基于单片机的电阻测量方法探究.doc

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1、基于单片机的电阻测量方法探究摘要：电阻是任何电路中不可缺少的元件，它的作用很多，可以分压限流，可以进行能量转化，可以应用于传感，电阻阻值的大小育接关系到电路的性能。基于电阻测量的方法有很多,其中利用单片机进行电阻测量是很重要的方法。本次探究屮，我们正式是使用了数字化的方法来实现对模拟电路值的间接测量。TT的Cortex-M4总共为我们提供了四种测量电阻的方式，并且均可以在液晶板上显示相应的数值。在具体实验时，我们需要在合适的位置加上跳线帽，并将电阻插在适当的模块上，计算得到我们要测量的电阻。电路的相关原理会在木文屮具

2、体的阐释，实验当屮也不可避免的会遇见一些问题，我们也对这些问题进行了探究。关键词：电阻测量单片机恒流源ADS1100仪用放大1.背景与意义：电阻是一类很重要的元件，它的作用极大，分压，分流，限流，有些特性电阻还有一般电路所没有的功能。例如输入电阻是用来衡量放人器对信号源的影响的一个性能指标。输入电阻越大，表明放大器从信号源取的电流越小，放大器输入端得到的信号电压也越大，即信号源电压衰减的少。同时，电阻是产生热损耗与热噪声的重要原因，它的阻值大小直接决定了电路的好坏，因此围绕电阻测量产生了大量的测量方法。常见的测量方法

3、有伏安法，半偏法，电桥法等等，这些都是基本的方法，但普遍精度不高。当前范用内有许多种精确测量电阻的方法，比如对于低值电阻，有采用四线制电流倒向技术测量的方法，高值电阻而言，也有兆欧的欧姆表用于测量。木次探究是基于单片机的电阻测量，它也可以很大稈度上提高精度，并且方便简单，由于使用了嵌入式系统，数字化测量方法是其一大特点，对于这一方法的探究很有价值，并且它拥有广阔应用前景。2.内容及原理:围绕电阻测量展开，我们分别用了4种方式，分别是恒流源，电桥配上adsllO0与仪用放大器，共同H的是精准地测最电阻，每个实验所测电阻

4、均是通过力JIJ表测量与LCD显示屏所示数据计算所得，并将两种做法进行比较，得出一致的结论。2.1恒流源电路测量电阻2.1.1恒流源电路原理恒流源提供给电阻R4大约2.5v电压，产生的电流，并且接上了两级放大器，结成了达林顿结构，增大了电路电流的增益，使得流过待测电阻上的电流约在1mA,产生电压信号。由于所得的电压信号是交流的，分析其频谱会发现，有一部分高频在采样的过稈屮会产生频谱混叠，产生失真。故在采样前，我们先加了一级抗混叠滤波器，它木质是个低通滤波器，通过滤去高频部分抑制混注。*5V>6V图2.0相关测量电路具

5、体结构2.1.2ADS11OO采样电路相关原理具体采样时，使用了ADS11OO这样一个芯片（如图2.0）。该芯片具有高共模抑制比，高输入阻抗，低功耗等突岀特点。在这里，我们使用该芯片对电圧信号进行编码，所产生的编码值经过芯片的白动增益调节,使得采样信号更加精准，测量更加接近真实值。我们分别将通过万用表测量与单片机测量得出的结果进行对比，做出了关系曲线（如图2.1）,发现两者基本拟合。2.1.3仪用放大器原理待测电阻两端的电压首先经过了仪表放大INA333,仪表放大器川来对待测电阻两端的差分信号差分放大并转换为单端信号

6、・TNA333是微功耗零漂移轨到轨精密仪表放大器，其内部由两级放大的三个放大器及RF滤波电路组成。前面两个输入缓冲放大器作为第一级来提高放大器输入阻抗，并在第一级的外部通过RG提供差分信号的增益（保持共模信号不变），在第二级（即差动放大器）提供第二次芳分信号的增益，并抑制共模信号（如图2.0）。这样茅分信号可以被两级放大，因此仪表放大器的放大倍数可以相当大，可以设定在1〜1000之间。本实验中，取增益调整电阻R11为11KQ,这样仪表放大器的放大倍数G为10.为了使放大器能够反映负压的输岀，需增偏置电压VREF,通过

7、调节电位器R19可以实现不同分压。液晶屏显示电压值u=I*R*G+VREF,实验测量中将跳线JP7的“2”“3”端短接,偏置电压VREF为0V.仪放INA333要求输入端共模电压在100mV以上，故被测电阻值不应超过100欧。2.1.4原始测量数据经过整理的测量数据如下:(VTN+)-(VTN-)/VRxl计算/QRxl直测/Q误差/%0.8769876.9872.90.458242641.01421014.21012.60.158009090.6207620.7615.50.844841590.3318331.83

8、31.30.150920620.1298129.8129.80表2.1恒流源+ADS1100(VIN+)-(VIN-)/VRx2计算/QRx2直测/Q误差/%0.55755.7150.86-63.0783510.47447.4105.93-55.2534690.42242.27&75-46.4126980.36936.950.28-26.610