简易自动电阻测试仪.doc

简易自动电阻测试仪
摘要
本设计根据题目要求制作一台简易自动电阻测试仪,能够测量100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档不同的量程,并实现其中前三档的自动量程转换功能,同时自动显示小数点和单位。基于这些要求,经过讨论,决定利用ADC芯片将电阻参数转化为频率,频率f是单片机很容易处理的数字量,一方面测量精度高,另一方面便于使仪表实现自动化,而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。通过输入单片机AT89C52控制继电器控制被测频率的自动选择,输入输出控制采用LED指示灯、LCD1602显示系统和蜂鸣器电路组成,能很好的实现各个要求。单片机具有可编程性,硬件的功能描述可完全在软件上实现,另一方面便于使仪表实现自动化,设计时间短,成本低,可靠性高。
关键字:AT89C52单片机 ADC芯片继电器自动量程转换
一、选择题目
目前电子设备发展迅猛,很多便利仪器出现。这次设计的仪器具有四个档位量程的简易自动电阻测试仪,量程分别为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四个档,难点在于小电阻的测量的精度。测量时电阻值为3位数字显示(最大显示数必须为999),能自动显示小数点和电阻单位,,并实现前三个档位的自动量程转换。
在本设计中我重点介绍一种把电子元件的参数R转换成频率信号f的方法,之后采用单片机控制,再通过程序处理运算求出R的数值,最后应用LCD1602显示模块限制阻值。
目前市场测量电子元器件参数R的仪表种类繁多,并且方法和优缺点也各有不同。一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点。将电阻参数转化为频率,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。
二、方案论证

方案一:最基本的就是根据 R 的定义式来测量。在如图2-1中,分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和通过电阻的电压,根据公式R=U/I求得电阻。这种方法要测出两个模拟量,不易实现自动化。而指针式万用表欧姆档是把被测电阻与电流一一对应,由此就可以读出被测电阻的阻值,如图2-2所示。这种测量方法的精度变化大,若需要较高的精度,必须要较多的量程,电路复杂。
图2-1 定义法测电阻图2-2 万用表测电阻
方案二:把电阻转换成频率信号 f ,转换的原理是用A/D芯片将连续变化的模拟信号转变为数字信号频率,单片机根据所选通道,向模拟开关送两路地址信号,取得振荡频率,作为单片机的时钟源,通过计数则可以计算出被测频率,再通过该频率,通过公式计算出各个电阻参数。然后根据所测频率判断是否转换量程,或者是把数据处理后,把电阻的值送显示部分显示出相应的参数值,利用编程实现量程自动转换。
总结:通过精确度以及方便使用的角度考虑, 方案二的方法更好。

总体方案组成和说明
选择系统的电路设计方框图如图2-3所示,它由四个部分组成: ①管理控制部分的主芯片采用单片机AT89C52;②测量的部分主要是采用A/D芯片实现将被测电阻的阻值转换为频率;③通道的选择部分通过52单片机I/O接口连接继电器来控制自动选择被测电阻的档位;④显示的部分是通过LCD1602、二极管指示灯及蜂鸣器而组成的测量部分。
测量电路
被测电阻
A
D
C
芯片
继电器选择通道量程
52
单
片
机
二极管指示灯
LCD1602显示
蜂鸣器判断是否超出量程
图2-3 设计框图
组成部分及其说明
第一,控制部分
分析:本设计采用AT89C52单片机,利用其具备的中断系统和延时程序来控制换挡,以及LCD1602液晶屏的显示等等功能。
原理图
图2-4 52单片机最小系统设计
第二,测量部分
(1)计算分析:利用ADC0832实现转换被测电阻的频率,通过52单片机的I/O接口的自动识别电阻量程,来实现自动测量。
(2)仿真图&原理图
图2-5(1) ADC转换电路仿真图
图2-5(2) ADC转换电路原理图
第三,通道选择部分
(1)分析说明:本设计通过单片机控制来控制继电器完成自动选择,继电器是一种电子控制器件,它具有输入回路和输出回路,经常应用于自动控制电路中,原理实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。所以在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
(2)仿真图
图2-6 继电器自动选择电路
第四,显示部分
(1)分析说明:使用1602液晶显示屏,具有画面效果好,分辨率高,抗干扰能力强等特点,可以显示4行字,符合本次设计任务的要求。
(2)仿真图&原理图

图2-7(1) 1602显示仿真图
图2-7(2) 1602显示原理图
三、设计实现
测量电路设计