简易电阻自动测试仪.doc

简易自动电阻测试仪的设计与制作范启俊浙江工贸职业技术学院电子工程系,班级:机电 0902 摘要: 本系统以 AT89S52 单片机作为主控制芯片,系统可分为恒流源模块,电压翻转模块,电机驱动模块,双电源模块, A/D 转换模块,显示模块及单片机小系统控制来模块。系统把电路采样的电压值经 A/D 转换送给 MCU , MCU 根据此 A/D 转换值控制继电器,达到自动量程切换的效果, 同时带动电机使电位器旋转,在 12864 上显示出阻值随角度变化的线性曲线。本系统具有调整速度快,测量精度高,整体效率好等优点。关键词: MCU ;恒流源;电阻测量;电机;显示一、引言在工程实践中,常需要测定某些高导电材料的电阻率。我们电阻测量的思路是:由精密恒流源电流通过被测电阻,通过放大器将信号到能被提取出来,接着进行信号处理, 然后进行信号采集和 A/D 转换,最后显示测量结果。在测电阻电路中,电压的分辨率影响测量精度,即受 A/D 转换的位数影响。而整个电路的误差决定电路所采用的形式。系统的误差主要由量化误差和模拟误差组成,当然也要考虑外部噪音和干扰对测量的影响,因此恒流源和放大器的性能非常关键。在电路的测试过程中,常常会碰到由于忽略某些电阻实际值与理论值之间的误差, 从而影响检测结果。在本设计中我们着重介绍一种把电子元件的参数 R转换为电压信号 U,然后采用单片机控制后,再通过程序处理根据“色环表”算法求出 R,最后应 LCD1286 4 显示的方法。量程自动转换原理分别是 OP27 运算放大器和电压翻转器,这样能够把待测电阻转换为电压,而电压 U是单片机很容易处理的数字量。将电阻参数转化为电压, 这样处理一方面使测量精度提高了,另一方面也便于使仪表实现智能化,并能很好的实现各个要求。最后直接从液晶显示屏上读出所测得的电阻值,同时可以对需要指定测试的数据进行设定,能够帮助我们更快更好的选出我们所需要的电阻。简易自动电阻测试仪的设计与制作 2 二、系统设计及方案实现(一) 总体设计本方案选用 AT89S52 作为主控芯片,外接 4X4 矩阵键盘、电机驱动等电路,经 A/D 转换将采集的数据送给单片机,单片机再通过控制继电器对电阻值进行自动测量、转换与筛选功能,又经 LCD 显示出电位器阻值随旋转角度变化的线性曲线。通过整体的设计分析与计算,我们基本完成了系统的要求。总体设计框图如图 1所示。图1 总体设计框图(二) 方案实现 1. 电阻测量原理本系统采用双电源供电,配以恒流源模块、电压翻转模块得到预置电压值,再通过 AD 转换器采集这个电压,将其转化为数字信号,送单片机与设定好的标准值进行对比计算,同时单片机通过控制继电器,来达到自动量程转换功能。计算过程如下所示: 当 mA KVIK ===时: VK mA =× =V Ux RR Uout 5)3/2(== 为增加阻抗,接了一个电压跟随器,使得它 6脚输出为- ,再经过反相比例运放电路,求得输出电压 Uout 近似为 5V 。通过分析计算 LCD 显示的阻值与实际基本吻合。其他电阻值测量方法如上。电路图见附件 2。 2. 自动量程转换与筛选功能本系统的量程分为 100Ω、1KΩ、10K Ω、10M Ω四档,其中 10M Ω档通过手动切换,其它三档则自动切换。设计的方法为通过采集到 A/D 值的大小来控制继电器开关的通断情况,当阻值大于一个量程时会自动切换到另一档位。由于 10M Ω这档的跨度较大, 故采取手动切换。另外我们根据色环测电阻原理,由单片机计算得出电阻值与被测值相比较,当满足精度要求时,界面自动显示 Pass ,不满足则显示 Fail 。例:当510 = RxΩ, 精度为 1% 时,界面显示值)515 -505 (0=RΩ范围内都符合要求当键盘输入 5012 ,说明%) 2500 10 50 (1× ± × =RΩ当显示值 R0 在 R1 范围内则显示 Pass ,否则显示 Fail ,完成筛选功能。其他电阻筛选原理如同上。单片机控制电路图参见附件 3。 3. 电位器阻值变化曲线装置利用步进电机控制电位器旋转的角度,再通过 12位 A/D 转换送给单片机,单片机与 LCD 液晶串行通信,辅助键盘控制系统的启停与转换,通过描点法显示出电位器阻值随角度变化的线性曲线。设计框图如图 2所示。图2 电位器阻值变化曲线装置设计框图三、系统方案论证与比较(一) 控制模块的选择方案方案一:采用高性能的 CPU 实现系统,比如 32位的嵌入式 CPU ARM 芯片作为控制系统核心。如果采用此方案,可以很好的解决采样和控制电机的功能,但是 ARM 系统设计调试复杂,在短时间内难以很好地完成设计,所以不宜采用此方案。方案二:采用 AT89S52 进