电阻测量系统设计.doc

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1、《电子系统设计》课程设计题目：电阻测量系统设计14自动电阻测试仪【摘要】本简易自动电阻测试仪具有手动四档及自动三档量程转换电阻测试功能，以单片机为控制核心，使用仪表运放来精确采集被测电阻两端电压，经过模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。最后通过LCD12864液晶显示出结果，能自动显示小数点和单位；并且该装置具有电阻自动筛选和自动测量显示电位器变化曲线的功能。实验结果表明，本系统完全达到设计要求，多项指标优于题目要求。【主要技术】(1)通过编程来实现对电阻值的直接测量(2)12位A/D转换技术（3)量程转换技术（4）液晶

2、显示器的有效应用（5）串并转换技术（6)通过单片机控制电机实现对电位器的自动控制【关键词】模数转换；自动量程转换；INA114；电阻；MCU；液晶显示；14目录一、系统方案41.1设计要求41.1.1任务41.1.2要求41.2总体方案51.2.1方案论证与比较51.2.2系统组成5二、理论计算与电路分析62.1电阻测量原理62.2.1测量电路62.1.2基准电压电路72.2自动量程转换与筛选的设计72.2.1自动量程转换72.2.2筛选功能82.3电位器阻值变化曲线装置的设计8三、电路与程序设计83.1电路设计与分析83.1.1电源模块83

3、.1.2测量及转换模块93.1.3控制显示模块103.1.4辅助装置103.2程序流程图设计11四、系统测试方案与结果134.1测试条件134.2测试方案134.3测试结果及分析13五、结论和系统特色1414一、系统方案1.1设计要求1.1.1任务设计并制作一台简易自动电阻测试仪。1.1.2要求（1）基本要求①测量量程为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档。测量准确度为±（1%读数＋2字）。②3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。③100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。（2

4、）发挥部分①具有自动电阻筛选功能。即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。②设计并制作一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置，要求曲线各点的测量准确度为±（5%读数＋2字）,全程测量时间不大于10秒,测量点不少于15点。辅助装置连接的示意图如图1所示。③其他图1辅助装置连接的示意图141.2总体方案1.2.1方案论证与比较（1）电阻信号的采集方案一：恒流法恒流法的依据是信号源内阻为无穷大，电流恒定。此特性对于测量本题中小于

5、10kΩ的电阻有较高的精度，但在测量阻值较高的电阻时，一方面被测电阻的压降过大，有可能进入非线性区；另一方面，实际电流源的内阻不可能为无穷大，大阻值的电阻已接近电流源的内阻，此时电流源内阻的分流已不能忽略，从而影响测量精度。方案二：恒压法恒压法的依据是信号源内阻为0，电压恒定，此特性对测量中高阻值电阻有较高的精度，但测量较小阻值电阻时也会存在一定的误差。方案选择：本设计偏重于中高阻值电阻的测量，故选方案二，并且通过与标准电阻串联分压方式减少测量小电阻时的误差。（2）自动量程的转换方案一：采用多量程开关MPC509切换不同阻值的标准电阻。优点：

6、易于控制，电路简单。缺点：器件本身有1kΩ电阻，对测量结果有较大影响。方案二：采用继电器来切换标准电阻。优点：器件无电阻，对测量结果影响小，易于控制。缺点：电路稍显复杂，切换有响声。方案选择：本设计要求准确度达到，故采用方案二。（3）信号转换方案一：采用单片机内部的A/D转换器。优点：电路结构简单。缺点：转换速度慢，干扰大，准确度达不到要求。方案二：外接12位ADS805A/D转换器。优点：转换速度快，准确度高。缺点：外围电路复杂，占用较多的I/O口。方案选择：本设计侧重于高准确度，因此采用方案二。1.2.2系统组成本系统组成框图如图2所示。

7、14图2系统框图二、理论计算与电路分析2.1电阻测量原理2.2.1测量电路采用串联电阻分压的方式来确定测量电阻，如图3所示。根据欧姆定理可知，只需测出两端电压和流过它的电流就可计算出。由图３可知，使用了TI公司生产的仪表放大器INA114测量的值，，测出的值即可知被测电阻值。INA114是一种通用仪用放大器,尺寸小、精度高、价格低廉,可用于电桥、热电偶、数据采集、RTD传感器和医疗仪器等。INA114只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间的任意增益值,内部输入保护能够长期耐受±40V,失调电压低（50μV）,漂移小（0.25μV/℃）,

8、共模抑制比高（G=1000时为50dB）,用激光进行调整,可以在±2.25V的电压下工作,使用电池（组）或5V单电源系统,静态电流最大为3mA。INA114采用8引