简易自动电阻测试仪的制作(论文).doc

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1、邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业2011年全国大学生电子设计竞赛（全国二等奖获得者）简易自动电阻测试仪（G题）22邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业简易自动电阻测试仪摘要：本设计以STC89C51RC为主控制器，测量电路采用的是串联分压原理，以标准电阻为基准，用被测电阻与标准电阻上的分压进行比较，然后通过计算得出被测电阻的阻值。再经过信号处理将测量电路输出的电压送给A/D转换器，用单片机控制器读取A/D转换后的值在其内部转换后输出给液晶进行显示被测电阻值。按照此种方法计算较为简单，原理清晰，操作方

2、便。单片机主要完成采集和处理经过转化的数字量信号，完成键盘录入、液晶显示等功能。此系统性能稳定，精度高，误差在1%以内，具有良好的实用价值。关键词：A/D转换，STC89C51RC，液晶显示22邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业目录摘要11系统设计41.1设计要求41.2总体设计方案41.2.1设计思路41.2.2系统方案设计4（1）电阻测量方案论证4（2）电机选择方案论证52理论分析计算与硬件电路分析62.1电阻测量原理分析计算62.2A/D数据采样电路72.3单片机控制系统82.4单片机最小系统82.4

3、.1时钟电路82.4.2复位电路92.5ＬＣＤ显示电路92.6按键控制电路102.7电机驱动电路102.8电位器阻值变化曲线装置103软件程序设计103.1自动量程转换与筛选功能103.2软件流程图114测试方案与测试条件114.1测试使用的仪器设备114.2测试方案与测试条件114.3测试数据114.4结果分析135结论135.1基本部分135.2发挥部分135.3其它13参考文献14附录1522邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业附录1电路原理图15附录2系统部分主要源程序1722邢台职业技术学院电气工程

4、系应用电子技术专业1系统设计1.1设计要求（1）测量量程为100Ω、1KΩ、10KΩ、10MΩ四档。测量准确度为±（1%读数+2字）。（2）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。（3）100Ω、1KΩ、10KΩ三档量程具有自动量程转换功能。1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一台简易自动电阻测试仪，实现对电阻的测量。设计主要分为电阻测量电路模块和MCU数据处理模块。电阻测量电路模块是根据串联分压原理，让被测电阻与标准电阻串联，以标准电阻作为测量量程的基准，

5、用恒压源给电路供电，根据被测电阻的不同，标准电阻两端的电压就会发生改变，将标准电阻两端的电压值经过处理后给A/D转换器，然后送给单片机，在单片机内通过A/D转换的电压值转换成被测电阻的阻值，采用矩阵键盘对需要设置项进行设置，以LCD12864液晶进行显示工作界面。如图1所示是系统总体框图：图1系统总体框图1.2.2系统方案设计（1）电阻测量方案论证方案一：串联分压原理22邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业图2串联分压原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压

6、。由公式Rx=Ux/(U0/R0)可以得到被测电阻Rx的阻值。此种方案简单可靠，容易操作、精度高。方案二：恒流源法图3恒流源电路根据欧姆定律可知，将被测电阻接入恒流源电路中，在被测电阻两端产生电压。此种方案中，在改变负载后电流就可能不稳定，而且制作恒流源的电路比较复杂，调试难度较大。方案三：利用直流电桥平衡原理的方案图4电桥（其中R1、R2为可变电阻器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R2=R3*R4。在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。但是这种

7、方案调试比较困难。综合以上三种方案的优缺点，按照题目的要求我们最终选定方案一。方案一的电路简单、易于操作，而且测量精度能满足题目要求。（2）电机选择方案论证在题目的辅助装置中用电机与电位器相连，以实现自动测量功能。对于电机的选择有以下两种方案：22邢台职业技术学院电气工程系应用电子技术专业方案一：直流电机直流电机易于操作，使用方便，但是直流电机的速度不易控制，如果接到电路中测得数据会出现较大误差。方案二：步进电机采用步进电机控制速度比较精确，但是步进电机的控制程序要多些。综合以上两种方案，按照题目的要求采用步进电机

8、控制电位器精度较高，而且可以进行逐步调节。因此，选择方案二。1理论分析计算与硬件电路设计2.1电阻测量原理分析计算电阻测量电路是根据分压原理，电源VCC的电压分别加在被测电阻和标准电阻上，为了系统稳定使测得U0准确，电源VCC采用恒压源。继电器是用来切换连接到不同阻值的标准电阻，即切换量程。当继电器切换到不同的量程时，标准电阻分得的电压U0就会不同，如图5所