项目描述
DIY万用表——元器件特性测试仪
1.项目需求
数字万用表是目前常用的一种数字仪表，电子工程师必备之神器。不仅仅可以准确测量，而且测试功能全、抗干扰能力强。90年代以来，数字万用表发展迅速，在我国迅速普及硬切广泛使用，已成为现在电子测量和维修的必备仪表。常规万用表体积仍然较大携带起来也不方便。因此，更加智能、便携式袖珍数字万用表是一种更好的选择。这种数字万用表质量轻、体积小、测试准确、过滤能力强、低功耗、更智能。
设计思路和实现方法
首先明确设计目标，设计一款可以挂在钥匙链上的万用表。能够实现电容、电阻、二极管、三极管等基础功能。在此基础上扩展功能，如：智能识别元件并准确测量且将测量结果显示出来。
测量系统主要分成5大模块。其中测量模块用于测量各种元件参数，数据被传输到中控模块（MCU），通过参数分析反馈等，智能判断元件类型，并将结果显示在显示模块上。整个系统需要有电源模块，为系统各个模块提供电源。电源最好为直流电源。通信模块是为了功能扩展和程序升级调试所用。
2.设计原理思路：
1、电阻测量原理：
- 在1、2号脚之间接入被测电阻，要构成串联分压，所以可以将R6接入，R7开路，R2开路，R3接入，构成R3、R6、被测电阻Rx三者串联，根据被测电阻的两端电压与电源电压3V可得R3与R6的电压和，由于R3、R6电阻已知：680*2=1360Ω，求得电流。
- 知道电流、电压，即可求得被测电阻。
- 开路设置：IO14、IO26配置为开路输出置为高电平->实现IO口高阻状态设置；
- 串联分压电路构建：IO25、IO17一个推挽输出为高电平，一个推完输出为低电平。
- 二极管测量原理：
- 1、2脚接入被测二极管，R2、R6开路，R3、R7接入电路，构成R3、被测二极管、R7串联电路；
- IO14、IO26、为高阻态；IO25、IO17推挽输出（一个高，一个低）；
基本原理：1、2脚ADC检测出被测二极管两端电压，若接近电源电压，则表示二极管接反，否则所测电压之差，即为二极管正向管压降。
- 三极管测量原理：
- 1、2、3脚接入被测三极管，R2、R4、R6开路，R3、R5、R7接入电路，构成R3、R5、被测三极管、R7串联电路；
- IO14、 IO24 、IO26、为高阻态；IO15、IO25、IO17推挽输出（四种情况：一、令1脚接高电平，2，3接低电平，二、令2脚接高电平，1，3接低电平；三、令1脚接低电平，2，3接高电平，二、令2脚接低电平，1，3接高电平）；
- 基本原理：三极管导通时发射级压降>集电极压降
- 电容测量原理：
- 核心思想：构建RC充放电电路，检测充电时间，即： ；
- 被测电容较大时，R仅采用680Ω；被测电容较小时，R采用470K；一般情况，R采用680Ω*2=1360Ω；
- 不需要使用的电阻设置为高阻态。
5.测晶闸管的原理：
用表笔分别测任意两引脚间正反压降直至找出读数为600mv的一对引脚，此时通高电平的引脚为控制极G,通低电平的为K极，另一个就为A极。
3.完成功能和达到的性能
- 实现电阻特征参数测量
- 实现二极管特征参数测量
- 实现三极管特征参数测量
- 实现电容特征参数测量
- 实现晶闸管特征参数测量
- 实现系统自动识别测量元件
4.遇到的主要难题
- 这个设备太新，资料太少。
- 由于时间不够用，晶闸管的参数设置没有弄好。
5.未来的计划和建议
该项目仍有很大的改进空间。如，1进一步降低系统功耗，2硬件优化，提高性价比、市场竞争力，3测量精度上进行提高，4安全保障和使用寿命上多考虑，5更多功能扩展，扩大测量范围，6美观化、便携式设计 等等。未来在这些方面上，不断完善该采集系统，使其能够远超普通数字万用表，争取成为新的主流万用表。
能够给学习者更多的相关资料，尤其是测量原理方面的。是否有其他测量方法的选择？还有，因一些因素影响，测量大小存在微弱误差，增加校准操作方法和校准算法。
个人觉得该系统可以扩展成简单的逻辑分析仪，也存在测量速率、测量数据存储等问题，如果可以可以将该核心芯片发挥出更多的功能，那么它的功能就会更强大，提高性价比。
