电阻测量仪文档

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1、简易自动电阻测试仪摘要：本简易自动电阻测试仪采用单片机C8051F020为主控器，运用惠更斯电桥法和恒流源驱动的伏安法对不同阻值的电阻进行测量，利用单片机内置的AD口进行模数转换，具有100Ω、1KΩ、10KΩ、10MΩ四个量程，其中100Ω、1KΩ、10KΩ三档能实现自动转换，并可以根据键盘输入的电阻值和误差值进行筛选。本测试仪还可以对连续变化的电阻进行测量，并绘制实时曲线。关键字：C8051F020单片机、ADC、DAC、LCD液晶显示等。目　录1系统方案比较和论证32系统结构及单元模块设计42.1系统总体框图42.2单元模块电路设计52.2.1　主控模块52.2.2　检测电路及量程切换

2、模块52.2.3　电阻测量模块62.2.4　步进电机驱动模块82.2.5键盘模块92.2.6　显示模块93软件设计103.1主控程序流程图103.1采样子程序流程图113.3测量模式子程序流程图123.4工业模式子程序流程图123.5自检模式子程序流程图134系统测试134.1测试方案134.1.1测试仪器134.1.2测试环境144.1.3测试用例设计144.2测试要求与结果155结论15参考文献15附件１：原理图15附件２：PCB原理图16附件3：元件清单17附件4：源程序181系统方案比较和论证　本题要求设计一个测试量程为100Ω、1KΩ、10KΩ、10ＭΩ四个档位，其中测试量程为10

3、0Ω、1KΩ、10KΩ自动转换量程的功能，测量精度准确度为±0.1%，自动电阻测试仪。根据要求对下面方案进行论证与比较。方案一：逐级比较测量法。该方案（见图1－1）的原理是逐级用被测电阻的采集值去比较标准值，然后再选择测试的量程。该方案的的优点是电路简单，容易实现，缺点是因需要逐级比较被测值而导致测量数度慢且容易造成误判断而使测量精度不高，所以放弃。　　　　　图1－1　方案一框图　　方案二：分档测量法。该方案（见图1－2）采用3个独立电路分别测量量程为100Ω、量程为1KΩ-10KΩ、量程为10ＭΩ的电阻。其优点是功耗低、测量精度高、单片机处理数度快，电路较方案一稍复杂些。　　　　　图1-2

4、　方案二框图方案三：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。框图见（图1-3）。图1-3　方案三框图综合以上三种方案，在达到设计要求的前题下，基于实现的经济性和难易程度方面考虑，我们决定选择方案二。2系统结构及单元模块设计　　该系统由单片机控制模块、电阻检测模块、按键控制模块、液晶显示模块、电源模块五个模块组成。2.1系统总体框图该系统采用两次测

5、量确定最终电阻。第一次测量：被测电阻经过检测电路和惠更斯电桥转换成电压信号，通过电压比较和减法电路运算后，C8051根据A/D转换送来的运算结果，选择适当量程。第二测量：用已选定的量程和电桥模块对被测电阻再次测量，C8051根据设定的算法对数据进行处理并显示在ＬCD12864液晶上。该系统可根据用户键盘送来的电阻值和筛选的误差值判断是否符合筛选要求并能显示电位器随旋转角度变化曲线。图2－1　系统总体框图2.2单元模块电路设计2.2.1　主控模块本系统使用的C8051F020是一款功能强大的单片机，它具有12位100ksps的8通道ADC，两个12位DAC，具有可编程数据更新方式；64K字节可

6、在系统编程的FLASH存储器；4352（4096+256）字节的片内RAM；可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口；硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口；5个通用的16位定时器；具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器，外部使用22.1184M晶振是得速度更快。图2-2　主控模块原理图2.2.2　检测电路及量程切换模块该电路是由被测电阻、LM317、HRS1H-S-DC5V继电器、电压比较器、电压跟随器和三极管构成。其中LM317构成恒流源，产生恒定的2mA测量电流；两个三极管完成继电器的驱动；LM358构成电压

7、跟随器；LM393进行最终的电压比较。检测开始时，由单片机送来的控制信号判断是否接通被测电阻和选择相应的量程，信号为真时，恒流源产生的电流流过被测电阻后变为电压信号，该信号和单片机送来的DA信号进行比较，比较结果送入单片机处理。具体的电路图如下：图2-3检测电路及量程转换2.2.3　电阻测量模块2.2.3.1100Ω测量电路100Ω测量电路由被测电阻、LM317、HRS1H-S-DC5V继电器构成。图　2-4