CN211235986U - 一种具有防误功能的数字万用表 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种具有防误功能的数字万用表，包括万用表本体、红色表笔和黑色表笔，万用表本体中设置有红色表笔插孔和黑色表笔插孔，万用表本体的前端面上安装有换挡转盘，万用表本体内部安装有控制模块、档位切换模块、直流电压测量模块、交流电压测量模块和电阻测量模块，档位切换模块与红色表笔插孔和黑色表笔插孔电连接；万用表本体的前端面上安装有显示模块、语音播报模块、带电指示灯和第一指纹识别模块；红色表笔上安装有测试按钮，黑色表笔上安装有第二指纹识别模块；万用表本体内部还安装有指纹存储模块和带有蓄电池的电源模块，万用表本体的侧壁上安装有充电接口；在使用过程中，能够杜绝因作业人员误测量而引发的跳闸事件。

Description

一种具有防误功能的数字万用表

技术领域

本实用新型涉及数字万用表技术领域，具体涉及一种具有防误功能的数字万用表。

背景技术

传统的万用表存在功能缺陷，万用表使用电阻档、导通档时，外部测量回路必须不带电，否则将可能损坏表计。而在电力系统继电保护领域中，使用万用表测量失灵或出口回路时，若误用电阻档、导通档来替代电压档，将会造成保护装置误开起或引起设备跳闸。且继电保护作业规程要求在使用万用表进行开展测量作业时，必须在有人监护下进行，严禁单人开展工作。为规范继电保护专业领域万用表作业管理，保障设备安全，本实用新型欲设计一种具备防误测量功能的数字万用表，从技术上杜绝因作业人员误测量而引发的跳闸事件。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种具有防误功能的数字万用表，其在使用过程中，能够杜绝因作业人员误测量而引发的跳闸事件。

本实用新型公开的一种具有防误功能的数字万用表，包括万用表本体、红色表笔和黑色表笔，万用表本体中设置有用于与红色表笔尾端的插头配合插接的红色表笔插孔，万用表本体中设置有用于与黑色表笔尾端的插头配合插接的黑色表笔插孔，万用表本体的前端面上安装有换挡转盘，万用表本体内部安装有控制模块、档位切换模块、直流电压测量模块、交流电压测量模块和电阻测量模块，直流电压测量模块、交流电压测量模块和电阻测量模块均与控制模块和档位切换模块电连接，档位切换模块与红色表笔插孔和黑色表笔插孔电连接；万用表本体的前端面上安装有显示模块、语音播报模块、带电指示灯和第一指纹识别模块，显示模块、语音播报模块、带电指示灯和第一指纹识别模块均与控制模块电连接；红色表笔上安装有测试按钮，黑色表笔上安装有第二指纹识别模块，第二指纹识别模块与控制模块电连接；万用表本体内部还安装有指纹存储模块和带有蓄电池的电源模块，指纹存储模块和电源模块均与控制模块电连接，万用表本体的侧壁上安装有充电接口，充电接口与电源模块电连接；

控制模块包括单片机U4，晶振Y1和电容C6、C7，单片机U4的5脚和6脚分别串联电容C6和电容C7后接地，晶振Y1的两端分别与单片机U4的5脚和6脚电连接，单片机U4的24脚、36脚和48脚与电源VCC电连接，单片机U4的23脚、35脚和47脚接地；显示模块包括液晶显示屏P3，液晶显示屏P3的1脚、2脚、3脚和4脚分别与单片机U4的18脚、19脚、20脚和39脚电连接，液晶显示屏P3的5脚与电源VCC电连接，液晶显示屏P3的6脚接地；

第一指纹识别模块包括指纹识别器P21，指纹识别器P21的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，指纹识别器P21的4脚接地，指纹识别器P21的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；第二指纹识别模块包括指纹识别器P22，指纹识别器P22的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，指纹识别器P22的4脚接地，指纹识别器P22的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；

语音播报模块包括语音芯片U8，电阻R42、R43、R44，蜂鸣器Bell，语音芯片U8的12脚串联电阻R42后接地，语音芯片U8的11脚串联电阻R43后与电源VCC电连接，语音芯片U8的10脚串联电阻R44后接地，蜂鸣器Bell的两端分别与语音芯片U8的18脚和17脚电连接，语音芯片U8的9脚接地，语音芯片U8的13脚和14脚与电源VCC电连接，语音芯片U8的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚分别与单片机U4的45脚、46脚、21脚、22脚、25脚、26脚、27脚和28脚电连接。

本实用新型的一种具有防误功能的数字万用表，其中，档位切换模块包括继电器U5、U6、U7，电阻R33、R36、R39、R34、R37、R40、R35、R38、R41，二极管D1、D2、D3，三极管Q2、Q3、Q4，继电器U5的3脚、继电器U6的3脚和继电器U7的3脚均与红色表笔插孔电连接，继电器U5的6脚、继电器U6的6脚和继电器U7的6脚均与黑色表笔插孔电连接，继电器U5的5脚、继电器U6的5脚和继电器U7的5脚均接地；继电器U5的1脚、继电器U6的1脚和继电器U7的1脚均与电源VCC电连接，继电器U5的8脚、继电器U6的8脚和继电器U7的8脚分别与三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极电连接，二极管D1的负极串联电阻R33后与电源VCC电连接，二极管D1的正极与三极管Q2的集电极电连接，三极管Q2的基极串联电阻R36后与单片机U4的14脚电连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R39的两端分别与三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极电连接，二极管D2的负极串联电阻R34后与电源VCC电连接，二极管D2的正极与三极管Q3的集电极电连接，三极管Q3的基极串联电阻R37后与单片机U4的15脚电连接，三极管Q3的发射极接地，电阻R40的两端分别与三极管Q3的基极和三极管Q3的发射极电连接，二极管D3的负极串联电阻R38后与电源VCC电连接，二极管D3的正极与三极管Q4的集电极电连接，三极管Q4的基极串联电阻R38后与单片机U4的16脚电连接，三极管Q4的发射极接地，电阻R41的两端分别与三极管Q4的基极和三极管Q4的发射极电连接。

本实用新型的一种具有防误功能的数字万用表，其中，直流电压测量模块包括运算放大器U1A，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，开关S1的一端与运算放大器U1A的3脚电连接，开关S1的另一端串联电阻R1后与继电器U5的4脚电连接，开关S1的另一端串联开关S2和电阻R2后接地，开关S1的另一端串联开关S3和电阻R3后接地，开关S1的另一端串联开关S4和电阻R4后接地，开关S1的另一端串联开关S5和电阻R5后接地，开关S6的一端、开关S7的一端和开关S8的一端均与运算放大器U1A的2脚电连接，开关S6的另一端与运算放大器U1A的1脚和电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端与开关S7的另一端和电阻R7的一端电连接，电阻R7的另一端接地，开关S8的另一端串联电阻R8后与运算放大器U1A的1脚电连接，开关S8的另一端串联电阻R9后接地，运算放大器U1A的8脚与电源VCC电连接，运算放大器U1A的4脚接地，运算放大器U1A的1脚与单片机U4的11脚电连接。

本实用新型的一种具有防误功能的数字万用表，其中，交流电压测量模块包括运算放大器U2B，有效值转换芯片U3，电阻R20、R24、R25、R26、R27、R29、R30、R31、R32、R21、R22、R28、R23，开关S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28，电容C1、C2、C3、C4、C5，开关S21的一端与运算放大器U2B的5脚电连接，开关S21的另一端依次串联电阻R20和电容C1后与继电器U7的4脚电连接，开关S21的另一端串联开关S22和电阻R24后接地，开关S21的另一端串联开关S23和电阻R25后接地，开关S21的另一端串联开关S24和电阻R26后接地，开关S21的另一端串联开关S25和电阻R27后接地，运算放大器U2B的6脚串联开关S26后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R29后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R30后接地，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R31后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R32后接地，运算放大器U2B的8脚与电源VCC电连接，运算放大器U2B的4脚接地，有效值转换芯片U3的13脚串联电容C2后与运算放大器U2B的7脚电连接，有效值转换芯片U3的11脚与电源+VCC电连接，有效值转换芯片U3的10脚与电源-VCC电连接，有效值转换芯片U3的3脚和4脚均接地，有效值转换芯片U3的6脚和9脚电连接，有效值转换芯片U3的8脚串联电容C3后与有效值转换芯片U3的9脚电连接，有效值转换芯片U3的9脚串联电阻R21后与电容C4的一端电连接，有效值转换芯片U3的1脚串联电阻R22后与电容C4的一端电连接，有效值转换芯片U3的14脚串联电容R28后与电容C4的另一端电连接，电容C4的另一端串联电阻R23后与单片机U4的13脚电连接，电容C4的另一端串联电容C5后接地。

本实用新型的一种具有防误功能的数字万用表，其中，电阻测量模块包括运算放大器U2A，U1B，开关S9、S10、S11、S12、S13、S14、S19、S20，电阻R11、R12、R13、R14、R17、R19、R10、R15、R16、R18，三极管Q1，三极管Q1的发射极与继电器U6的4脚电连接，三极管Q1的集电极串联开关S10后与开关S15的一端和电阻R11的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S11后与开关S16的一端和电阻R12的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S12后与开关S17的一端和电阻R13的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S13后与开关S18的一端和电阻R14的一端电连接，电阻R11的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端和电阻R14的另一端均与基准电压端Vref电连接，开关S15的另一端、开关S16的另一端、开关S17的另一端和开关S18的另一端均与运算放大器U2A的2脚电连接，运算放大器U2A的3脚串联电阻R17后与基准电压端Vref电连接，运算放大器U2A的3脚串联电阻R19后接地，运算放大器U2A的4脚接地，运算放大器U2A的8脚与电源VCC电连接；运算放大器U1B的5脚串联开关S9后与继电器U6的4脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S14后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R10后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R15后接地，运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R16后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R18后接地，运算放大器U1B的7脚与单片机U4的12脚电连接，运算放大器U1B的4脚接地，运算放大器U1B的8脚与电源VCC电连接。

本实用新型在使用过程中，能够杜绝因作业人员误测量而引发的跳闸事件；其防误实现原理如下：1、指纹识别防误。万用表在使用前，作业监护人员需要通过第一指纹识别模块录入指纹，作业操作人员需要通过第二指纹识别模块录入指纹，第一指纹识别模块录入的指纹和第二指纹模块录入的指纹与指纹存储模块中预存储的指纹进行比对，比对通过后方能进行测量作业，避免测量过程中单人作业；2、回路带电识别防误。每次测量作业前，万用表先启动回路带电检测功能，若回路带电且此时万用表在非交、直流电压档档位，则闭锁测量功能，使测量回路断开，防止误测量；3、语音告警防误。在检测到回路带电时，带电指示灯亮、语音播报模块发出语音告警；切换档位时，语音播报模块播报当前档位信息；测量时，语音播报模块播报测量结果，通过语音功能提醒作业人员注意，起到防误作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为万用表本体、红色表笔和黑色表笔的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理框图；

图3为控制模块和显示模块的电路原理图；

图4为档位切换模块的电路原理图；

图5为第一指纹识别模块和第二指纹识别模块的电路原理图；

图6为语音播报模块的电路原理图；

图7为直流电压测量模块的电路原理图；

图8为交流电压测量模块的电路原理图；

图9为电阻测量模块的电路原理图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型的一种具有防误功能的数字万用表，包括万用表本体1、红色表笔2和黑色表笔3，万用表本体1中设置有用于与红色表笔2尾端的插头配合插接的红色表笔插孔11，万用表本体1中设置有用于与黑色表笔3尾端的插头配合插接的黑色表笔插孔12，万用表本体1的前端面上安装有换挡转盘13，万用表本体1内部安装有控制模块41、档位切换模块42、直流电压测量模块43、交流电压测量模块44和电阻测量模块45，直流电压测量模块43、交流电压测量模块44和电阻测量模块45均与控制模块41和档位切换模块42电连接，档位切换模块42与红色表笔插孔11和黑色表笔插孔12电连接；万用表本体1的前端面上安装有显示模块51、语音播报模块52、带电指示灯53和第一指纹识别模块61，显示模块51、语音播报模块52、带电指示灯53和第一指纹识别模块61均与控制模块41电连接；红色表笔2上安装有测试按钮21，黑色表笔3上安装有第二指纹识别模块62，第二指纹识别模块62与控制模块41电连接；万用表本体1内部还安装有指纹存储模块71和带有蓄电池721的电源模块72，指纹存储模块71和电源模块72均与控制模块41电连接，万用表本体1的侧壁上安装有充电接口73，充电接口73与电源模块72电连接。

控制模块41包括单片机U4，晶振Y1和电容C6、C7，单片机U4的5脚和6脚分别串联电容C6和电容C7后接地，晶振Y1的两端分别与单片机U4的5脚和6脚电连接，单片机U4的24脚、36脚和48脚与电源VCC电连接，单片机U4的23脚、35脚和47脚接地；显示模块51包括液晶显示屏P3，液晶显示屏P3的1脚、2脚、3脚和4脚分别与单片机U4的18脚、19脚、20脚和39脚电连接，液晶显示屏P3的5脚与电源VCC电连接，液晶显示屏P3的6脚接地；上述单片机U4的型号为STM32F103C8T6，其内部的11脚、12脚和13脚自带内部ADC功能，即自带模数转换功能。

第一指纹识别模块61包括指纹识别器P21，指纹识别器P21的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，指纹识别器P21的4脚接地，指纹识别器P21的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；第二指纹识别模块62包括指纹识别器P22，指纹识别器P22的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，指纹识别器P22的4脚接地，指纹识别器P22的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；上述指纹识别器P21和指纹识别器P22的型号均为FPC1020AM。

语音播报模块52包括语音芯片U8，电阻R42、R43、R44，蜂鸣器Bell，语音芯片U8的12脚串联电阻R42后接地，语音芯片U8的11脚串联电阻R43后与电源VCC电连接，语音芯片U8的10脚串联电阻R44后接地，蜂鸣器Bell的两端分别与语音芯片U8的18脚和17脚电连接，语音芯片U8的9脚接地，语音芯片U8的13脚和14脚与电源VCC电连接，语音芯片U8的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚分别与单片机U4的45脚、46脚、21脚、22脚、25脚、26脚、27脚和28脚电连接；上述语音芯片U8的型号为DY-SV17F。

档位切换模块42包括继电器U5、U6、U7，电阻R33、R36、R39、R34、R37、R40、R35、R38、R41，二极管D1、D2、D3，三极管Q2、Q3、Q4，继电器U5的3脚、继电器U6的3脚和继电器U7的3脚均与红色表笔插孔11电连接，继电器U5的6脚、继电器U6的6脚和继电器U7的6脚均与黑色表笔插孔12电连接，继电器U5的5脚、继电器U6的5脚和继电器U7的5脚均接地；继电器U5的1脚、继电器U6的1脚和继电器U7的1脚均与电源VCC电连接，继电器U5的8脚、继电器U6的8脚和继电器U7的8脚分别与三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极电连接，二极管D1的负极串联电阻R33后与电源VCC电连接，二极管D1的正极与三极管Q2的集电极电连接，三极管Q2的基极串联电阻R36后与单片机U4的14脚电连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R39的两端分别与三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极电连接，二极管D2的负极串联电阻R34后与电源VCC电连接，二极管D2的正极与三极管Q3的集电极电连接，三极管Q3的基极串联电阻R37后与单片机U4的15脚电连接，三极管Q3的发射极接地，电阻R40的两端分别与三极管Q3的基极和三极管Q3的发射极电连接，二极管D3的负极串联电阻R38后与电源VCC电连接，二极管D3的正极与三极管Q4的集电极电连接，三极管Q4的基极串联电阻R38后与单片机U4的16脚电连接，三极管Q4的发射极接地，电阻R41的两端分别与三极管Q4的基极和三极管Q4的发射极电连接；档位切换模块用于切换直流电压测量模式、交流电压测量模式和电阻测量模式。

直流电压测量模块43包括运算放大器U1A，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，开关S1的一端与运算放大器U1A的3脚电连接，开关S1的另一端串联电阻R1后与继电器U5的4脚电连接，开关S1的另一端串联开关S2和电阻R2后接地，开关S1的另一端串联开关S3和电阻R3后接地，开关S1的另一端串联开关S4和电阻R4后接地，开关S1的另一端串联开关S5和电阻R5后接地，开关S6的一端、开关S7的一端和开关S8的一端均与运算放大器U1A的2脚电连接，开关S6的另一端与运算放大器U1A的1脚和电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端与开关S7的另一端和电阻R7的一端电连接，电阻R7的另一端接地，开关S8的另一端串联电阻R8后与运算放大器U1A的1脚电连接，开关S8的另一端串联电阻R9后接地，运算放大器U1A的8脚与电源VCC电连接，运算放大器U1A的4脚接地，运算放大器U1A的1脚与单片机U4的11脚电连接；直流电压测量模块由衰减电路和放大电路两部分组成；衰减电路的作用是根据输入电压的大小，通过开关S2-S5选择合适的分压电阻，调整输入到运算放大器U1A的电压到合适范围；具体的指：开关S1用于保护后级电路，开关S2、S3、S4、S5的作用是控制衰减倍数以选择不同的量程。当开关S1、S2闭合，开关S3、S4、S5断开时，衰减倍数为R2/(R1+R2)，量程为0～250V；当开关S1、S3闭合，开关S2、S4、S5断开时，衰减倍数为R3/(R1+R3)，量程为0～20V；当开关S1、S4闭合，开关S2、S3、S5断开时，衰减倍数为R4/(R1+R4)，量程为0～2V；当开关S1、S5闭合，开关S2、S3、S4断开时，衰减倍数为R5/(R1+R5)，量程为0～200mV。

放大部分中的开关S6、S7、S8的作用是选择放大电路的增益，当开关S6闭合，开关S7、S8断开时，放大电路的增益为1；当开关S7闭合，开关S6、S8断开时，放大电路的增益为(R6+R7)/R7；当开关S8闭合，开关S6、S7断开时，放大电路的增益为(R8+R9)/R9。输入电压经过衰减和放大将幅值控制在1.5V～3.0V后送入单片机U4的ADC端口进行电压测量，然后通过衰减电路和放大电路变比计算实际电压。

交流电压测量模块44包括运算放大器U2B，有效值转换芯片U3，电阻R20、R24、R25、R26、R27、R29、R30、R31、R32、R21、R22、R28、R23，开关S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28，电容C1、C2、C3、C4、C5，开关S21的一端与运算放大器U2B的5脚电连接，开关S21的另一端依次串联电阻R20和电容C1后与继电器U7的4脚电连接，开关S21的另一端串联开关S22和电阻R24后接地，开关S21的另一端串联开关S23和电阻R25后接地，开关S21的另一端串联开关S24和电阻R26后接地，开关S21的另一端串联开关S25和电阻R27后接地，运算放大器U2B的6脚串联开关S26后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R29后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R30后接地，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R31后与运算放大器U2B的7脚电连接，运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R32后接地，运算放大器U2B的8脚与电源VCC电连接，运算放大器U2B的4脚接地，有效值转换芯片U3的13脚串联电容C2后与运算放大器U2B的7脚电连接，有效值转换芯片U3的11脚与电源+VCC电连接，有效值转换芯片U3的10脚与电源-VCC电连接，有效值转换芯片U3的3脚和4脚均接地，有效值转换芯片U3的6脚和9脚电连接，有效值转换芯片U3的8脚串联电容C3后与有效值转换芯片U3的9脚电连接，有效值转换芯片U3的9脚串联电阻R21后与电容C4的一端电连接，有效值转换芯片U3的1脚串联电阻R22后与电容C4的一端电连接，有效值转换芯片U3的14脚串联电容R28后与电容C4的另一端电连接，电容C4的另一端串联电阻R23后与单片机U4的13脚电连接，电容C4的另一端串联电容C5后接地。

交流电压测量模块分为衰减电路、放大电路和有效值转换电路。前两者的作用与在直流电压测量模块中相同，后级的有效值转换电路是为了将交流信号转化为有效值。

交流信号输入后经过电容C1滤除掉直流分量，再经过衰减电路降低电压等级，开关S22、S23、S24、S25用以选择不同的量程，然后通过放大电路，最后进入有效值转换芯片U3，输出交流信号的有效值。

电阻测量模块45包括运算放大器U2A，U1B，开关S9、S10、S11、S12、S13、S14、S19、S20，电阻R11、R12、R13、R14、R17、R19、R10、R15、R16、R18，三极管Q1，三极管Q1的发射极与继电器U6的4脚电连接，三极管Q1的集电极串联开关S10后与开关S15的一端和电阻R11的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S11后与开关S16的一端和电阻R12的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S12后与开关S17的一端和电阻R13的一端电连接，三极管Q1的集电极串联开关S13后与开关S18的一端和电阻R14的一端电连接，电阻R11的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端和电阻R14的另一端均与基准电压端Vref电连接，开关S15的另一端、开关S16的另一端、开关S17的另一端和开关S18的另一端均与运算放大器U2A的2脚电连接，运算放大器U2A的3脚串联电阻R17后与基准电压端Vref电连接，运算放大器U2A的3脚串联电阻R19后接地，运算放大器U2A的4脚接地，运算放大器U2A的8脚与电源VCC电连接；运算放大器U1B的5脚串联开关S9后与继电器U6的4脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S14后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R10后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R15后接地，运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R16后与运算放大器U1B的7脚电连接，运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R18后接地，运算放大器U1B的7脚与单片机U4的12脚电连接，运算放大器U1B的4脚接地，运算放大器U1B的8脚与电源VCC电连接。

电阻测量模块由恒流源电路和放大电路组成。开关S10、S15、S11、S16、S12、S17、S13、S18的作用是配合待测电阻的大小选择恒流源的输出电流。以开关S10、S15为例，当开关S10、S15闭合，开关S11、S16、S12、S17、S13、S18断开时，运算放大器U2A的正相端和反相端电压均为(V_ref*R19)/(R17+R19)，由于运算放大器U2A反相端的电流很小，这时三极管Q1的集电极电流的大小为(V_ref*R17)/[R11*(R17+R19)]，而基极可忽略不计，则流过待测电阻的电流就是(V_ref*R17)/[R11*(R17+R19)]。

恒流源电路输出的电流经过待测电阻后会形成一个管压降，放大电路将待测电阻两端的电压放大后再送入单片机U4的ADC端口进行电压测量，开关S14、S19、S20用于控制放大电路的增益。通过恒流源的输出电流和放大电路的增益，就可计算出待测电阻。当待测电阻小于一定值时，就可判定为导通。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种具有防误功能的数字万用表，包括万用表本体(1)、红色表笔(2)和黑色表笔(3)，所述万用表本体(1)中设置有用于与红色表笔(2)尾端的插头配合插接的红色表笔插孔(11)，所述万用表本体(1)中设置有用于与黑色表笔(3)尾端的插头配合插接的黑色表笔插孔(12)，所述万用表本体(1)的前端面上安装有换挡转盘(13)，其特征在于：所述万用表本体(1)内部安装有控制模块(41)、档位切换模块(42)、直流电压测量模块(43)、交流电压测量模块(44)和电阻测量模块(45)，所述直流电压测量模块(43)、交流电压测量模块(44)和电阻测量模块(45)均与控制模块(41)和档位切换模块(42)电连接，所述档位切换模块(42)与红色表笔插孔(11)和黑色表笔插孔(12)电连接；所述万用表本体(1)的前端面上安装有显示模块(51)、语音播报模块(52)、带电指示灯(53)和第一指纹识别模块(61)，所述显示模块(51)、语音播报模块(52)、带电指示灯(53)和第一指纹识别模块(61)均与控制模块(41)电连接；所述红色表笔(2)上安装有测试按钮(21)，所述黑色表笔(3)上安装有第二指纹识别模块(62)，所述第二指纹识别模块(62)与控制模块(41)电连接；所述万用表本体(1)内部还安装有指纹存储模块(71)和带有蓄电池(721)的电源模块(72)，所述指纹存储模块(71)和电源模块(72)均与控制模块(41)电连接，所述万用表本体(1)的侧壁上安装有充电接口(73)，所述充电接口(73)与电源模块(72)电连接；

所述控制模块(41)包括单片机U4，晶振Y1和电容C6、C7，所述单片机U4的5脚和6脚分别串联电容C6和电容C7后接地，所述晶振Y1的两端分别与单片机U4的5脚和6脚电连接，所述单片机U4的24脚、36脚和48脚与电源VCC电连接，所述单片机U4的23脚、35脚和47脚接地；所述显示模块(51)包括液晶显示屏P3，所述液晶显示屏P3的1脚、2脚、3脚和4脚分别与单片机U4的18脚、19脚、20脚和39脚电连接，所述液晶显示屏P3的5脚与电源VCC电连接，所述液晶显示屏P3的6脚接地；

所述第一指纹识别模块(61)包括指纹识别器P21，所述指纹识别器P21的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，所述指纹识别器P21的4脚接地，所述指纹识别器P21的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；所述第二指纹识别模块(62)包括指纹识别器P22，所述指纹识别器P22的1脚、5脚和6脚与电源VCC电连接，所述指纹识别器P22的4脚接地，所述指纹识别器P22的2脚和3脚分别与单片机U4的30脚和31脚电连接；

所述语音播报模块(52)包括语音芯片U8，电阻R42、R43、R44，蜂鸣器Bell，所述语音芯片U8的12脚串联电阻R42后接地，所述语音芯片U8的11脚串联电阻R43后与电源VCC电连接，所述语音芯片U8的10脚串联电阻R44后接地，所述蜂鸣器Bell的两端分别与语音芯片U8的18脚和17脚电连接，所述语音芯片U8的9脚接地，所述语音芯片U8的13脚和14脚与电源VCC电连接，所述语音芯片U8的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚分别与单片机U4的45脚、46脚、21脚、22脚、25脚、26脚、27脚和28脚电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有防误功能的数字万用表，其特征在于，所述档位切换模块(42)包括继电器U5、U6、U7，电阻R33、R36、R39、R34、R37、R40、R35、R38、R41，二极管D1、D2、D3，三极管Q2、Q3、Q4，所述继电器U5的3脚、继电器U6的3脚和继电器U7的3脚均与红色表笔插孔(11)电连接，所述继电器U5的6脚、继电器U6的6脚和继电器U7的6脚均与黑色表笔插孔(12)电连接，所述继电器U5的5脚、继电器U6的5脚和继电器U7的5脚均接地；所述继电器U5的1脚、继电器U6的1脚和继电器U7的1脚均与电源VCC电连接，所述继电器U5的8脚、继电器U6的8脚和继电器U7的8脚分别与三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极电连接，所述二极管D1的负极串联电阻R33后与电源VCC电连接，所述二极管D1的正极与三极管Q2的集电极电连接，所述三极管Q2的基极串联电阻R36后与单片机U4的14脚电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述电阻R39的两端分别与三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极电连接，所述二极管D2的负极串联电阻R34后与电源VCC电连接，所述二极管D2的正极与三极管Q3的集电极电连接，所述三极管Q3的基极串联电阻R37后与单片机U4的15脚电连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述电阻R40的两端分别与三极管Q3的基极和三极管Q3的发射极电连接，所述二极管D3的负极串联电阻R38后与电源VCC电连接，所述二极管D3的正极与三极管Q4的集电极电连接，所述三极管Q4的基极串联电阻R38后与单片机U4的16脚电连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述电阻R41的两端分别与三极管Q4的基极和三极管Q4的发射极电连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有防误功能的数字万用表，其特征在于，所述直流电压测量模块(43)包括运算放大器U1A，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，所述开关S1的一端与运算放大器U1A的3脚电连接，所述开关S1的另一端串联电阻R1后与继电器U5的4脚电连接，所述开关S1的另一端串联开关S2和电阻R2后接地，所述开关S1的另一端串联开关S3和电阻R3后接地，所述开关S1的另一端串联开关S4和电阻R4后接地，所述开关S1的另一端串联开关S5和电阻R5后接地，所述开关S6的一端、开关S7的一端和开关S8的一端均与运算放大器U1A的2脚电连接，所述开关S6的另一端与运算放大器U1A的1脚和电阻R6的一端电连接，所述电阻R6的另一端与开关S7的另一端和电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端接地，所述开关S8的另一端串联电阻R8后与运算放大器U1A的1脚电连接，所述开关S8的另一端串联电阻R9后接地，所述运算放大器U1A的8脚与电源VCC电连接，所述运算放大器U1A的4脚接地，所述运算放大器U1A的1脚与单片机U4的11脚电连接。

4.根据权利要求2所述的一种具有防误功能的数字万用表，其特征在于，所述交流电压测量模块(44)包括运算放大器U2B，有效值转换芯片U3，电阻R20、R24、R25、R26、R27、R29、R30、R31、R32、R21、R22、R28、R23，开关S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28，电容C1、C2、C3、C4、C5，所述开关S21的一端与运算放大器U2B的5脚电连接，所述开关S21的另一端依次串联电阻R20和电容C1后与继电器U7的4脚电连接，所述开关S21的另一端串联开关S22和电阻R24后接地，所述开关S21的另一端串联开关S23和电阻R25后接地，所述开关S21的另一端串联开关S24和电阻R26后接地，所述开关S21的另一端串联开关S25和电阻R27后接地，所述运算放大器U2B的6脚串联开关S26后与运算放大器U2B的7脚电连接，所述运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R29后与运算放大器U2B的7脚电连接，所述运算放大器U2B的6脚依次串联开关S27和电阻R30后接地，所述运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R31后与运算放大器U2B的7脚电连接，所述运算放大器U2B的6脚依次串联开关S28和电阻R32后接地，所述运算放大器U2B的8脚与电源VCC电连接，所述运算放大器U2B的4脚接地，所述有效值转换芯片U3的13脚串联电容C2后与运算放大器U2B的7脚电连接，所述有效值转换芯片U3的11脚与电源+VCC电连接，所述有效值转换芯片U3的10脚与电源-VCC电连接，所述有效值转换芯片U3的3脚和4脚均接地，所述有效值转换芯片U3的6脚和9脚电连接，所述有效值转换芯片U3的8脚串联电容C3后与有效值转换芯片U3的9脚电连接，所述有效值转换芯片U3的9脚串联电阻R21后与电容C4的一端电连接，所述有效值转换芯片U3的1脚串联电阻R22后与电容C4的一端电连接，所述有效值转换芯片U3的14脚串联电容R28后与电容C4的另一端电连接，所述电容C4的另一端串联电阻R23后与单片机U4的13脚电连接，所述电容C4的另一端串联电容C5后接地。

5.根据权利要求2所述的一种具有防误功能的数字万用表，其特征在于，所述电阻测量模块(45)包括运算放大器U2A，U1B，开关S9、S10、S11、S12、S13、S14、S19、S20，电阻R11、R12、R13、R14、R17、R19、R10、R15、R16、R18，三极管Q1，所述三极管Q1的发射极与继电器U6的4脚电连接，所述三极管Q1的集电极串联开关S10后与开关S15的一端和电阻R11的一端电连接，所述三极管Q1的集电极串联开关S11后与开关S16的一端和电阻R12的一端电连接，所述三极管Q1的集电极串联开关S12后与开关S17的一端和电阻R13的一端电连接，所述三极管Q1的集电极串联开关S13后与开关S18的一端和电阻R14的一端电连接，所述电阻R11的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端和电阻R14的另一端均与基准电压端Vref电连接，所述开关S15的另一端、开关S16的另一端、开关S17的另一端和开关S18的另一端均与运算放大器U2A的2脚电连接，所述运算放大器U2A的3脚串联电阻R17后与基准电压端Vref电连接，所述运算放大器U2A的3脚串联电阻R19后接地，所述运算放大器U2A的4脚接地，所述运算放大器U2A的8脚与电源VCC电连接；所述运算放大器U1B的5脚串联开关S9后与继电器U6的4脚电连接，所述运算放大器U1B的6脚串联开关S14后与运算放大器U1B的7脚电连接，所述运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R10后与运算放大器U1B的7脚电连接，所述运算放大器U1B的6脚串联开关S19和电阻R15后接地，所述运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R16后与运算放大器U1B的7脚电连接，所述运算放大器U1B的6脚串联开关S20和电阻R18后接地，所述运算放大器U1B的7脚与单片机U4的12脚电连接，所述运算放大器U1B的4脚接地，所述运算放大器U1B的8脚与电源VCC电连接。

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