简易自动电阻测试仪1.doc

无锡商业职业技术学院全国电子设计大赛设计论文项目:简易自动电阻测试仪参赛人员:李宇伟、周建龙、叶中英院系:电子工程学院指导老师:李泓、何丹时间:2011年8月31日参赛编号:510032摘要:本设计介绍了一种简易自动电阻测试仪,包括系统的硬件和软件设计。本测试仪以CYGNAL公司的C8051Fxxx型单片机C8051F410构成的最小系统为控制核心,由电阻测量模块,步进电机驱动模块,LCD显示、按键模块,电源电路等模块构成。能够为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档进程量程,测量准确度为±(1%读数+2字);100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。另外本系统还具有具有自动电阻筛选、自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线等功能。关键词:C8051F电阻测量步进电机驱动目录一、前言 2二、方案比较与论证 5三、系统硬件电路设计 、按键模块硬件设计 8四、系统软件设计 10五、系统调试及系统功能、指标参数 13六、设计总结 14参考文献 15附录 16一、前言本次竞赛G题要求设计并制作一台简易自动电阻测试仪。能够对100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四个量程档进行测量,测量准确度为±(1%读数+2字);3位数字显示(最大显示数必须为999),能自动显示小数点和单位,测量速率大于5次/秒;100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能;具有自动电阻筛选功能等任务。根据该题目的要求,我们组设计了以下几种方案并对各方案进行了论证与分析。二、方案比较与论证 在进行本设计前我们对各功能模块进行了比较论证和选择。:交流电桥测量法交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同,电源使用交流电,四臂的阻抗Z1、Z2、Z3、Z4,可以用电阻、电感、电容或其他组合,电桥平衡的条件是此条件显示交流电桥不同于直流电桥:首先条件有两个,因此,需要调节两个参数才能使电桥平衡;其次,阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥,但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。方案二:LM334恒流源测量法该方法是给待测电阻提供一个恒定电流,利用单片机的AD采集其两端的电压来确定其电阻值。此种方法简单易行,但是由于电阻变化范围是100Ω~10MΩ,电压变化范围太大,而单片机AD输入范围有限,所以至少需要六个挡才能实现要求的指标。方案三:直接测量法,也叫转换测量法。测量时,把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压,那么再测量流过电阻的电流,根据欧姆定律,这个电流与电阻成正比。因此,我们采用测量这个电压,就可以得到电阻值。直接测量简单快速,但转换后很多因素直接参与误差贡献,比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。方案四:电阻—电压转换测量法,采用R/U转换器将被测电阻转换成电压,经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号,由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。经过讨论,我们选择了方案四作为我们测量电阻的最终方案。 方案一:采用专门的A/D芯片来完成电压的采集与转换,在测量速度和精度上都能满足本设计的要求,但是需要额外的硬件,故性价比不高,且增加了系统的功耗。 方案二:采用单片机C8051F410内部有一个12位SARADC和一个27通道单端输入多路选择器,该ADC的最大转换速率为200ksps。既能满足设计的要求有可以节省硬件电路开支。 经比较我们采用方案二。:采用直流电机直流电机速度快,价格便宜,通过调节电流来改变速度,驱动电路简单,调速范围广,调速特性平滑。但其转距小,带有大负载时很容易堵转;而且由于其速度较快,不易控制,精确度低,不适合应用在本题。方案二:采用减速电机减速电机也是通过控制电流来改变速度的,而且其内部有减速齿轮箱,转距大,速度较步进电机快。不适合应用在本设计。方案三:采用步进电机步进电机是一种能将电脉冲转化为角位移的机构,通过控制脉冲个数来控制角位移量,通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,其精确度高。通过分析题目要求,步进电机可以达到题目要求的精度,而且价格适中,控制简单。综上所述,我们决定采用步进电机。