DT830B数字万用表设计.doc

河北大学物理学院课程设计——DT830B数字万用表设计

物理学院
课程设计

题 目： DT830B数字万用表设计
专 业： 09级电子信息科学与技术
姓 名： XXXXX
学 号： XXXXXXXX
实验地点： 物理科学与技术学院
指导老师： XXXXX
成 绩：

( 2012-5-18 )

12

目 录

第1节 摘要……………………………………………………………………… 2
1.1 设计内容……………………………………………………………………2
1.2 设计要求……………………………………………………………………2
1.3 系统主要功能………………………………………………………………2

第2节 硬件设计…………………………………………………………………3
2.1 原理图……………………………………………………………………3
2.2 对核心部件ICL7106A/D转换器的简介………………………………3
2.3 对三位半数字万用表的简介……………………………………………4
2.4 硬件工作原理阐述………………………………………………………4

第3节 T830B数字万用表的安装过程…………………………………………5
3.1 印制板的安装……………………………………………………………5
3.2 液晶屏的安装……………………………………………………………5
3.3 转换开关的安装…………………………………………………………6
3.4 对T830B数字万用表的调试……………………………………………6
3.5 对T830B数字万用表的总装……………………………………………7

第4节 按装好的成品图…………………………………………………………7
第5节 结束语……………………………………………………………………11

参考文献 …………………………………………………………………12

附录 ……………………………………………………………………………9

第一节 摘要

万用表又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字万用表引。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）。
DT830B万用表是一种常用的万用表，它的技术成熟。主电路采用典型数字集成电路ICL7106，性能稳定。它的应用广泛，所产生的规模大、效益高、价格低。DT830B万用表具有精度高、输入电阻大、读数直观、功能齐全、体积小巧等优点。常用于电气测量。它采用单板结构结构合理，安装简单。采集电路ICL7106C采用COB封装。

1.1 设计内容
学习了解DT803B数字万用表，熟悉它的工作原理。然后安装并调试数字万用表。通过对DT803B数字万用表的安装与调试实训，了解数字万用表的特点，熟悉装配数字万用表的基本工艺过程、掌握基本的装配技艺、学习整机的装配工艺、培养自身的动手能力以及培养严谨的学习工作作风。
DT803B由机壳熟料件（包括上下盖和旋钮）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表笔等组成，组装成功关键是装配印制板部件。因为一旦被划伤或有污迹，将对整机的性能产生很大的影响。整机安装的流程图如下所示：
PCB装配
检查
安装液晶屏
安装旋转开关
装入上盖
装电池
调试检验
装下盖

安装流程图
1.2 设计要求
1、 了解数字万用表特点以及它的发展趋势。
2、 熟悉万用表装配技术的基本工艺过程。
3、 认识DT803B数字万用表的液晶显示器件、印制板部件等。
4、 安装制作一台DT803B数字万用表。
5、 根据技术指标测试DT803B数字万用表的主要参数

1.3 系统要功能
DT803B数字万用表是3位数字万用表，它能够精确地测量直流电压、直流电流，交流电压、交流电流以及电阻。直流电压测量范围主要是200mv～1000mv,直流电流测量范围是200uA～10A，电阻的测量范围是200Ω～2MΩ，交流电压的测量范围是200V～750V，最后，还有具有测断路功能。
DT803B数字万用表的使用非常广泛，常被用于电气测量。

第二节硬件设计
2.1 原理图

DT803B数字万用表的电路原理图如下图所示：

原理图

2.2 对核心部件ICL7106A/D转换器的简介

① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMoS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。
② 能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN 。
③ 在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。
④ 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。
⑤ 输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。
⑥ 整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。
⑦ 噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。
⑧ 芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。
⑨ 不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.
⑩ 可以方便的进行功能检查
ICL7107的工作原理：
双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。它的原理性框图如下图所示，它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信一号。时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。其振荡周期Tc=2RCIn1.5=2.2RC 。

2.3 对三位半数字万用表的简介

三位半数字万用表是一种常用的数字式仪表，它具有灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用简单的优点。三位半也叫 3 1/2位（读做三又二分之一位），我们知道，一个模拟量，经过量化，转换成数字后，其所表示的精度是跟该数字的位数有关系的，数字位数越多，越接近原始值越精确（这是一般而言，不考虑其它情况，如果量化后的数值为1.00000V的话，用一位表示与用N位表示是一样的(:）。所以一般情况下，位数越多，就越精确，也就是四位半比三位半更精确。

2.4 硬件工作原理阐述

DT803B数字万用表是以ICL7106A/D转换器为核心的数字万用表。A/D转换器将0～2V范围的模拟电压变成三位半的BCD码数字显示出来。将被测直流电压、交流电压、直流电流、及电阻等物理量变成0~2V的直流电压。送到ICL7106的输入端，即可在数字表上进行检测。
为测大于两伏的直流电压，在输入端引入衰减器，将信号变为0～2V，检测显示时再放大同样倍数。
对交流电压进行检测时，必须先将被测输入信号作衰减。对它的检测过程与以上提到的电流电压的检测相同。衰减之后的交流电压还要进行精密整流，变成直流电压后才能进入A/D转换器。
对直流电流的检测，必须事先将被测电流变成0～2V的直流电压，也就是实现I/V变换与衰减。衰减是由精密电阻构成的具有不同分流系数的分流器完成。
至于对电阻的检测则是利用电流源在电阻上产生的压降。由于被测电阻上通过的电流是恒定的，所以在被测电阻上产生的压降与其阻值成正比。此时只需将得到的电压信号送到A/D转换器进行检测。

第三节 T830B数字万用表的安装过程

3.1 印制板的安装

对印制板的安装步骤如下所示：
（a）安装电阻、电容、二极管等。安装电阻、电容、二极管时，如果安装孔距＞8mm（例如R8/R9/R/R21等，丝印图画“一”或电阻符号），可进行卧式安装，如果孔距＜5mm则应进行立式安装（板上其它电阻、丝印图画“O”）。
（b）一般额定功率在1/4w以下的电阻可贴板安装，立装电阻和电容元件与PCB板的距离一般为0~3mm。
（c）安装电位器、三极管插座。三极管插座装在A面，而且应使定位凸点与外壳对准、在B面焊接。
（d）安装保险座、插座、R0、弹簧。焊接点时，注意焊接时间要足够但不能太长。
（e）安装电池线。电池线由B面穿到A面再插入焊孔，在B面焊接。红线接+，黑线接—。
注意：印制板是双面板，板的A面是焊接面，中间圆形印制铜导线是万用表的功能、量程转换开关电路，如果被划伤或有污迹，对整机的性能会影响很大，必须小心加以保护。

3.2 液晶屏的安装

液晶屏组件由液晶片、支架、导电胶条组成。
液晶屏的安装步骤如下：
（a）将液晶片放入支架，支架爪向上，液晶片镜面向下。
（b）安放导电胶条 。导电胶条的中间是导电体，安放时必须小心保护，用镊子轻轻夹持并准确放置。
（c）将液晶屏组件安装到PCB板上。
（d）将液晶屏组件放到平整的台面上，注意保护液晶面，准备好印制板。
（e）印制板A面向上，将4个安装孔和1个槽对准液晶屏组件的相应安装爪。
（f）均匀施力将液晶屏组件插入印制板。
（g）安装好液晶屏组件的印制板。
注意：液晶片镜面为正面（显示字符），白色面为背面，透明条上可见条状引线为引出线，通过导电胶条与印制板上镀金印制导线实现电连接。由于这种连接靠表面接触导电，因此导电面被污染或接触不良都会引起电路故障，表现为显示缺笔划或显示乱字符。因此安装时务必要保持清洁并仔细对准引线位置。
支架是固定液晶片和导电胶条的支撑，通过支架上面的5个爪与印制板固定，并由四角及中间的3个凸点定位。

安装液晶屏和导电条

小弹簧和V型弹片的安装

3.3 转换开关的安装

转换开关由塑壳和簧片组成。对转换开关的安装操作：用镊子将簧片装到塑壳内，注意两个簧片位置不对称。

3.4 对T830B数字万用表的调试

数字万用表的功能和性能指标由集成电路的指标和合理选择外围元器件得到保证，只要安装无误，仅作简单调整即可达到设计指标。
校验和检测的原理是：以集成电路7106为核心构成的数字万用表基本量程为200MV档，其他功能和量程均通过相应转换电路为基本量程。因此，校准时，只需要对参考电压100MV进行校准即可保证基本精度。其他功能及量程的精确度由相应元器件的精度和正确安装来保证。
它主要有以下两种调试方法：
方法一：
在装后盖前将转换开关置于200mV电压档（注意此时固定转换开关的4个螺钉还有2个未装，转动开关时应按住保险管座附近的印制板，防止开关转动时滚珠滑出），插入表笔，测量集成电路35、36引脚之间的电压（具体操作时可将表笔接到电阻R16和R26引线上测量），调节表内的电位器VR1，使表显示100mV即可。
方法二：
在装后盖前将转换开关置于2V电压档（注意防止开关转动时滚珠滑出），此时用待调整表和另一个数字表（已校准，或4位半以上数字表）测量同一电压值（例如测量一节电池的电压），调节表内电位器VR1使两表显示一致即可。

3.5 对T830B数字万用表的总装

盖上后盖，安装后盖上的两个螺钉。至此安装全部完毕。

第四节 按装好的成品图

正面图

背部图

测得的某一数值

打在直流档时的某一刻

里面的焊接板

第五节 结束语

通过这次对T830B数字万用表的安装训练以及调试，使我了解T830B数字万用表的结构特点，也了解了部分数字万用表的功能。它也使我熟悉数字万用表的基本装配过程，也让我的焊接技术更加得到了进一步的提高。这次也出现了一点小小的问题，就是在总装的拧螺丝过程时，把螺丝拧偏了，导致取出后在拧进去时，发现已经不匹配了，两个外壳不能严实地结合到一起。于是导致接触不是很好。另外，对于检测电路导通功能蜂鸣器的功能不能很好地实现。最后板子焊好了，也组装到了一块测了一下很好用，真的很开心。

参考文献
1、张鑫主编，华臻、陈书谦副主编《单片机原理及应用》电子工业出版社2009
2、童诗白所编《模拟电子技术基础（第二版）》高等教育出版社 2002
3、张洪润、易涛 编著《单片机应用技术教程（第二版）》清华大学出版社2003
4、沙占友、王彦朋、孟志永等编著《单片机外围电路设计》电子工业出版社2003
5、百度文库
6、吴清秀、周荷琴 编著《微型计算机原理及与接口技术》重庆大学出版社2006
7、余孟尝主编《数字电子技术简明教程》高等教育出版社2006