简易自动电阻测试仪

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1、无锡商业职业技术学院全国电子设计大赛设计论文项目：简易自动电阻测试仪参赛人员：李宇伟、周建龙、叶中英院系：电子工程学院指导老师：李泓、何丹时间：2011年8月31日参赛编号：51003220摘要：本设计介绍了一种简易自动电阻测试仪，包括系统的硬件和软件设计。本测试仪以CYGNAL公司的C8051Fxxx型单片机C8051F410构成的最小系统为控制核心，由电阻测量模块，步进电机驱动模块，LCD显示、按键模块，电源电路等模块构成。能够为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档进程量程，测量准确度为±（1%读数＋2字）；100Ω、

2、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。另外本系统还具有具有自动电阻筛选、自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线等功能。关键词：C8051F电阻测量步进电机驱动2020目录一、前言2二、方案比较与论证22.1电阻测量方案论证与选择22.2A/D模块方案论证与选择32.3电机模块方案论证与选择32.4电机驱动模块论证与选择42.5微控制器模块论证与选择42.6显示模块论证与选择5三、系统硬件电路设计53.1系统总体设计53.2电阻测量硬件电路设计63.3步进电机驱动模块硬件设计63.4液晶显示、按键模块硬件设计73.5

3、电源电路模块8四、系统软件设计94.1主程序设计94.2子程序设计10五、系统调试及系统功能、指标参数125.1主要测试仪器125.2基本功能测试125.3发挥部分功能测试135.4其他功能测试13六、设计总结14参考文献15附录1620一、前言本次竞赛G题要求设计并制作一台简易自动电阻测试仪。能够对100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四个量程档进行测量，测量准确度为±（1%读数＋2字）；3位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5次/秒；100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能

4、；具有自动电阻筛选功能等任务。根据该题目的要求，我们组设计了以下几种方案并对各方案进行了论证与分析。二、方案比较与论证在进行本设计前我们对各功能模块进行了比较论证和选择。2.1电阻测量方案论证与选择方案一：交流电桥测量法交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗Z1、Z2、Z3、Z4，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡的条件是此条件显示交流电桥不同于直流电桥：首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡；其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条

5、件。方案二：LM334恒流源测量法该方法是给待测电阻提供一个恒定电流，利用单片机的AD采集其两端的电压来确定其电阻值。此种方法简单易行，但是由于电阻变化范围是100Ω~10MΩ，电压变化范围太大，而单片机AD输入范围有限，所以至少需要六个挡才能实现要求的指标。方案三：20直接测量法，也叫转换测量法。测量时，把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压，那么再测量流过电阻的电流，根据欧姆定律，这个电流与电阻成正比。因此，我们采用测量这个电压，就可以得到电阻值。直接测量简单快速，但转换后很多因素直接参与误差

6、贡献，比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。方案四：电阻—电压转换测量法，采用R/U转换器将被测电阻转换成电压，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号，由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。经过讨论，我们选择了方案四作为我们测量电阻的最终方案。2.2A/D模块方案论证与选择方案一：采用专门的A/D芯片来完成电压的采集与转换，在测量速度和精度上都能满足本设计的要求，但是需要额外的硬件，故性价比不高，且增加了系统的功耗。方案二：采用单片机C8051F410内部有一个12位SARADC和一个27通道单端输

7、入多路选择器，该ADC的最大转换速率为200ksps。既能满足设计的要求有可以节省硬件电路开支。经比较我们采用方案二。2.3电机模块方案论证与选择方案一：采用直流电机直流电机速度快，价格便宜，通过调节电流来改变速度，驱动电路简单，调速范围广，调速特性平滑。但其转距小，带有大负载时很容易堵转；而且由于其速度较快，不易控制，精确度低，不适合应用在本题。方案二：采用减速电机减速电机也是通过控制电流来改变速度的，而且其内部有减速齿轮箱，转距大，速度较步进电机快。不适合应用在本设计。方案三：采用步进电机步进电机是一种能将电脉冲转化为角位

8、移的机构，通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，其精确度高。通过分析题目要求，步进电机可以达到题目要求的精度，而且价格适中，控制简单。综上所述，我们决定采用步进电机。202.4电机驱动模块论证与选择方案一：采用大功率三极管，二极管，电阻