简易自动电阻测试仪_信息与通信_工程科技_专业资料

年全国（湖南赛区） 2011 年全国（湖南赛区） 大学生电子设计竞赛作品简易自动电阻测试仪 (G 题)ժҪ本系统采用 STC89S52 单片机作为核心控制器， 通过 A/D 转换芯片将阻 值转换成数字信号并进行处理，控制多个继电器切换不同的电阻测量电 路，实现量程的自动转换。同时，系统具有自动筛选电阻功能，并可通过 LCD 显示屏 12864 方便直观地显示被测电阻阻值以及待筛选的电阻阻值， 及电位器旋转角度及其阻值间的关系。系统采用运放 CA3140 构成的串联 分压法测来测量电阻阻值，精度达到了 1%，效果好。关键词：STC89S52；运放；串联分压法；LCD；A/D1简易自动电阻测试仪一 、 方案设计与论证1.方案设计 1. 方案设计 方案一： 采用电阻桥来测量未知电阻，图 1 所示. 方案一图 1 电桥测量电阻测量原理：I1 RX = I2 R1 得到：RX R1 = R0 R2I1 R0 = I2 R2RX =R1 R0 R2 可知未知电阻 R x 与其他臂的电阻阻值成正比。方案二 ： 采用恒压源与运放来测量未知电阻，如图 2 所示图 2 恒压源测量电阻测量原理：Ui U =? o R1 Rx Uo R1 Ui得到： Rx =可知未知电阻 R x 与输出电压 U O 成正比。

2方案三 ： 采用恒流源来测量未知电阻，如图 3 所示.图 3 恒流源测量电阻测量原理： U 0 = I 0 Rx 可知未知电阻 R x 与输出电压 U O 成正比。 方 案四 ：采用串联分压法测电阻,R 为标准电阻, U A 、 U B 为测量电压 值，如图 4 所示。图 4 串联分压法测电阻测量原理：U A Rx + R = UB R U A ?UB ×R UB得到： R x = 2.方案论证 2. 方案论证方案一的测量结果可以很精确， 但是在 10k~10M 之间，由于范围太宽， 相差 1000 倍，电阻桥不容易调平衡，不平衡就测不准,故该方案不采用。 方案二与方案三均是采用运放的反相端输入，运放的高输入阻抗不易 得到体现，特别是电阻在 10M 测量的时候误差很大，故该方案不采用。 方案四采用双运放构成的串联分压法测电阻，信号从同相端输入，阻3抗高，精度高；每次测量的值可与标准值比较，数据准确度高 3.方案选定 3. 方案选定 综上所述，方案四精度高，稳定性好，效率高，能够满足系统设计的 要求，所以选择方案四。二 、 理论分析与计算1.电阻测量原理 1. 电阻测量原理 电阻测量原理采用双运放构成的串联分压法测电阻，其待测电阻表达 式 Rx 为：Rx =U A ?UB ×R UB 。

其中 U A 是标准电压简易自动电阻测试仪， U B 是测量电压， R 是标准电阻。 故UB的变化可直观反应待测电阻 Rx 的大小。2.自动量程转换与筛选功能 2. 自动量程转换与筛选功能 用单片机 STC89S52 软件编程来自动控制继电器实现电阻的自动转换 量程和筛选功能，具体实现见软件流程图设计部分。 3.电位器阻值变化曲线装置设计 3. 电位器阻值变化曲线装置设计 用步进电机来实现控制电位器的旋转，假设电位器的旋转角度范围是 0~225 ° ，则将其分为 25 等分，即每旋转 9 ° 记录当前阻值，并送出显示阻 值，画出曲线。其装置设计如图 5 所示。横坐标表示角度，纵坐标表示阻 值，如下图 6 所示。步进电机 电位器 电阻测试 装置 显示装置主控制 电路 图 5 电位器阻值变化曲线装置设计4图 6 电位器阻值随角度变化曲线三 、 电路设计1.系统框图 1. 系统框图 本系统主要由单片机，电阻测试仪、A/D 转换电路、电机、键盘、液 晶显示、稳压电源等模块组成。框图见下图 7 所示。ͼ7系统设计框图2.系统描述 2. 系统描述 将待测电阻接入电路测量仪可测出阻值，将该阻值进行 A/D 转换送入 单片机处理，判断该阻值是否是用户需要的电阻，并且可自动转换量程开 关，通过液晶 LCD 显示测量的阻值。