1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、数字万用表的应用背景

数字万用表是经过历史慢慢发展来的。早期的万用表，使用磁石偏转指针的表盘，与经典的电流计相同；现代则采用LCD或VFD提供的数字显示。

模拟万用表在二手市场上不难找到，但它不太精确，这是因为调零和从仪表面板上准确的读数都容易产生偏差。有的模拟万用表，使用真空管来放大输入的信号，这种设计的万用表也被称为真空管伏特计或真空管万用表。

现代万用表大多数都已数字化，并被专称为数字万用表。在这种设备中，被测量信号被转换成数字电压并被前置放大器放大，然后由数字显示屏直接显示该值；这样就避免了在读数时视差带来的偏差。同样，由于电路系统和电子技术的不断发展，也提高了测量的精度。旧的模拟仪表的基本精度在5%到10%之间，现代便携数字万用表则可以达到#177;0.025%，而工作台设备更高达百万分之一的精度。

自1977年世界上首台数字万用表问世以来，随着科技水平的进步，研究者在万用表的功能和设计上不断创新。数字万用表是电测技术中的一种常用仪表，它把电子技术，计算技术，自动化技术的成果和电测技术结合在一起，以其操作方便、读数精准、体积小巧、携带方便等众多优点成为现代测量中不可或缺的仪器，正规的数字万用表可以测量直流电流、交流电流、直流电压、交流电压、电阻、电容等，正在许多领域取代模拟式万用表。并且具有使用方便、灵敏度高、测量速度快、量程宽、过载能力强、输入阻抗高、指示值具有客观性、拓展能力强等优点。

二、数字万用表的技术现状与发展趋势

目前电子行业具有很高的发展速度，测试测量仪器更是走在行业的尖端，便携式高精度仪器更是发挥了巨大的作用，并且显示了无比的潜力。它可以取代测量技术在传统领域内的各类仪器，它在组成和改变仪器的功能和技术性能上具有很大灵活性和经济性，因而特别适应于当代科学技术迅速发展和科学技术不断深化所提出的更高更新的测量课题和测量需求。

传统的指针式万用表功能单一、精度低，几乎已经不能满足数字化时代的需求，而采用单片机和A/D转换器构成的数字万用表，具有众多的优点，另外带有单片机的智能型数字万用表更是具有自动校准、自动测量、自动处理数据和时事通讯等众多功能。

数字万用表作为电子测试领域不可缺少的产品之一，应用范围最为广泛。数字万用表是利用模/数转换原理，将被测量数据转化为数字量，并将测量结果以数字形式显示出来的一种测量仪表。与指针式万用表相比，新一代数字万用表具有精度高、速度快、输入阻抗大、数字显示、读数准确、抗干扰能力强，测量自动化程度高等优点，因而被广泛应用，得到工程师的青睐。

目前数字万用表的发展趋势正逐步往以下两方面发展：

1、 集成化：手持式数字万用表采用单片A/D转换器，外围电路比较简单。只需少量辅助芯片和元器件。随着单片数字万用表专用芯片不断问世，使用一片IC即可构成功能比较完善的自动量程数字万用表，为简化设计和降低成本创造了有利条件。

2、 功耗低：新型数字万用表普遍采用CMOS大规模集成电路的A/D转换器，整机功耗很低。

测量仪器在我国的发展正是朝气蓬勃阶段，新技术不断的被应用到测量行业中，数字万用表作为主要的测量仪器，对其进行研究也就显得意义非凡。

三、数字万用表中采用的重要技术原理

万用表测量电压、电流电阻功能是通过转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上拓展而成的。转换器将随时间连续变化的模拟电压量转换成数字量，再由电子计数器对数字量进行测量而得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。

数字万用表是大规模集成电路(单片A/D转换器)和数显技术的结晶，是在数字电压表的基础上扩展而成的。其主要特点是准确度高和显示直观。另外，由于其分辨率高，测量速度快，测量功能强，输入阻抗高，低功耗保护电路比较完善等优点而得到了广泛应用。按照人们的直观看法，数字万用表可分为手持式和台式两种。手持式由于其便携性能得到了人们的广泛喜爱，然而由于其体积小决定了其精度不可能做的太高，这样台式万用表就显示出其强大的生命力。高端台式数字万用表既可以作为单独的仪器设备使用，也可以与其他设备组成一个完整系统完成各种测试、测量任务。万用表精度的高低直接决定着它的性能，精度的高低主要有硬件和软件共同决定。硬件方面A/D转换电路是其最关键的环节。数字多用表对输入信号的采样以多斜率多重积分式A/D转换器为核心。多斜率多重积分式A/D转换器是在四斜式A/D转换器基础上发展起来的。输入被测电压在一固定的时间内接入积分器，机内参考电压也在此固定时间内多次接入，使积分器输出幅度一直保持在一定范围内。在这一固定时间结束后，机内参考电压将积分器输出电压反向积分过零。由于在积分的不同阶段，机内参考电压各不相同，使得在整个转换过程中既是多重积分循环，又在每个循环中出现了多种斜率。这种转换方法既解决了转换时间与高分辨率的矛盾，也解决了积分电路失调、噪声、积分电容介质吸附效应等不理想因素对转换精度的影响。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

随着电子技术与大规模集成电路的发展，由单片a/d转换器构成的数字万用表获得了迅速普及和广泛应用。数字万用表具有很高的性能价格比，其主要优点是准确度高、分辨率强、测试功能完善、测量速度快、显示直观、过载能力强、耗电省且便于携带。目前，数字万用表已成为现代电子测量及维修工作中最常用的一种数字仪表，正在逐步取代传统的模拟式万用表。

设计一个简易的数字万用表，主要功能与指标为：

*具有测量电阻、直流电流、直流电压、交流电压的功能。

*多量程电阻测量范围：0#8212;100kΩ，测量精度：#177;5%。