简易自动电阻测试仪设计_物理_自然科学_专业资料

简易自动电阻测试仪设计报告 王小东陈青龙 张涛【摘要】本设计为简易自动电阻测试仪，以STC系列单片机为核心控 制系统；主要以A/D转换电路、显示模块、自动转换电路等外围 电路构成。利用单片机和软件控制系统实现显示功能，利用A/D 转换芯片（ADC0809）将测试点的电压模拟量输入到单片机，通 过内部转换输出数字量,通过显示模块显示出实测数据；采用继 电器作为自动转换开关简易自动电阻测试仪，从而避免了CD4051作为自动转换开关而 导致分压较多和额定电流太小不能正常使用、555产生振荡频率 不稳定、电桥电路较大或者较小测试机构存在分压等问题。采用 继电器作为自动选择开关后使电路便于控制，分压减小，响应速 度变快，便于操作，而且手动测量精确度＜＜1%，满足自动显示 小数点和单位、测量速率大于5次/秒等，具有较高的系统性能。【目录】摘要：…………………………………………………1 第一部分：系统方案…………………………………2 第二部分：方案对比分析……………………………3第三部分：软件流程图………………………………4第四部分：硬件电路实现与程序设计………………5第五部分: 整机测试方案及测试条件………………6第六部分：总结………………………………………7参考文献：…………………………………7 附录：部分源程 序…………………………………… 一：系统方案显示模块 A/D转换自动转换 89C52单片机电阻测试点二：方案论证、分析 电阻测量原理：图1-1电阻测量原理图图中R0为欧姆调零电阻，E为电池内阻，R1为限流电阻，RC 为测量机构内阻。

由全电路欧姆定律可知，电路中的电流I为： I=E/（Rx+Rz）Rz—欧姆表总内阻 Rx—北测电阻 E—电源电动势 上式说明：若欧姆表总内阻Rz和电源电动势E保持不变，则电路 中的电流I将随被测电阻Rx而变化，且I与Rx成反比关系。即欧姆 表电阻的测量实质是电流的测量。 方案一：以单片机为核心，采用电桥分压原理，根据全桥分压产 生的压差 ，为防止产生较小的电压差，可以外加放大电路将微 弱的电压差放大后送入A/D转换电路，由于在电桥电路中三个电阻为相等大小的定值电阻，在选择不同的被测电阻时，容易产生 较大的误差，（较大的定值电阻与较小的被测电阻或者较小的定 值电阻与较大的被测电阻之间产生较大的电压误差），再经过放 大之后误差会很大，直接导致测量增大。 方案二： 以单片机为核心，通过555 、转换开关（继电器）、 电压比较器、模拟开关CD4051等外围电路实现对电阻的测量。通 过比较被测电阻Rx和基准电阻100Ω、1kΩ、10kΩ/10MΩ上分 得的电压，经过比较器输出高低电平送给单片机，单片机根据不 同的电平控制继电器的吸和状态和模拟开关CD4051开关口选择状 态，单片机根据模拟开关CD4051开关口选择状态输出一个高低电 平控制继电器的吸合，通过继电器控制555产生一个振荡频率， 单片机通过外部中断对555输出的高低电平进行计数，再根据555 输出的不同频率进行内部处理最后通过显示模块显示；但是由于 单片机需要一个稳定、准确的振荡频率，所以对555的电路连接 要求比较高，很容易产生波形失真；而且模拟开关CD4051的分压 比较多简易自动电阻测试仪，导致基准电压较小进而导致测量误差变大。

方案三：以单片机为控制核心，通过继电器的吸合状态进行不同 的档位选择与被测机构相连，A/D转换模块对被测机构进行数据 采集输入到单片机，单片机对输入的采集电压进行处理，再根据 不同的电压值控制继电器进行不同的档位选择，如果档位选择正 确，A/D转换模块对被测机构端电压进行采集输入到单片机，单 片机再进行内部处理将正确的读数（电阻值）通过液晶显示出 来；显示部分采用1602液晶屏，如果采用数码显示模块连线比较 麻烦电路连接比较复杂，而采用液晶显示直观方便对比度可调而 且连接方便电路简单；利用电压比较器模块LM324分压比较驱动 继电器吸合，继电器几乎没有分压，在很大程度上可以减小误 差，提高整机性能。综上比较，以单片机作为控制核心、继电器作为自动转换开关、LM324作为继电器驱动模块如图1-2所示，A/D转换作为数据 采集与转换部分，以及显示模块等构成一个完整的简易自动电阻 测试仪。即采用第三种方案。图1-2 自动控制模块三：软件流程图 此简易自动电阻测试仪主要以单片机作为主控核心，通过外围电路实现数据转化，进而达到各部 分要求。初始化 A/D采集电压 采集电压与基准电压比较 大于基准电压 小于基准电压选择档位 显示模块处理显示四：硬件电路实现与程序设计此简易自动电阻测试仪硬件电路主要包括单片机最小系统、 A/D转换模块、档位自动转换开关、转换开关驱动模块、液晶显 示模块、电压比较模块等硬件系统构成。