简易自动电阻测量仪.doc

2011全国大学生电子设计竞赛G题:简易自动电阻测试仪设计报告日期:年月日摘要本系统是一种基于STC89C58单片机的简易自动电阻测试电路。该设计采用12位A/D转换器构成主要的测量电路,其测量范围广而且可以由继电器的闭合与关断实现量程自动转换,使用LCD12864作为显示电路,并采用矩阵按键实现电路功能的自由切换与数据的输入。在电压采样的方案上选用电压分压采样,电路简单又避免自制恒流源本身误差对测量产生的影响。该电路设计新颖、可扩展性强。关键词:单片机,A/D转换器,电压分压采样,,onversion,useLCD12864rangeasdisplaycircuit,,,:MVU,A/Dconverter,electricpressure,onversion总体方案设计电阻测量电路的选择与论证方案一此方案采用555定时器构成的多谐震荡电路,电阻的测量采用“脉冲计数法”,通过计算震荡输出的频率来计算被测电阻的大小,但是该电路只可以测出量程在100Ω~1MΩ的电阻,达不到题目要求,故放弃此方案。方案二此方案采用数控恒压源式闭环负反馈电阻测量的方法,其测量原理框图如图1所示:图1数控恒压源式电阻测量的闭环负反馈方法原理框图系统有被测电阻Rx,反馈电阻R,运算放大器,A/D转换器,D/A转换器,单片机组成。加在被测电阻Rx上的电压V是由单片机通过D/A转换器来控制的,即可调的,必要时可以在D/A转换器后加一个电压跟随器以扩大带负载能力。被测电阻可由下式求得:(1)式中V—D/A转换器(数控可调恒压源)的输出V—放大器的输出(A/D转换器的输入)式(1)可以改写成(2)由于V总是有一定范围的(如0~5伏),所以Vi与Rx的比值必然被限制在一定的范围之内(如当R=10KΩ,=0~,可以保证V=0~5V)为了保证实现上述要求,则V要随着被测电阻的大小的变化而变化。被测电阻Rx大,则V大,被测电阻Rx小,则V小,由于电阻Rx是待测量的,所以V的确定就不能够通过式(2)来进行,最直观的想法就是使得V从小到大逐步加1,直到使得V到达测量范围为止。由于此方案需要数控恒压源,既增加了硬件电路设计,又引入了误差,故放弃此方案。方案三此方案采用比例测量法,其原理电路见图2。图2电阻测量原理电路中由电源通过分压电阻R之后给测量电路提供电压,流过标准电阻和被测电阻的电流基本相等(数字表头的输入阻抗很高,其取用的电流可忽略不计)。所以A/D转换器的参考电压和输入电压如下关系:即:根据所用A/D转换器的特性可知,数字表显示的是与的比值,也即是与的比值。因此这称为比例读数特性。我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位,就能得到不同的电阻测量挡。如:对挡,取,小数点定在个位上。当时,表头就会显示出。当Rx变化时,显示值相应变化,可以从测到。又如对挡,取,小数点定在千位上。当变化时,显示值相应变化,可以从测到。以此类推。电阻测量电路见图3。图3电阻测量电路由上分析可知=;=;;,该电路中采用单片机控制继电器来实现量程的自动转换。2、显示模块的选择与论证方案一LCD1602液晶显示屏,1602内部集成有显示芯片,可以识别英文字母、阿拉伯数字和日语片假名,液晶1602显示器,功耗低、体积小、超薄轻巧,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中应该广泛,根据容量可分为1行16字、2行16字、2行20字等等,但显示内容有限,不能满足题目中的提到的“显示电位器阻值随旋转角度的变化曲线”,因此舍弃该方案。方案二LCD12864是带中文字库的一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字,和128个16*