时还可以显示符号、数字等[]，其核心参数总结如下表所示。表3-11602LCD主要参数类别字符总容量电压电流字符尺寸参数值16*24.5~5.5V2.0mA2.95mm*4.35mm各个引脚说明如下：1.Pin1（GND）-接地，电源地。2.Pin2（Vcc）-Vcc接5V电源正极。3.Pin3（V0）-接地，液晶驱动电源。4.Pin4（RS）-输入，寄存器选择。5.Pin5（R/w）-输入，读、写操作。6.Pin6（E）-输入，使能信号。7.Pin7-14（DB）-三态，数据总线LSB。8.Pin15（BLA）-输入，背光源的正极。9.Pin16（BLK）-输入，背光源的负极。显示电路我们采用的是LCD1602显示屏，它成本较低，价格相对便宜，显示的结果也非常清晰。它的主要功能是将待测的电子参数：直流电压、直流电流、电阻R、电容C、电感L显示在液晶显示屏上。LCD1602液晶显示屏会收到数字的形式的测量结果，进行万用表测量的数字显示。LCD1602与单片机STM32的原理图如图3-9。图3-9LCD1602与单片机STM32的原理图3.6CD4052通道选择电路本设计中我们使用多路选择开关是CD4052，实现各项参数的灵活切换，其中CD4052是一类开关类型的元件，A、B两个部分则是数字逻辑控制，对应拥有高低电平两种不同状态，另外在低电平动态下则有效。如果当A与B两者逻辑值有差异的时候则功能也会发生改变，要借助于按键功能对其中某一通道频率进行选择，另外还需要利用单片机进行计数，经过单片机分析就可以得到被测参数。开关控制如表3-2所示。多路选择开关示意连接图如图3-10。表3-2开关控制表V测量直流电压I测量直流电流FC测量电容FR测量电阻FL测量电感图3-10多路选择开关示意连接图本章主要介绍了本设计的硬件部分，所用到的芯片。总体结构主要包括：电压U、电流I、电阻R、电容C、电感L测试电路、控制电路、开关电路、按键电路等诸多方面。另外借助于原理图对这些电路的实现原理进行介绍，进一步了解每个硬件模块。4系统软件设计设计的程序方面主要包括四个部分，分别有电路驱动程序、采样程序、计算程序以及驱动程序这4个方面。切换相对应的功能电路主要是五个按钮开关来进行控制。在进行测试前，需要先装好被测的设备或者电子元件，先选择按钮开关切换测量电路，并选择需要测量的参数类别。通过按钮开关，该系统可以对具体的测量程序进行启动，实现内部计算，也能将测试的结果向液晶显示器发送，并将其显示出来。4.1选择编程软件本文在程序开发的过程中主要应用的软件为Keil，此软件具有诸多功能，能便于C语言进行开发，整个设计过程中采用的是模块化的方式进行编辑，整体逻辑较为清晰，具有清晰的结构，方便后续的读写。4.2软件各模块的设计在软件方面一共设计了5个部分，包括主程序的设计、数据处理程序的设计、液晶显示屏显示程序、自动测量程序、中断程序。各个模块之间的关系图如4-1所示。图4-1模块关系图4.3系统主程序软件设计的核心就是主程序，它的作用就是作为一个个沟通的桥梁，与各个程序模块建立起联系，实现万用表测量，其主要表现于键盘输入、数据的采集、储存和加工等。将需要测量的直流电压值V、直流电流值I、电阻值R、电容值C以及电感值L，送入STM32单片机分析处理，最后处理结果会被送至LCD1602显示，整个流程如图4-2。图4-2程序流程框图4.4多路通道选择开关CD4052模块在完成按键分析之后，接下来需要开展测试电路的选择。当我们摁下按钮，先开始调用模块程序，再进行分析，系统会根据我们想测量的参数值，来选择相应的参数测量电路，这大大方便了我们测量参数，选择的测量参数电路也会将被测参数送至STM32单片机进行处理。4.5参数测量模块在进行测试过程中，必须要首先开展初始化操作，其中初始化的主要部分包括：定时器计数器NE555、多通道选择开关CD4052、中断端口的使能等。给数字万用表通电，就会默认进入测量电压模式。当检测到摁下按钮时，系统会判断所选择的测量电路，并启动该电路测量程序。计算并显示出被测量参数值。使用起来非常简单方便。4.5.1电压测量模块测量直流电压的步骤如下：1.选用电压测量模式，进入电压测量；2.赋予CD4052估值；3.将所算得的电位差送入单片机STM32进行处理；4.将处理结果送入LCD1602进行显示，输出V；4.5.2电流测量模块测量直流电流的步骤如下：1.选用电流测量模块，进入电流测量；2.赋予CD4052估值；3.将芯片所测量得到的数值送至处理器STM32进行处理；4.将处理结果送入LCD1602进行显示，输出I；4.5.3电阻测量模块测量电阻R的步骤如下：1.选用电阻测量模式，进入电阻测量；2.对频率转换模块进行调用；3.赋予CD4052估值；4.对频率测量部分进行调用，测量对应的频率FR;5.将频率送入STM32单片机进行计算和处理；6.将结果送入LCD1602进行显示，输出电阻R；4.5.4电容测量模块测量电容C的步骤如下：1.选用电容测量模式，进入电容测量；2.调用频率转换模块；3.赋予CD4052估值；4.调用有关频率的测定数据并得出FC；5.有单电机负责处理各项平均数据；6.将结果送入LCD1602进行显示，输出电容C；4.5.5电感测量模块测量电感L的步骤如下：1.选用电感测量模式，进入电感测量；2.对频率转换模块进行调用；3.赋予CD4052估值；4.对频率测量部分进行调用，测量频率FL；5.要用单片机将各部分数据进行处理，同时完成L该电感值的运算；6.将结果送入LCD1602显示，将L值输出，在这个过程中要等按键中断；4.6显示模块在本次设计过程中能够实现测量的相关参数，主要包括LC、R和电流值、电压值等。这部分数值在测定之后，需要通过显示屏显示，显示函数如下：//显示屏初始化函数voidLCD_init(void){delay_ms(5);//上电后，延时保证供给电源达到稳定状态

Write_Instruction(0x01);//清屏，后面的指令无严格顺序

Write_Instruction(0x06);//写字符，整屏显示不移动

Write_Instruction(0x0c);//开显示，开光标，开闪烁}本章完成了整体的软件设计工作，其中涉及到的各项模块主要包括开关模块、频率转换模块、按键模块等，结构非常的清晰，编程语言是C语言，使用的软件是KeiluVision5，而在编程的过程中，我们最好使用模块化调用，最好完成的程序读起来非常顺，各部分的功能也能显示出来，方便后面的修改和调试。5系统性能测试与改进5.1系统调试5.1.1软件调试在进行软件调试时，需要借助于Keil5软件进行调试各个模块，也要分别开展调试，同时还需要找出其中的debug，要针对逻辑结构方面开展检测，另外还应该完成编译，最后还要对该软件的功能进行测试。5.1.2硬件调试1.在万用表通电之前，每个模块都必须要进行检测，要评判芯片是否有问题产生，并且还要对各个元器件及焊接顺序进行安排，要让整个焊接过程更加方便进行操作，这样才能事半功倍。2.为了确定电路系统中有没有存在问题，进行电气测试，检查各部分是否正常运转。3.测试环节内如果出现异常需要重新更换相应器件。如果出现了断路则我们也可以重新进行焊接。4.检查完硬件部分后，进行通电，往单片机内写入程序，并观察数字万用表能否实现其功能。5.计量首先将初始化各项硬件设施，使其处于合理的工作状态。5.2系统测试结果5.2.1直流电压测量如果选用的是直流电压单模块进行测试，则需要运用万用表开展电压测试，详细的数据比对结果如下。表5-1直流电压测试数据标称值（V）测量值（V）误差值（%）11.022.0%109.973.0%5049.521.06%5.2.2直流电流测量当选用直流电流测量模块时，数字万用表进入电流测量。下表是测试数据与实际电流数据比较。表5-2直流电流测试数据标称值（mA）测量值（mA）误差值（%）100100.343.4%300300.484.8%500499.683.2%5.2.3电阻测量当选用电阻测量模块时，数字万用表进入电阻测量。下表是测试数据与实际电阻数据比较。表5-3电阻测试数据标称值（kΩ）测量值（kΩ）误差值（%）10.9564.60%1010.2782.78%10098.3981.63%5.2.4电容测量当选用电容测量模块时，数字万用表进入电容测量。下表是测试数据与实际电容数据比较。表5-4电容测试数据标称值（uF）测量值（uF）误差值（%）10096.353.78%220215.71.99%1000979.42.10%5.2.5电感测量当选用电感测量模块时，数字万用表进入电感测量。下表是测试数据与实际电感数据比较。表5-5电感测试数据标称值（μH）测量值（μH）误差值（%）1001055.0%4704913.9%6806962.3%5.3误差分析获得实验数据后，通过全方位检查系统的设计以及电路板，认为造成误差的原因有：1.使用者的读数方式不对，在读数尚未稳定的时候就开始读数，会造成一定的误差，应该在数值稳定后再开始读数。可以避免错误。2.软件设计中没有应对错误的方法，显示的结果只是一个测量数据。3.由于硬件抗干扰能力差，在实验中引入了噪声，应该考虑噪声信号。本章主要讲述了数字万用表的性能调试与误差分析，在使用的过程中尽可能的找出错误，提高设计的测量精度以及总体质量。总的来说，还是需要不断的去改进，特别是在精度以及准确度上，也可以从软件方面进行改进。6总结与展望6.1总结此次毕业设计选择的是做一个基于单片机的数字电压表设计。该系统以单片机AT89S52作为控制核心，以模数转换器ADC0809为主要的数据采样控制系统，实现了被检测电压的数据采样，在此之前我们会有一个信号处理电路来对所需要采集的电压信号进行简单地分压处理、比较，然后再进行ADC采样；采样后转换为数字信号，最后我们利用了一个字符式的液晶OLED显示屏来显示所检测到的电压。在这类保护电路中，采用稳压二极管作为输出过压保护，并通过继电器和比较器作为一个模拟开关来实现完成输入量程的切换。本设计该系统既可以同时进行直流0~5V的测试和直流0~51V的测试（最低误差范围为50mV），此外还具备了一个超量程检测报警。6.2展望由于传统的电压表测量速度比较慢，读数不准确而导致误差较大，数字显示技术不高超等缺陷，因此在设计数字电压表的时候使用单片机来控制系统，可以让测量数据稳定，读数准确、美观，还有显示屏对模数转换后的数据进行实时显示。然而本次设计的电压表系统也还有一定的缺陷，有一些地方还需要改进，比如使用精度更高的AD芯片；在信号处理电路中可以加个滑动变阻器来对分压电路进行优化；或者使用更好的稳压器来保护电路等等，另外可以把报警电路分化出来，以蜂鸣器代替。目前，该系统仅仅测量电压，由于电压、电流、频率是经常测量的几个量，如果把此系统改成测量多个量的仪器，这样功能就比较强大，不单一，提高了电路测量的效率。参考文献[1]黄志伟.全国大学生电子竞赛培训教程[M].北京电子工业出版社.2019.[2]刘波.51单片机应用开发典型范例：基于Proteus仿真[M].北京：电子工业出版社.2014.[3]陈冬冬.液晶显示数字电压表的设计研究[J].黑龙江科技信息.2016,01.[4]李生明,杨红.PROTUES软件在学习单片机中的应用[J].清远职业技术学院学报.2013(6).[5]赵波,杨迎春.基于A/D转换器件ADC0809的数字电压表设计[J].内蒙古石油化工.2018(23).[6]车海波.基于51单片机的数字显示电压表的设计与仿真[J].智能城市.2016.08.[7]徐爱钧,徐阳.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社.2012.[8]金韦利,姜礼华.基于单片机的数字电压表设计[J].自动化与仪器仪表.2015(11).[9]张玲丽.基于Proteus的LED数字电压表的设计与仿真[J].中国新通信.2019(22).[10]陈飞,顾启民,王伟.基于Proteus和Keil的项目教学法在单片机教学中的应用[J].实验科学与技术.2019(05).[11]陈颖.电容式传感器在砂石计量系统中的应用研究[D].长沙理工大学.2012.[12]孙桐,郑天昱,陈龙.基于K66单片机的智能寻迹小车系统设计与实现[J].电子制作,2021(05):35-38.附录附录一、原理图附录二、源程序#include"support.h"#include<stdio.h>sbitCLK=P2^3;sbitALE=P2^4;sbitEOC=P2^1;sbitOE=P2^2;sbitST=P2^0;sbitMODE=P2^5;ucharad_data[5];//定义变量floatVoltage;unsignedcharmode=0;//Adc电压读取函数unsignedcharADC_Read(void){unsignedcharres;ALE=1; ST=1;delay_us(1); ST=0;ALE=0;//此时EOC为高，需要加个延时，等EOC复位delay_ms(10);while(!EOC);OE=1;delay_us(10); res=P0; OE=0;returnre