畢業(yè)設(shè)計簡易自動電阻測試儀(共26頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 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(shí)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(diǎn)和單位?；谶@些要求，經(jīng)過討論，決定利用555多諧振蕩電路將電阻參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，頻率f是單片機(jī)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(shí)現(xiàn)自動化，而且單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。通過輸入單片機(jī)AT89C51控制繼電器控制被測RC振蕩電路頻率的自動選擇，輸入輸出控制采用鍵盤輸入控制電路、LCD12864顯示系統(tǒng)和報警控制電路組成，能很好的實(shí)現(xiàn)各個要求。單片機(jī)具有可編程性，

2、硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，另一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)自動化，設(shè)計時間短，成本低，可靠性高。關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī) 555多諧振蕩電路 繼電器 自動量程轉(zhuǎn)換AbstractThe design on the basis of the subject demand produced a simple automatic resistance tester, capable of measuring 100 Omega Omega, 1K, 10K, 10M Omega Omega four profile at different range, and realizes the auto

3、matic conversion range before the third, while automatically display a decimal point and unit. Based on these requirements, after discussion, decided to use the 555 multivibrator circuit resistance parameters are transformed into frequency, frequency of F SCM is easily handled the digital quantity,

4、a high measuring precision, on the other hand, so easy to realize automation of instrumentation, and chip microprocessor application system has higher reliability. Through the input of single-chip AT89C51 control relay to control the tested RC oscillating circuit frequency automatic selection, input

5、 / output control using the keyboard input control circuit, LCD12864 display system and an alarm control circuit, can achieve a very good all. Microcontroller having programmable, hardware description of the function can be completely realized in software, on the other hand, so easy to realize autom

6、ation of instrumentation, short design time, low cost, high reliability.Keywords: single chip AT89C51 555 multivibrator circuit relay automatic range switching目 錄專心-專注-專業(yè)一、選題背景現(xiàn)代電子產(chǎn)品正以前所未有的速度，向著多功能化、體積最小化、功耗最低化的方向發(fā)展。本次設(shè)計出具有四檔量程的簡易自動電阻測試儀，量程分別為100、1k、10k、10M四檔，難點(diǎn)在于小電阻的測量精度。測量時電阻值為3位數(shù)字顯示（最大顯示數(shù)必須為999），

7、能自動顯示小數(shù)點(diǎn)和2字單位，如98.7歐姆，并實(shí)現(xiàn)前三檔的自動量程轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計中我們著重介紹一種把電子元件的參數(shù)R轉(zhuǎn)換成頻率信號f，然后采用單片機(jī)控制后，再通過程序處理運(yùn)算求出R，最后應(yīng)用LCD12864顯示的方法。量程自動轉(zhuǎn)換原理分別是RC振蕩電路和LM555多諧振蕩器，這樣就能夠把待測電阻轉(zhuǎn)換為頻率，而頻率f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量。目前市面上測量電子元器件參數(shù)R的儀表種類較多，方法和優(yōu)缺點(diǎn)也各有不同。一般的測量方法都存在計算復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)自動測量而且很難實(shí)現(xiàn)智能化等缺點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)智能化，并能很好的實(shí)現(xiàn)各個要求。二、

8、方案論證2.1方案論證與比較方案一：最基本的就是根據(jù) R 的定義式來測量。在如圖2-4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(shí)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2-5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)換的原理分別是 RC 振蕩電路和555 電路，單片機(jī)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(jī)的時鐘源，通過計

9、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(shí)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本系統(tǒng)的電路設(shè)計方框圖如圖2-2所示，它由四部分組成： 控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89C51；測量部分主要是采用利用RC振蕩電路和555振蕩電路實(shí)現(xiàn)將被測電阻轉(zhuǎn)換為頻率；通道選擇部分主要是通過51單片機(jī)I/O接口控制繼電器來自動選擇被測頻率的檔位； 顯示部分是通過LCD12864、二極管指示燈及按鍵選擇測量

10、電路。測量電路被測電阻RC振蕩電路繼電器選擇通道量程51單片機(jī)二極管指示燈LCD12864顯示按 鍵 選 擇測 量 電 路圖2-3系統(tǒng)設(shè)計框圖2.2.2 組成部分及說明第一，控制部分（1）分析說明：本設(shè)計以單片機(jī)為核心，采用AT89C51單片機(jī)，利用其管腳特殊的功能以及具備的中斷系統(tǒng)，延時程序來控制換擋，以及12864液晶屏的顯示等等功能。（2）原理圖圖2-4單片機(jī)最小系統(tǒng)第二，測量部分（1）計算分析：RC振蕩電路時利用555振蕩電路實(shí)現(xiàn)被測電阻的頻率，通過51單片機(jī)的I/O接口的自動識別量程，來實(shí)現(xiàn)自動測量。（2）原理圖圖2-5 LM555振蕩電路第三，通道選擇部分（1）分析說明：本設(shè)計通過

11、單片機(jī)控制來控制繼電器的自動選擇，繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 （2）原理圖圖2-6 繼電器自動選擇第四，顯示部分（1）分析說明：使用12864液晶顯示屏,具有畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以顯示4行字，符合本次設(shè)計任務(wù)的要求。（2）原理圖圖2-7 12864顯示三、設(shè)計實(shí)現(xiàn)3.1 測量電路設(shè)計根據(jù)題目要求，采用555多諧振蕩電路，將電阻量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率信號值?？紤]到單片機(jī)對頻率的靈敏度，具

12、體的講就是單片機(jī)對10HZ10KHZ的頻率計數(shù)精度最高。所以要選用合理的電阻和電容大小，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，然后在確定電阻或電容值，從而算出4個電阻和電容的值以及對應(yīng)頻率范圍。電阻的測量采用“脈沖計數(shù)法”，如下圖所示由555電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電阻的大小。 555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1，得出：即，求出Rx表3-1 振蕩測量電路對應(yīng)量程參數(shù)檔位電阻R1電容C1頻率范圍0100R1=200 C1=4.7uF7661543HZ100

13、1KR2=15KC2=10nF84879492HZ1K10KR3=20KC3=10nF36066568HZ10K10MR4=10M C4=4.7pF1093016387HZ3.2 通道選擇電路設(shè)計利用實(shí)現(xiàn)測量CD4052類別的轉(zhuǎn)換，CD4052是差分4通道數(shù)字控制模擬開關(guān)器件，有A0和A1兩個二進(jìn)制控制輸入端和INH輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止電流。表3-2 CD4052真值表INHIBITBA0000x,0y0011x,1y0112x,2y0113x,3y1xxNone該電路通過CD4052雙向模擬開關(guān)控制量程的自動切換，直到進(jìn)入適當(dāng)?shù)牧砍虨橹埂ｋ娐妨鞒虉D如下：檢測被測電阻阻值RC振蕩轉(zhuǎn)

14、換電路調(diào)用量程判斷程序CD4052開關(guān)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)換流程圖注：實(shí)際測試時由于CD4052出現(xiàn)問題，我們改用繼電器實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換，但原理相同。3.3 控制電路設(shè)計本設(shè)計使用單片機(jī)為核心部件，來控制換擋以及顯示。以下是單片機(jī)管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。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(dāng)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FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1

15、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(dāng)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(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利

16、用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(dāng)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）P3.1TXD（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（

17、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(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)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沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)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

18、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(jī)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(dāng)/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(dāng)/EA端保持高電平時，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）。XTA

19、L1：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OCM12864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)RC振蕩頻率公式換算成對應(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12864顯示判斷是否在規(guī)定頻率內(nèi)開始結(jié)束后兩個繼電器至高，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)換為相應(yīng)的頻率信號值。再利用單片機(jī)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

20、器設(shè)備：數(shù)字萬用表、示波器。4.2 指標(biāo)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(shí)際值010023141001K7682311K10K5614550110K10M8978K8870K五、結(jié)論本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一種利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的簡易電阻測試儀，基于單片機(jī)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(shí)現(xiàn)適當(dāng)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12864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. 在測量振蕩電路中電阻和電容值時，由于單片機(jī)對10HZ10KHZ的頻率計數(shù)精度最高。所以要選用合理的電阻和電容大小。同時又要考慮到不

21、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。3CD4052是差分4通道數(shù)字控制模擬開關(guān)器件，有A0和A1兩個二進(jìn)制控制輸入端和INH輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止電流。但是其頻率較高不能自動換擋，最終我們選擇了繼電器來顯示代替CD4052來自動換擋的功能。 4、在實(shí)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(xí)過程中理論的學(xué)習(xí)始終是重點(diǎn)；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

22、序中展現(xiàn)出來，這也是以后需要加強(qiáng)的地方。六、致謝在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我學(xué)會了很多知識，同學(xué)之間的團(tuán)結(jié)互助，老師孜孜不倦的教導(dǎo)，使我們感受了老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；親手設(shè)計電路圖的時間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時那幸福的心情；為了論文我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。參考文獻(xiàn)1. 高吉祥，黃智偉，丁文霞. 數(shù)字電子技術(shù)M. 北京：電子工業(yè)出版社，2003年，第1版2. 鄒其洪 黃智偉 高

23、嵩.電工電子實(shí)驗與計算機(jī)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(jī)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: 主要元器件清單單元電路元器件型號及大小數(shù)量5V電源電路變壓器220V1個整流橋2W102個電解電容2200UF2個電解電容2200UF2個元片電容1044個三極管78051個三極管79051個電阻5102個發(fā)光二極管2個插針若干多路選擇繼電器繼電器943-1C-SDS8個三極管C80508個電阻1K8個二極管8個插針若干單片機(jī)最小系統(tǒng)芯片AT89C

24、511個晶振11.0592MHZ1個電容22PF2個電容10 UF1個按鈕開關(guān)SW-PB1個電阻10K1個電阻1K1個插針若干555振蕩電路LM5551個電阻4個RC振蕩電路4個未知電阻附錄2：程序清單/*12864子程序*/#include #include #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int /宏定義/*12864接口定義*/sbit LCD_RS = P20; /1:輸入數(shù)據(jù) ；0:輸入命令 sbit LCD_RW = P21; /1:讀數(shù)據(jù) 0:寫數(shù)據(jù)sbit LCD_EN = P

25、22; /LCM使能端#define LCD_DATA P1 /12864總線端口 /*LCD功能初始化指令*/#define CLEAR_SCREEN 0x01 /清屏指令：清屏且AC值為00H#define AC_INIT 0x02 /將AC設(shè)置為00H。且游標(biāo)移到原點(diǎn)位置#define CURSE_ADD 0x06 /設(shè)定游標(biāo)移動方向（默認(rèn)游標(biāo)右移）#define FUN_MODE 0x30 /工作模式：8位基本指令集#define DISPLAY_ON 0x0c /顯示開,顯示游標(biāo)，且游標(biāo)位置反白#define DISPLAY_OFF 0x08 /顯示關(guān)#define CURSE_DI

26、R 0x14 /游標(biāo)向右移動:AC=AC+1#define SET_CG_AC 0x40 /設(shè)置AC，范圍為：00H3FH#define SET_DD_AC 0x80/*漢字地址表*/uchar code addr_tab= /便于根據(jù)漢字坐標(biāo)求出地址 0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,/第一行漢字位置 0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97, /第二行漢字位置 0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f, /第三行漢字位置 0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c

27、,0x9d,0x9e,0x9f, /第四行漢字位置;/*n（ms）延時子程序*/void delayms(uint t) /約延時n（ms） uint i; while(t-) for(i=0;i0) Lcd_WriteData(*s); /寫數(shù)據(jù) delayms(1); s+; void display1(void)hanzi_Disp(0,0,歡迎使用自動電阻);hanzi_Disp(1,0,*測試儀*); hanzi_Disp(2,0,請您開始測量電阻);void display2(void)hanzi_Disp(0,0,您所測電阻范圍為); hanzi_Disp(1,0,*0999歐*

28、); hanzi_Disp(2,0,當(dāng)前測得電阻值為);hanzi_Disp(3,0, 歐);void display3(void)hanzi_Disp(0,0,您所測電阻范圍為); hanzi_Disp(1,0,*1K9K歐*);hanzi_Disp(2,0,當(dāng)前測得電阻值為); hanzi_Disp(3,0, K歐);void display4(void)hanzi_Disp(0,0,您所測電阻范圍為); hanzi_Disp(1,0,*10K99K歐*); hanzi_Disp(2,0,當(dāng)前測得電阻值為);hanzi_Disp(3,0, K歐);void display5(void)hanzi_Disp(0,0,您所測電阻范圍為); hanzi_Disp(1,0,*100K999K歐*); hanzi_Disp(2,0,當(dāng)前測得電阻值為);hanzi_Disp(3,0, K歐);void display6(void)hanzi_Disp(0,0,您所測電阻范圍為); hanzi_Disp(1,0,*1M10M歐*); hanzi_D