多功能數(shù)字萬用表(2015.06.24)

1、目錄1、 摘要.32、 方案論證.43、硬件系統(tǒng)設(shè)計.10 3.1、主控模塊.11 3.2、電源模塊.11 3.3、液晶顯示模塊.12 3.4、交直流測量模塊.14 3.5、電壓測量模塊.15 3.6、電阻、電容、電感測量模塊.16 3.7、信號放大模塊.17 3.8、功率輸出模塊.18 3.9、時間模塊.19 3.10、蜂鳴器模塊.21 3.11、存儲模塊.224、軟件系統(tǒng)設(shè)計.21 4.1、主程序設(shè)計流程圖.23 4.2、液晶顯示流程圖.24 4.3、總流程圖.25 4.4、直流電壓測量流程圖.26 4.5、直流電流測量流程圖.275、系統(tǒng)調(diào)試.28 5.1、調(diào)試.28 5.2、測試數(shù)據(jù).

2、29 5.3、測試結(jié)果分析.316、機(jī)箱設(shè)計.317、項目小結(jié).338、參考文獻(xiàn).339、附錄.34 9.1、元器件清單.34 9.2、面板及PCB圖.35 9.3、小組會議記錄及工作進(jìn)度.37 9.4、工作場景照片.47 9.5、心得體會 .51 1、 摘要 本儀器為基于stm32f103vct6的多功能數(shù)字萬用表，具備測量直流電壓、交流電壓、直流電流、電阻、電容、電感、二極管等多項功能。采用3.5寸高清液晶顯示屏，具有極好的視覺效果；并配備電阻觸摸屏，可以直接觸摸操作，便于操作者使用。具備自動休眠功能，檢測當(dāng)前無操作時，自動進(jìn)入休眠模式，以節(jié)約能耗。具備開機(jī)系統(tǒng)自檢，以及自動校準(zhǔn)功能。為提

3、高測量精度，采用16位ADC（ADS1118），最高分辨率達(dá)到60uV。提供一個永不丟失標(biāo)簽二維碼，便于對儀器查詢及統(tǒng)計。并附一個網(wǎng)絡(luò)說明書二維碼，支持通過手機(jī)掃二維碼來獲取產(chǎn)品說明說。 2、 方案論證 2.1、主控方案一：AT89C51主要特性：·與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ，三級程序存儲器鎖定，128×8位內(nèi)部RAM， 32可編程I/O線，兩個16位定時器/計數(shù)器，5個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。優(yōu)點(diǎn)：熟悉的8位單片機(jī)，軟件調(diào)試

4、簡單，代碼資源豐富 缺點(diǎn)：速度慢，功耗一般，內(nèi)部沒有集成ADC外設(shè)，需要外擴(kuò)ADC芯片。方案二：msp430g2553MSP430g2553是16位RISC結(jié)構(gòu)、超低耗的混合信號處理器，是馮諾依曼結(jié)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)程序和內(nèi)部模塊公用相同的存儲空間，具有多時鐘系統(tǒng)。低電壓供電：1.8V-3.6V。16MHZ主頻，5種低功耗模式，8輸入10bit 200Ksps ADC，兩個16Bit Timer A,USCI接口，支持Uart,IrDA,SPI和IIC功能。可獨(dú)立編程，可提供輸入輸出與中斷（邊沿可選）的任意組合，所有尋址指令可對端口控制寄存器進(jìn)行讀、寫訪問，每個I/O具有一個獨(dú)立可編程的上拉、下拉

5、電阻，某些器件、引腳具有觸摸按鍵模塊。方案三：stm32f103stm32f103vct6為32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3.內(nèi)置高速存儲器，豐富的增強(qiáng)I/O端口和連接到兩條APB總線的外設(shè)。采用stm32f103vct6為主控結(jié)合3.5寸液晶顯示屏來作為本系統(tǒng)的主控MCU與LCD液晶顯示部分，其優(yōu)點(diǎn)是stm32f103vct6內(nèi)部外設(shè)豐富，集成了12位的ADC，3.5寸液晶顯示屏液晶體積剛好。綜合考慮選擇方案三。2.2、直流電流測量方案一：檢測電阻+運(yùn)放通過測量檢測電阻兩端的電壓值來計算出電流。優(yōu)勢：成本低、精度較高、體積小劣勢：溫漂較

6、大，精密電阻的選擇較難，無隔離效果。這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都存在一定的風(fēng)險性，低端檢測電路易對地線造成干擾；高端檢測，電阻與運(yùn)放的選擇要求高。方案二：霍爾電流傳感器  霍爾電流傳感器分開環(huán)模式與閉環(huán)模式。開環(huán)模式又稱為直接測量式霍爾電流傳感器，輸入為電流，輸出為電壓。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果的精度和線性度都較高。可測直流、交流和各種波形的電流。但它的測量范圍、帶寬等受到一定的限制。閉環(huán)模式又稱為零磁通模式或磁平衡模式，其輸入與輸出端均為電流信號。將霍爾器件的輸出電壓進(jìn)行放大，再經(jīng)電流放大后，讓這個電流通過補(bǔ)償線圈，并令補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反，最終

7、達(dá)到磁平衡?；魻栯娏鱾鞲衅鞔郎y電流與測量系統(tǒng)是隔離的，能夠有效的防止待測電流與測量系統(tǒng)相互干擾。綜合比較選擇方案二。2.3、交流電壓測量方案一：檢波器 通過一個二極管加一個電容將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，再通過AD采集滯留信號。檢波二極管的非線性，與不同頻率對應(yīng)的電容值不同。因此雖然其頻率范圍較窄，測量精度不高。 方案二：直接使用ad測量峰峰值直接使用AD測量交流信號的峰峰值。使用AD測量連續(xù)對被測交流信號采集若干次，找出其最大值，與最小值，最大值與最小值只差就是該信號的峰峰值。當(dāng)輸入信號頻率較高時，或者被測信號有高頻噪音時，將嚴(yán)重影響測量精度。方案三：使用真有效值檢查芯片ad637AD637是

8、一款完整的高精度、單芯片均方根直流轉(zhuǎn)換器，可計算任何復(fù)雜波形的真均方根值。它提供集成電路均方根直流轉(zhuǎn)換器前所未有的性能，精度、帶寬和動態(tài)范圍與分立和模塊式設(shè)計相當(dāng)。AD637提供波峰因數(shù)補(bǔ)償方案，允許以最高為10的波峰因數(shù)測量信號，額外誤差小于1%。寬帶寬允許測量200 mV均方根、頻率最高達(dá)600 kHz的輸入信號以及1 V均方根以上、頻率最高達(dá)8 MHz的輸入信號。綜合考慮選擇方案三。2.4、電阻測量方案一：使用直流分壓法測量電阻優(yōu)點(diǎn)：用分壓法測量電阻，測量較大的電阻比較好，簡單且易于實現(xiàn)。 方案二：惠斯通電橋法惠斯通電橋適宜于測量中值電阻(1106)。當(dāng)B、D兩點(diǎn)的電勢相等，電橋的這種狀

9、態(tài)稱為平衡狀態(tài)。設(shè)ABC支路和ADC支路中的電流分別為I1和I2。如圖可以得到：綜合考慮選擇方案三。優(yōu)點(diǎn)：避開了電源隨時間變化造成的誤差。測量精準(zhǔn)，更便于精確計算。缺點(diǎn)：對電橋電阻的精度要求高,再設(shè)計的過程比較麻煩，不易于與實現(xiàn)。綜合考慮選擇方案一。2.5、電容測量方案一：充/放電電容測量充/放電電容測量電路基本原理如圖1所示。由CMOS開關(guān)S1，將未知電容Cx充電至Ve，再由第二個CMOS開關(guān)S2放電至電荷檢測器。在一個信號充/放電周期內(nèi)從Cx傳輸?shù)綑z波器的電荷量Q=Ve·Cx，在時鐘脈沖控制下，充/放電過程以頻率f=1/T重復(fù)進(jìn)行，因而平均電流Im=Ve·Cx·

10、;f，該電流被轉(zhuǎn)換成電壓并被平滑，最后給出一個直流輸出電壓 Vo=Rf·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf為檢波器的反饋電阻) 。 方案二：AC電橋電容測量電路 AC電橋電容測量電路如圖3所示，其原理是將被測電容在一個橋臂，可調(diào)的參考阻抗放在相鄰的一個橋臂，二橋臂分別接到頻率相同/幅值相同的信號源上，調(diào)節(jié)參考阻抗使橋路平衡，則被測橋臂中的阻抗與參與阻抗共軛相等。這種電路的主要優(yōu)點(diǎn)是：精度高，適合作精密電容測量，可以做到高信噪比。 方案三：交流RC分壓測電容電容測量模塊原理分析：采用阻抗分壓法，通過被測電容與標(biāo)稱電容串聯(lián)進(jìn)行阻抗分壓，根據(jù)單片機(jī)采集到的電壓值

11、來反推出被測電容值。綜合考慮選擇方案三。2.6、電感測量方案一：使用mc1648mc1648需要一個外部品行的由電感和電容組成的tank回路。在操作頻率以內(nèi)最大的品質(zhì)因素。一個變?nèi)荻O管可以包含在回路用來提供一個可變的電壓輸入。這個芯片可用于需要匹配或頻譜純度高的頻率時鐘源。正常工作電壓在+5V到-5V。圖1 簡單電感測量裝置電路圖方案二：諧振法測電感如圖所示為并聯(lián)諧振法測電感的電路，其中C為標(biāo)準(zhǔn)電容，L為被測電感，Co為被測電感的分布電容。測量時，調(diào)節(jié)信號源頻率，使電路諧振，即電壓表指示最大，記下此時的信號源頻率f,則由此可見，還需要測出分布電容Co，不接標(biāo)準(zhǔn)電容C，調(diào)節(jié)信號源的頻率，使電路

12、自然諧振，設(shè)此頻率為f1，則有上述兩式可得把Co代入L的表達(dá)式，就可以得到被測電感的感量。電感的型號多種多樣，電感值測量范圍需要較大。在測量過程中可能會出現(xiàn)找不到諧振點(diǎn)的情況。故放棄此方案。方案三：電橋法測電感交流電橋測量原理：馬氏電橋：適用于測量Q<10的電感，圖中Lx為被測電感，Rx為被測電感的損耗電阻。海氏電橋：適用于測量Q>10的電感,圖中Lx為被測電感,Rx為被測電感的損耗電阻。電感比較電橋：若利用標(biāo)準(zhǔn)電感來測量電感，則可將電橋連接成麥克斯韋電感比較電橋如圖（a）和（b）所示。當(dāng)時，應(yīng)選用圖（a），反之，則選用圖（b）。方案四：交流分壓法測量原理：首先測出輸入電壓，使其固

13、定不變，通過電感測量網(wǎng)絡(luò)能得出被測電感的輸出電壓。然后根據(jù)不同大小的電感對應(yīng)不同的頻率和輸出電壓，可直接根據(jù)公式（A=Vo/Vi,W=2f) 得出電感的大小。優(yōu)點(diǎn)：用分壓法測量電感，簡單且易于實現(xiàn)。缺點(diǎn)：理論上結(jié)果不是很準(zhǔn)確，是比較粗糙的測量方法，忽略了電感的交流電阻Rr。3、 硬件系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)處理模塊、彩屏液晶顯示模塊和7個子功能測試模塊組成，通過七個子功能模塊將被測的電阻、電容、電流等轉(zhuǎn)換成能夠供單片機(jī)處理的電壓或者方波脈沖信號，送往單片機(jī)處理后由單片機(jī)進(jìn)行判斷處理，最后將采集到的電壓值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的被測值通過彩屏液晶進(jìn)行顯示。整個系統(tǒng)操作簡單，數(shù)字化程度極高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如

14、下圖： 3.5寸彩屏液晶STM32F103AD637+ADS1118信號幅度測量AD9851DDS信號源交直流電壓測試網(wǎng)絡(luò)電容，電感，電阻測試網(wǎng)絡(luò)交直流電壓霍爾電流傳感器3.1、主控模塊我們采用的主控為STM32F103VCT6單片機(jī)，該單片機(jī)的供電電壓為2-3.6V，在這里我們采用的是3.3V供電，晶振電路我們采用的是8MHz晶振，芯片的模擬電源輸入端與數(shù)字電源輸入端采用一個10uH電感進(jìn)行隔離，模擬地與數(shù)字地采用零歐姆電阻相連，芯片所有的VCC與GND之間均采用一個1uF和一個104并聯(lián)，既可以對電源進(jìn)行濾波，又能為芯片正常工作儲存足夠的電荷，具體原理圖設(shè)計如圖所示： 3.2、電源模塊采用

15、AD-DC開關(guān)電源模塊；高效率，高可靠、低成本開關(guān)選擇輸入電壓范圍；保護(hù)特性：短路/過載；具有開機(jī)顯示（發(fā)光二極管）；空氣冷卻；工作頻率為23KHz；尺寸: 129*98*38mm(L*W*H)；直流輸出電壓為±12V和+5V；額定輸出電流為1A，0.5A以及3A;輸出功率為33W; 紋波及噪音：100mVP-P以及50mVP-P。單片機(jī)供電采用AMS1117-3.3，將來自開關(guān)電源模塊的+5V轉(zhuǎn)成+3.3AV和+3.3DV。+3.3AV給單片機(jī)的模擬部分供電，+3.3DV給單片機(jī)的數(shù)字部分供電。L1，L2為共模電感，濾去電源紋波。C81、C82、C83為470uf大電容濾去低頻電源

16、紋波，C84、C85、C86為0.1uf電容濾去高頻電源紋波。3.3、液晶顯示模塊3.3.1、3.5寸液晶液晶觸控屏又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的效果。3.3.2、ADS1118 ADS1118是一個超小體積16bit精密的AD轉(zhuǎn)換器。此款芯片對精度和供電進(jìn)行了特別的設(shè)計。它以自帶的電壓參考和時鐘轉(zhuǎn)換器為特色。通過SPI接口傳輸數(shù)據(jù)。操作電壓可以從2.0V到5.5V.3.3.3、Ad637差動變壓器將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號

17、，測量信號幅值或有效值再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便可以得到相應(yīng)的位移值。對于有效值的檢測，選用真有效值測量芯片AD637實現(xiàn)。平均電容C1設(shè)定平均時間常數(shù)，并決定低頻準(zhǔn)確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時間。信號經(jīng)過放大后輸入到AD637進(jìn)行有效值檢波，兩電位器分別進(jìn)行調(diào)零和調(diào)幅，以使AD637的輸出更準(zhǔn)確。如圖所示： 3.4.1、電流測量 ACS712器件的帶寬通過設(shè)置新的篩選器引腳，5us的輸出響應(yīng)上升時間步輸入電流，50khz帶寬，總輸出1.5%錯誤T，電流測量范圍+5A到-5A，以及極度穩(wěn)定的輸出偏移電壓，幾乎為零的磁滯，電源電壓成比例輸出。硬件電路實現(xiàn)如下： 3.4.2、 AD9851AD9851是一種

18、高度集成的設(shè)備，采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，再加上內(nèi)部高速度，高性能D/A轉(zhuǎn)換器和比較器。180MHZ時鐘速率參考時鐘具有6倍頻乘法器，芯片具有高效能10位DAC和高速滯后比較器無雜散動態(tài)范圍SFDR為43分貝的模擬輸出。具有32位頻率控制字，5位相位調(diào)制和補(bǔ)償能力，+2.7V至+5.25V單電源工作。橢圓濾波器是一種零極點(diǎn)型濾波器，它在有限頻率范圍內(nèi)存在傳輸零點(diǎn)和極點(diǎn)。它的通帶和阻帶都具有等波紋特性，因此通帶、阻帶逼近特性良好。對于同樣的性能要求，它所需用的階數(shù)都低，而且它的過渡帶比較窄。3.5、電壓測量模塊  測量電壓電路，利用串聯(lián)分壓，剛開始默認(rèn)為第一檔，量程為3-30V，當(dāng)幅度較小

19、時為第二檔，量程為0-3V。R26為運(yùn)放輸入電阻，防止輸入懸空，造成輸出電壓不穩(wěn)定。原理圖如下： 3.6、電阻，電容，電感測量網(wǎng)絡(luò) 電阻測量：高頻模型： 該電路兩端間的阻抗為： 低頻時電阻的阻抗是R，然而當(dāng)頻率升高并超過一定值時，寄生電容的影響成為主要的。 當(dāng)頻率繼續(xù)升高時，總的阻抗上升，引線電感在很高的頻率下代表一個開路線或無 限大阻抗。 下面一部分的結(jié)構(gòu)圖就相當(dāng)于一個電阻設(shè)為Rx。通過電阻的測量網(wǎng)絡(luò)能測得被測電阻的電壓通過下面公式可以算出被測電阻。 電容測量：電容測量模塊原理分析：采用阻抗分壓法，通過被測電容與標(biāo)稱電容串聯(lián)進(jìn)行阻抗分壓，根據(jù)單片機(jī)采集到的電壓值來反推出被測電容值。

20、 高頻模型忽略電阻R2和電容L可得：電感測量：高頻模型： 圖1該電路兩端間的阻抗為：在實際應(yīng)用中，通常都滿足wL>>R的條件下，因此阻抗為：由圖1得出電容的大小為：（w=2f），因為頻率f比較大，所以電容C比較小，可以忽略。又因為阻抗中含有虛數(shù)，計算比較復(fù)雜，而電阻Rr是內(nèi)阻，比較小，故也忽略Rr。圖2忽略電容和內(nèi)阻Rr后可得到：測量原理：首先測出輸入電壓，使其固定不變，通過電感測量網(wǎng)絡(luò)能得出被測電感的輸出電壓。然后根據(jù)不同大小的電感對應(yīng)不同的頻率和輸出電壓，可直接根據(jù)公式（A=Vo/Vi,W=2f) 得出電感的大小。 3.8、功率輸出模塊Buf634是是一種高速開環(huán)單位增益緩沖器

21、，適用范圍廣的應(yīng)用中建議。它可用于運(yùn)算放大器的反饋環(huán)路內(nèi)，以增加輸出電流，消除熱反饋，并提高容性負(fù)載驅(qū)動。對于低功耗應(yīng)用，Buf634靜態(tài)電流1.5mA具有250mA輸出，2000V/us擺率和30MHZ帶寬。V-和BW引腳之間連接一個電阻，可以調(diào)整帶寬從30MHZ到180MHZ.3.9、時間模塊DS1302ZN是一種高性能，低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM,采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。存儲容量64B，電源電壓最大5.5V，最小1.8V。為3-wire串行接口，通用SRAM存儲器類型。3.10、蜂鳴器模塊蜂鳴器發(fā)聲

22、原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。單片機(jī)實驗板通過一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器3.11、存儲模塊AT24C02是低工作電壓的2k位串行電可擦除只讀存儲器，內(nèi)部組織為256個字節(jié)，每個字節(jié)8位，該芯片被廣泛應(yīng)用于低電壓以及低功耗的工商業(yè)領(lǐng)域。工作電壓1.8V-5.5V，輸入、輸出引腳兼容5V，二線串行接口，輸入引腳經(jīng)施密特觸發(fā)器濾波抑制噪聲。具有雙向數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以及高可靠性。4、 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計4.1、主程序設(shè)計流程圖3.5寸

23、彩屏液晶STM32F103AD637+ADS1118信號幅度測量AD9851DDS信號源交直流電壓測試網(wǎng)絡(luò)電容，電感，電阻測試網(wǎng)絡(luò)交直流電壓霍爾電流傳感器4.2、液晶顯示液晶顯示數(shù)據(jù)電源按鍵主控交流電壓直流電流電阻電容電感直流電壓二級管斷的4.2、總流程圖 開始系統(tǒng)初始化顯示菜單界面4測交流電壓模式3測電流模式2測電容模式1測電壓模式5測電阻模式0測二極管6測通斷模式7測電感模式結(jié)束LCD液晶顯示時間模塊溫度模塊4.3、直流電壓測量流程圖采樣的平均電壓Avr<3.0v電壓校準(zhǔn)Y結(jié)束N開始進(jìn)入測通斷測試界面按鍵或者觸摸進(jìn)入電壓測量模式AD采樣mode_DC=1進(jìn)入第一檔測試mode_DC=

24、2進(jìn)入第二檔測試顯示單位為mv校準(zhǔn)值A(chǔ)vr<0.2mv顯示單位為vLCD液晶顯示初始化YN直流電壓測量流程圖4.3、直流電流測量流程圖結(jié)束開始進(jìn)入測通斷測試界面按鍵或者觸摸進(jìn)入電流測量模式AD采樣顯示單位為mA測量值A(chǔ)vr<0.2mA顯示單位為ALCD液晶顯示初始化YN直流電流測量流程圖五、系統(tǒng)調(diào)試與測試 5.1、調(diào)試調(diào)試的目的是為了查找多功能數(shù)字萬用表各個功能模塊存在的問題并解決問題。本次測試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。軟件調(diào)試目的，首先，調(diào)試并不僅僅是為了要找出錯誤。通過分析錯誤產(chǎn)生的原因和錯誤的分布特征，可以幫助項目管理者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前所采用的軟件過程的缺陷，以便改進(jìn)。同時，這種分析也

25、能幫助我們設(shè)計出有針對性地檢測方法，改善調(diào)試的有效性。第二，沒有發(fā)現(xiàn)錯誤的測試也是有價值的，完整的測試是評定測試質(zhì)量的一種方法。詳細(xì)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目煽啃栽鲩L模型可以證明這一點(diǎn)。例如 Bev Littlewood發(fā)現(xiàn)一個經(jīng)過測試而正常運(yùn)行了n小時的系統(tǒng)有繼續(xù)正常運(yùn)行n小時的概率。第三 一方面是確認(rèn)軟件做了你所期望做的事情。另一方面是確認(rèn)軟件以正確的方式來做了這個事情。第四是提供信息，比如提供給開發(fā)人員或程序經(jīng)理的回饋信息，為風(fēng)險評估所準(zhǔn)備的信息。第五軟件測試不僅是在測試軟件軟件產(chǎn)品本身，而且還包括軟件開發(fā)的過程。如果一個軟件產(chǎn)品開發(fā)完成之后發(fā)現(xiàn)了很多問題，這說明此軟件開發(fā)過程很可能是有缺陷的。因此，軟

26、件調(diào)試試的第五個目的是保證整個軟件開發(fā)過程是高質(zhì)量的。硬件調(diào)試目的，硬件調(diào)試又分為各個功能模塊的單獨(dú)調(diào)試和整合產(chǎn)品運(yùn)行功能調(diào)試。各個功能模塊的單獨(dú)調(diào)試是為了驗證原理的可行性以及相關(guān)的精度和誤差。成品驗證的目的是為了驗證各個功能是否可以實現(xiàn)，或是發(fā)現(xiàn)存在的問題并解決問題。另外就是為了測試出誤差以及精度。硬件測試為了盡可能多地找出設(shè)計的錯誤，在保證產(chǎn)品功能性能的同時提高自身的設(shè)計開發(fā)能力；也為了最終給用戶提供具有一定可信度的產(chǎn)品，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時提高企業(yè)的知名度。 5.2、測試數(shù)據(jù) 1.數(shù)據(jù)分析工具對數(shù)據(jù)的分析我們采用了MATLAB數(shù)據(jù)擬合，用MATLAB曲線擬合來選擇適當(dāng)?shù)那€類型，用來擬合觀

27、測數(shù)據(jù)和計算誤差，并用擬合的曲線方程分析兩變量間的關(guān)系，以此減小我們的測量誤差。MATLAB曲線擬合代碼如下：clc; clear; close all;format compactx=load('D:matlabx1.txt')y=load('D:matlaby1.txt')hold onp=polyfit(x,y,3) %得到系數(shù)和誤差y1=polyval(p,x) %返回多項式的值g1=(x-y1)./y*100plot(x,y,'ro-');plot(x,y1,'gs-');xlabel('x')ylabe

28、l('y')legend('原始數(shù)據(jù)','多項式擬合');擬合過程及結(jié)果（以直流電壓為例）：2.數(shù)據(jù)測試（1）電流測試數(shù)據(jù)實際值（mA）測量值（mA）誤差110.8911.211.13%2281.15282.710.55%31060.321035.650.33%41152.51114.010.33%54253.64212.620.27% 電流MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（2） 直流電壓測試數(shù)據(jù)理論值（mv）測量值(mv)誤差787.69778.621.15%1932.421923.50.46%2556.92548.370.33%7070.47051.9

29、0.26%2916129414.6-0.86% 直流電壓MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（3） 交流電壓測試數(shù)據(jù)理論值（mv）測量值(mv)誤差100100.550.55%300302.320.06%24002383.860.67%50005034.120.01%2000020172.1-0.11% 交流電壓MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（4） 電容測試數(shù)據(jù)標(biāo)稱值（pf）（20%）電橋測量測量值（pf）誤差112.7810.9412.155.16%244.4341.8242.443.69%3189.54157.74188.420.59%42706.832683.422704.80.07%539995112397

30、14631392550001.18% 電容MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（5） 電阻測試數(shù)據(jù)真實電阻(歐)測量電阻(歐)誤差10.972.71%50.449.900.99%994990.450.36%9900098911.820.08%360000367220.170.217% 電阻MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（6） 電感測量標(biāo)準(zhǔn)值（單位：uH）電橋測量值（單位：uH）測量值（單位：uH）誤差（相對于電橋）0.951.181.19-0.84%6.027.527.565-0.59%80481006010108-0.47%152401905019200-0.78%80000100000101100-1.1% 電感MATLAB數(shù)據(jù)擬合圖（7） 二極管通斷測試 正常 5.3、測試結(jié)果分析通過分析以上表格中的數(shù)據(jù)，我們可以知道，題目基本部分達(dá)到要求：測量交直流電壓、交直流電流、電阻、二極管、電路通斷、電容等功能。綜合指標(biāo)誤差控制在1%以內(nèi)。另外需要更進(jìn)一步的提高精度。六、機(jī)箱部分 根據(jù)電路板還有電源的大小，我們購買大小為210*190*80(長、寬、高，單位：毫米)的機(jī)箱。機(jī)箱外形如下圖前面板設(shè)計說明：根據(jù)購買的接口、螺母、還有顯示屏的大小，來設(shè)計前面板的排版。前面板設(shè)計圖如下：（大小為：190mm*80mm）后面