簡易自動電阻測試儀

1、 簡易自動電阻測試儀摘 要本設(shè)計根據(jù)題目要求制作一臺簡易自動電阻測試儀，能夠測量100、1k、10k、10M四檔不同的量程，并實現(xiàn)其中前三檔的自動量程轉(zhuǎn)換功能，同時自動顯示小數(shù)點和單位?；谶@些要求，經(jīng)過討論，決定利用ADC芯片將電阻參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，頻率f是單片機很容易處理的數(shù)字量，一方面測量精度高，另一方面便于使儀表實現(xiàn)自動化，而且單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。通過輸入單片機AT89C52控制繼電器控制被測頻率的自動選擇，輸入輸出控制采用LED指示燈、LCD1602顯示系統(tǒng)和蜂鳴器電路組成，能很好的實現(xiàn)各個要求。單片機具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現(xiàn)，另一方面便于使儀表實

2、現(xiàn)自動化，設(shè)計時間短，成本低，可靠性高。關(guān)鍵字：AT89C52單片機 ADC芯片 繼電器 自動量程轉(zhuǎn)換一、選擇題目目前電子設(shè)備發(fā)展迅猛，很多便利儀器出現(xiàn)。這次設(shè)計的儀器具有四個檔位量程的簡易自動電阻測試儀，量程分別為100、1k、10k、10M四個檔，難點在于小電阻的測量的精度。測量時電阻值為3位數(shù)字顯示（最大顯示數(shù)必須為999），能自動顯示小數(shù)點和電阻單位，如99.9歐姆，并實現(xiàn)前三個檔位的自動量程轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計中我重點介紹一種把電子元件的參數(shù)R轉(zhuǎn)換成頻率信號f的方法，之后采用單片機控制，再通過程序處理運算求出R的數(shù)值，最后應(yīng)用LCD1602顯示模塊限制阻值。目前市場測量電子元器件參數(shù)R的儀

3、表種類繁多，并且方法和優(yōu)缺點也各有不同。一般的測量方法都存在計算復(fù)雜，不易實現(xiàn)自動測量而且很難實現(xiàn)智能化等缺點。將電阻參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，這樣處理一方面使測量精度提高了，另一方面也便于使儀表實現(xiàn)智能化，并能很好的實現(xiàn)各個要求。二、方案論證2.1方案論證與選擇方案一：最基本的就是根據(jù) R 的定義式來測量。在如圖2-1中，分別用電流表和電壓表測出通過電阻的電流和通過電阻的電壓，根據(jù)公式R=U/I求得電阻。這種方法要測出兩個模擬量，不易實現(xiàn)自動化。而指針式萬用表歐姆檔是把被測電阻與電流一一對應(yīng)，由此就可以讀出被測電阻的阻值，如圖2-2所示。這種測量方法的精度變化大，若需要較高的精度，必須要較多的量程，電

4、路復(fù)雜。 圖2-1 定義法測電阻 圖2-2 萬用表測電阻 方案二：把電阻轉(zhuǎn)換成頻率信號 f ，轉(zhuǎn)換的原理是用A/D芯片將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號頻率，單片機根據(jù)所選通道，向模擬開關(guān)送兩路地址信號，取得振蕩頻率，作為單片機的時鐘源，通過計數(shù)則可以計算出被測頻率，再通過該頻率，通過公式計算出各個電阻參數(shù)。然后根據(jù)所測頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù)據(jù)處理后，把電阻的值送顯示部分顯示出相應(yīng)的參數(shù)值，利用編程實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換?？偨Y(jié)：通過精確度以及方便使用的角度考慮， 方案二的方法更好。2.2設(shè)計思路2.2.1 總體方案組成和說明選擇系統(tǒng)的電路設(shè)計方框圖如圖2-3所示，它由四個部分組成： 管理控

5、制部分的主芯片采用單片機AT89C52；測量的部分主要是采用A/D芯片實現(xiàn)將被測電阻的阻值轉(zhuǎn)換為頻率；通道的選擇部分通過52單片機I/O接口連接繼電器來控制自動選擇被測電阻的檔位； 顯示的部分是通過LCD1602、二極管指示燈及蜂鳴器而組成的測量部分。測量電路被測電阻ADC芯片繼電器選擇通道量程52單片機二極管指示燈LCD1602顯示蜂鳴器判斷是否超出量程圖2-3 設(shè)計框圖2.2.2 組成部分及其說明第一，控制部分（1） 分析：本設(shè)計采用AT89C52單片機，利用其具備的中斷系統(tǒng)和延時程序來控制換擋，以及LCD1602液晶屏的顯示等等功能。（2） 原理圖圖2-4 52單片機最小系統(tǒng)設(shè)計第二，測

6、量部分（1）計算分析：利用ADC0832實現(xiàn)轉(zhuǎn)換被測電阻的頻率，通過52單片機的I/O接口的自動識別電阻量程，來實現(xiàn)自動測量。（2）仿真圖&原理圖圖2-5（1） ADC轉(zhuǎn)換電路仿真圖圖2-5（2） ADC轉(zhuǎn)換電路原理圖第三，通道選擇部分 （1）分析說明：本設(shè)計通過單片機控制來控制繼電器完成自動選擇，繼電器是一種電子控制器件，它具有輸入回路和輸出回路，經(jīng)常應(yīng)用于自動控制電路中，原理實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。所以在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 （2）仿真圖圖2-6 繼電器自動選擇電路第四，顯示部分（1）分析說明：使用1602液晶顯示屏,具有畫面

7、效果好，分辨率高，抗干擾能力強等特點，可以顯示4行字，符合本次設(shè)計任務(wù)的要求。（2）仿真圖&原理圖 圖2-7（1） 1602顯示仿真圖圖2-7（2） 1602顯示原理圖三、設(shè)計實現(xiàn)3.1 測量電路設(shè)計根據(jù)題目要求，采用ADC芯片，將電阻量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率信號值?？紤]到單片機對頻率的靈敏度，具體的講就是單片機對10HZ10KHZ的頻率計數(shù)精度最高。所以要選擇合適的電阻大小，同時又要考慮到不能使電阻的功率過大。所以首先要確定對應(yīng)檔位時適合的頻率，然后在確定電阻，從而算出3個電阻的值以及對應(yīng)頻率范圍。檔位電阻R1頻率范圍1001KR1=20085009500HZ1K10KR2=10K3600

8、6600HZ10K10MR3=500K1100016400HZ 表3-1 電路對應(yīng)量程參數(shù)3.2 通道選擇電路設(shè)計利用繼電器類別的轉(zhuǎn)換，繼電器型號為943-1C-5DS,5v控制開關(guān)關(guān)斷電路流程圖如下：檢測被測電阻阻值 ADC芯片調(diào)用量程判斷程序 繼電器最高量程嗎？超量程嗎？升量程降量程超載報警圖3-3量程自動轉(zhuǎn)換流程圖3.3 控制電路設(shè)計本設(shè)計使用單片機為核心部件，來控制換擋以及顯示。以下是單片機管腳說明：P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FI

9、ASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當

10、用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如表1所示：表1 P3特殊功能口P3口引腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.

11、1TXD（串行口輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時器0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時器1外部脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈

12、沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端

13、保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.4 顯示電路系統(tǒng)的顯示部分采用LCD1602液晶顯示模塊。3.5 軟件設(shè)計 系統(tǒng)通過頻率來控制量程自動切換，并根據(jù)換算對應(yīng)的電阻，然后再控制顯示模塊輸出。 YesNO 初始化通過采樣中斷計算頻率計算R的值通過R的范圍，確定檔位1602顯示判斷是否在規(guī)定頻率內(nèi)開始結(jié)束一個繼電器至高，其它至低 圖3-2 程序設(shè)計流程圖四、測試及結(jié)果分析4.1 測試方法及使用的儀器測量方法：采用555多諧振蕩電路，將電阻量轉(zhuǎn)

14、換為相應(yīng)的頻率信號值。再利用單片機及有關(guān)程序?qū)Ψ秶倪x擇，顯示側(cè)量出數(shù)值。測試使用的儀器設(shè)備：數(shù)字萬用表、示波器。4.2 指標測試和測試結(jié)果表4.1.2 測試結(jié)果對照分析表檔位測量值測量值實際值1001K10198.91K10K1014998.910K10M-989K五、結(jié)論本設(shè)計實現(xiàn)了一種利用52單片機實現(xiàn)的簡易電阻測試儀，基于單片機和量程自動切換電路的控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)待測電阻的大小實現(xiàn)適當頻率的控制，再分別采樣頻率，通過程序計算待測電阻Rx并在1602液晶上顯示。并且測量的數(shù)據(jù)結(jié)果較穩(wěn)定。設(shè)計過程中出現(xiàn)問題有以下：1. 在使用ADC芯片電路中電阻值時，由于單片機對10HZ10KHZ的頻率

15、計數(shù)精度最高。所以要選用合理的電阻大小。同時又要考慮到不能使電阻的功率過大，這樣給我們計算帶來了很多的麻煩。2.我們接收到頻率較高，所以通過電路很難控制精確度，產(chǎn)生的誤差比較大。3繼電器在使用時最高位的繼電器無法工作導(dǎo)致量程只能在0到1k。 4、在實驗過程中時常有捉襟見肘的感覺，一方面是理論不足，很多好的方案，好的思想由于理論的匱乏，無法理解，也不能使用，在以后的學(xué)習過程中理論的學(xué)習始終是重點；還有就是程序的問題，由于編程水平跟不上，加上思路也不清晰，導(dǎo)致程序的編寫存在很大的問題，好的思想，無法在程序中展現(xiàn)出來，這也是以后需要加強的地方。參考文獻1. 高吉祥，黃智偉，丁文霞. 數(shù)字電子技術(shù)M.

16、 北京：電子工業(yè)出版社，2003年，第1版2. 鄒其洪 黃智偉 高嵩.電工電子實驗與計算機仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，2003年，第1版3. 張友漢.電子線路設(shè)計應(yīng)用手冊M.福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社.2000.7第一版.4. 黃智偉.電子電路計算機仿真設(shè)計M. 北京：電子工業(yè)出版社，2004年第1版附錄附錄1: 主要元器件清單at89c52單片機112M晶振211.0592M晶振222pf瓷片電容54.7k電阻22.5k電阻2200電阻210k電阻2500k電阻23.3k電阻2AD轉(zhuǎn)換器adc08322mps8098三極管5繼電器G2RL-1AB-DC55藍白電位器10k2排針28腳排座24

17、0腳排座2蜂鳴器21n4148二極管52n2222三極管3發(fā)光二極管2附錄2：程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h> #define uchar unsigned charuchar table= 0x00,0x04,0x0A,0x11,0x11,0x0A,0x1B,0x3B, ; uchar table1="THE RES IS: " sbit CS=P15; sbit Clk=P16; sbit DI=P17; sbit DO=P17; sbit rs=P20; sbit en=P21; sbit j1=

18、P27; sbit j2=P26; sbit j3=P25; sbit beep=P14; sbit led=P23; void delay(int x) int j; for(;x>0;x-) for(j=20;j>0;j-) ; uchar ADC0832(uchar CH) uchar i,dis0,dis1,date; Clk=0; /拉低時鐘 DI=1; /初始化 delay(1);CS=0; /芯片選定 delay(1); Clk=1; /拉高時鐘 delay(1);if(CH=0) /通道選擇 Clk=0; /第一次拉低時鐘 DI=1; /通道0的第一位 delay(

19、1); Clk=1; /拉高時鐘 delay(1); Clk=0; /第二次拉低時鐘，ADC0832 DI接受數(shù)據(jù) DI=0; /通道0的第二位 delay(1); Clk=1; delay(1); else Clk=0; DI=1; /通道1的第一位 delay(1); Clk=1; delay(1); Clk=0; DI=1; /通道1的第二位 delay(1); Clk=1; delay(1); Clk=0; /第三次拉低時鐘,此前DI兩次賦值決定通道 DI=1; /DI開始失效，拉高電平，便于DO數(shù)據(jù)傳輸 for(i= 0;i<8;i+) /讀取前8位的值 delay(1); d

20、is0<<= 1; Clk=1; delay(1); Clk=0; if (DO) dis0|=0x01; else dis0|=0x00; for (i=0;i<8;i+) /讀取后8位的值 dis1>>= 1; if (DO) dis1|= 0x80; else dis1|= 0x00; delay(1); Clk=1; delay(1); Clk=0; if(dis0=dis1) /兩次結(jié)束數(shù)據(jù)比較，若相等 date=dis0; /則賦值給dat delay(1); CS=1; /釋放ADC0832 DI=1; /拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效 Cl

21、k=1; /拉高時鐘 delay(1); return date; long datch(uchar a ,long st ) /計算電阻 long y; double x=1.0*st*(255-a)/a ; y=x; return y; void writecom(uchar com) rs=0; P3=com; delay(10); en=1; delay(10); en=0; void writedat(uchar date) rs=1; P3=date; delay(10); en=1; delay(10); en=0;void init () en=0;writecom(0x38)

22、; writecom(0x0c); writecom(0x06); writecom(0x01); void display( long x) int j,wei=12; for(j=0;j<18;j+) /qinhkongxianshi writecom(0xc0+14-j); delay(10); writedat(32); for(j=0;x>0;j+) /qinhkongxianshi if(j%3=0)&&(j>0) writecom(0xc0+wei-j);writedat(44);wei-; writecom(0xc0+wei-j); delay(10); writedat(x%10+48); x=x/10 ; long J1(void) j1=1; j2=0;j3=0;delay(40);return datch