数字万用表模块(DMM:V/I/R/通断/二极管,可扩展 C/F)

模块描述 一套“通用量测中枢”:直流/交流电压、直流/交流电流、电阻、通断蜂鸣、二极管压降;可选扩展电容、频率、占空比(你前面 1–7 的子模块可复用)。

原理

  • V 档:分压 + 缓冲 + ADC(差分更稳)
  • I 档:分流电阻 + 电流检测放大器 + ADC
  • R 档:恒流源法(R=V/I),小阻值用 4 线 Kelvin
  • 通断/二极管:小恒流激励 + 阈值比较/ADC 读数
  • 档位切换:继电器/模拟开关矩阵;核心是保护与校准(过压、过流、误差补偿)。

接口

  • 测试端:COM、VΩ、mA、10A(或按你们模块端子定义)
  • 数字:SPI/I2C(ADC/电流检测)、GPIO(档位继电器/蜂鸣器)、UART/USB(上位机/显示)

板上设置

  • 量程/档位切换:继电器(更可靠)或 ADG/405x(更便宜)
  • 保护:PTC/保险丝、MOV/TVS、箝位二极管、限流电阻
  • 校准:EEPROM 保存零点/增益/温漂系数;板载基准源(2.5V/4.096V)

电气指标(关键指标)

  • DCV:±2.048V / ±20.48V / 0–200V(示例)
  • ACV:有效值(True RMS)带宽 20Hz–20kHz(入门目标)
  • DCI:±200mA / ±10A(示例,分流+保险)
  • Ω:0.1Ω–10MΩ(示例)
  • 精度目标:DCV 0.2–0.5%(校准后);Ω 0.5–1%
  • 输入阻抗:≥1MΩ(推荐 10MΩ)
  • 典型元器件:ADS1120/ADS124S08/ADS1115、INA226/INA240;REF5025/ADR4525;OPA188/OPA333;继电器(信号继电器)、ADG704/ADG884;PTC/保险丝/MOV/TVS。

使用说明 先做“短路/开路/基准电压/标准电阻”的四点校准;高压档务必先验证保护链路(TVS/MOV/保险)是否能扛住误操作。

关联赛题 “简易数字万用表”是高校训练/选拔赛与历届题型里的典型方向(不少队伍会把它作为综合仪表平台做延展)。([自动化学院][1])