简易电阻测试仪.ppt

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1、简易电阻测试仪2012.7.23一、系统方案本系统主要由测量模块、数模转换模块、控制显示模块，驱动电机模块，下面分别论证这几个模块的选择。1.1测量模块的论证与选择方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将被测电感串入电路或将电容并入回路中进行测量。但谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。由于测试频率不固定，测试速度也很难提高，误差就很难达到要求。方案二：伏安法测量R,它的测量原理来源于阻抗的定义。即若已知流经被测阻抗的电流，通过A/D将被测阻抗两端的电压的模拟量转化为数字信号送入单片机，可得被测电阻两端的电压，则通过欧姆定律可得到被测

2、电阻阻值。此方法原理简单，外部硬件较少，便于操作。方案三：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件。综合比较以上三种方案，我们选择方案二。1.2A/D模块方案论证与选择该ADS7816是12-bit,200kHz采样模数转换器数字转换器.它具有低功耗操作具有自动关闭电源

3、，同步串行接口和一个差分输入.该参考电压年龄可以多种多样，从100mV到5V,与对应从24µV对应分解到1.22mV.低功耗，自动断电等优点。特别是它是12位的模数转换器，可以更好的进行量化，提高了对被测电阻电压采样的精度，故我们选择ADS7816作为A/D模块。1.3控制系统的论证与选择核心控制部分我们选TI公司生产的低功耗MCUMSP430，它是一种基于RISC的16位混合信号处理器，超低功耗架构与高度灵活的时钟系统可显著地延长了电池的寿命:0.1UARAM保持模式;<1UARTC模式;<100UA/MHz。集成型智能外设：众多的高性能模拟与数字外设

4、可大幅度的减轻CPU的工作量。基于以上优点，它完全可以满足对整个电路控制的要求，故我们决定选MSP430作为控制核心。1.4电机模块考虑到编程的复杂，以及没有合适的电机，故本次没做这一部分。1.5显示模块论证与选择方案一：使用数码管显示数码管具备数字接口，显示清晰，价格较低，性价比非常高，方便易行能够满足数字及部分符号的显示，但是不能显示字符及绘图，故不能满足本设计的要求。方案二：采用图形液晶显示图形液晶屏具有显示质量高，数字式接口，体积小，质量轻，功耗功率小的特点，能够满足数字及图形符号的显示，能够满足本设计的要求。综上所述，我们决定采用方案二选择12

5、864LCD。二、系统硬件电路设计本简易自动电阻测试仪采用了TI公司的单片机MSP430。该系统主要包括电阻测量模块，LCD显示、按键模块，电源电路等功能模块。基于上述各方案的论证与分析，我们确定了最终方案。系统的总体结构框图如下图：2.1系统的整体设计2.2电阻测量硬件电路设计本方案通过串联分压法来测量Rx的电阻，当刚开始测量时，有单片机给J1端一个高电平使得三极管T1导通，此时继电器RL1通电吸合使得R1与Rx导通，此时ADS7816将Rx的模拟电压转换为数字电压送入单片机，单片机就可以读出Rx的电压。将Rx电压送入比较器的正输入端，在R9和P1的支

6、路中，调节P1，是其值与R9完全相同，这样便得到了电压比较器的基准电压为2.5V，当Rx的电压小于2.5V时比较器输出低电平到单片机，单片机不给J1、J2、J3、J4信号，通过公式:由Ix=Ucc/(Rx+Ri)，(i=1,2,3,4)而Rx=Ux/Ix化简得Rx=Ux*Ri/(Ucc-Ux)，(i=1,2,3,4)算出Rx的值并输入LCD显示其值,当Rx大于等于2.5V时，比较器输出高电平到单片机，单片机向J1输出低电平，三极管T1截止，继电器RL1断电断开，同时单片机向J2输出高电平，三极管T2导通，继电器RL2通电吸合，然后比较器继续比较，循环上面

7、的操作，这样便实现了自动换挡。原理图如下：电阻测量硬件电路原理图2.3液晶显示、按键模块硬件设计显示模块我们采用了图形液晶屏，它具有显示质量高，数字式接口，体积小，质量轻，功耗功率小的特点，能够满足数字及图形符号的显示，能够满足本设计的要求。下面是原理框图：2.4电源的设计本系统各模块电路采用+5V供电，由三端稳压集成电路LM7805构成的直流稳压电源能够满足本设计的要求，电路框图如图2.4.1所示，电路原理图如图2.4.2所示。这样可以保持整个系统稳定可靠运行。2.5AD转换模块设计AD模块的作用在前面电阻测量电路中已经提到，即由+In端测得Rx的模拟

8、电压，AD模块就将其转化为数字的电压送入单片机，由单片机对数据进行处理。原理图如