简易自动电阻测试仪

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1、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100Q、1k Q、10kQ、10MQ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空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

2、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、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100Q、1kQ、10kQ、10MQ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，如99.9欧姆，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

3、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。、方案论证2.1方案论证与选择方案一：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，由这种测量方法的精度变化大，若需要较高此就可以读出被测电阻的阻值，如图 2-2所

4、示的精度，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。2.2设计思路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

5、组成： 管理控制部分的 主芯片采用单片机AT89C52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；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； 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。图2-3设计框图组成部分及其说明第一，控制部分(1) 分析：本设计采用 AT89C52单片机，禾I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。(2) 原理图2Pll2.33斗45pm567P训7SP注3壬KSX9113Id11X11】1：Z121313lflId15PJf15IS17PIT|

6、7IBXLIEL1-9XI202011111111 5 320PIHLCDL2 34 57AEH7W5-WT-31 餵fofofofcifofofcie益Fz;r雳常3”n238i337H4抽E535曲34*733l亚93-11C301 12312Sf-z7：L1才7Pz14&FU1J3Fi4：LCP3L7*r1.昭2P211吞2P203C!Edp呵BPllpii4mF卜134134rrrjXTdr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ADC083裟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DOGNDQI

7、CH1CLK 1 uccADCDB3Q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LCD1LtiQia

8、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3.1测量电路设计根据题目要求，采用ADC芯片，将电阻量转换为相应的频率信号值。考虑到单片机对 频率的灵敏度，具体的讲就是单片机对 10HZ10KHZ勺频率计数精度最高。所以要选择合 适的电阻大小，同时又要考虑到不能使电阻的功率过大。所以首先要确定对应档位时适合 的频率，然后在确定电阻，从而算出 3个电阻的值以及对应频率范围。档位电阻R1频率范围100Q 1KQR仁 20(n85009500HZ1KQ 10KQR2=1036006600HZ10KQ 10血R3=5001100016400HZ表3-1电路对应量程

9、参数3.2通道选择电路设计禾I用继电器类别的转换，继电器型号为943-1C-5DS,5v控制开关关断电路流程图如下:图3-3量程自动转换流程图3.3控制电路设计本设计使用单片机为核心部件，来控制换挡以及显示。以下是单片机管脚说明：P0口： P0口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门流。当P1 口的管脚第 一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 / 地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原 码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1

10、 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLAS編程和校验时，P1 口作为第八位地址接 收。P2口: P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“ T时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输 入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址 “ T时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址

11、数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口： P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S52勺一些特殊功能口，如表1所示：表1 P3特殊功能口P3口引脚第二功能P3.0RXD（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）P3.2INT0 （外部中断0输入）P3.3INT1 （外部中断1输入）P3.4T0 （定时器0外部脉冲

12、输入）P3.5T1 （定时器1外部脉冲输入）P3.6WR（外部数据存储器写脉冲输出）P3.7RD （外部数据存储器读脉冲输出）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RS脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字 节。在FLAS編程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目 的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE永冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8E

13、地址上置0。此时，ALE只有在执行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另 外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期 两次/PSENt效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN言号将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH，不管 是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET当/EA端保持高电平 时，此间内部程序存储器。在FLASH程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP。XTAL1:反向振荡放大

14、器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。3.4显示电路LCD1602液晶显示模块3.5软件设计并根据换算对应的电阻，然后再控制显示模块输出输出开始初始化通过采样中断计算频率一个继电器计算R的值通过R的范围，确定档位1602显示图3-2程序设计流程图四、测试及结果分析4.1测试方法及使用的仪器测量方法：采用555多谐振荡电路，将电阻量转换为相应的频率信号值。再利用单片 机及有关程序对范围的选择，显示侧量出数值。测试使用的仪器设备：数字万用表、示波器。4.2指标测试和测试结果表测试结果对照分析表档位 测量值-、测量值实际值100Q 1KQ101Q98.9 Q1KQ 10K

15、Q1014Q998.9 Q10KQ 10MD五、结论989KQ本设计实现了一种利用52单片机实现的简易电阻测试仪，基于单片机和量程自动切 换电路的控制系统，能够根据待测电阻的大小实现适当频率的控制，再分别采样频率，通 过程序计算待测电阻Rx并在1602液晶上显示。并且测量的数据结果较稳定。设计过程中 出现问题有以下：1. 在使用ADC芯片电路中电阻值时，由于单片机对10HZ10KHZ勺频率计数精度最高。 所以要选用合理的电阻大小。同时又要考虑到不能使电阻的功率过大，这样给我们计算带 来了很多的麻烦。2. 我们接收到频率较高，所以通过电路很难控制精确度，产生的误差比较大。3继电器在使用时最高位的

16、继电器无法工作导致量程只能在0到1k。4、在实验过程中时常有捉襟见肘的感觉，一方面是理论不足，很多好的方案，好的思 想由于理论的匮乏，无法理解，也不能使用，在以后的学习过程中理论的学习始终是重点； 还有就是程序的问题，由于编程水平跟不上，加上思路也不清晰，导致程序的编写存在很 大的问题，好的思想，无法在程序中展现出来，这也是以后需要加强的地方。参考文献1. 高吉祥，黄智伟，丁文霞数字电子技术M.北京：电子工业出版社，2003年，第 1版2. 邹其洪 黄智伟 高嵩.电工电子实验与计算机仿真M.北京：电子工业出版社，2003 年，第1版3. 张友汉.电子线路设计应用手册M.福建：福建科学技术出版社

17、.2000.7第一版.4. 黄智伟.电子电路计算机仿真设计M.北京：电子工业出版社，2004年第1版附录附录1：主要元器件清单at89c52单片机112M晶振211.0592M 晶振222pf瓷片电容54.7k电阻22.5k电阻2200电阻210k电阻2500k电阻23.3k电阻2AD转换器 adc08322mps8098三极管5继电器 G2RL-1AB-DC55蓝白电位器10k2排针28脚排座240脚排座2蜂鸣器21n 4148 二极管52n2222三极管3发光二极管2附录2 :程序清单#in clude#i nclude#defi ne uchar un sig ned charuchar

18、 table= 0x00,0x04,0x0A,0x11,0x11,0x0A,0x1B,0x3B, ;uchar table1=THE RES IS:;sbit CS=P1A5;sbit Clk=PM6;sbit DI=PM7;sbit DO=P1A7;sbit rs=P2A0;sbit en=卩2八1；sbit j仁 P2A7;sbit j2=P2A6;sbit j3=P2A5;sbit beep=P1A4;sbit led=P2A3;void delay(i nt x) int j;for(;x0;x-)for(j=20;j0;j-);uchar ADC0832(uchar CH) ucha

19、r i,dis0,dis1,date;Clk=0; /拉低时钟DI=1; II 初始化 delay(1);CS=0; II 芯片选定 delay(1);Clk=1; II 拉高时钟delay(1);if(CH=0)Clk=0; II DI=1; II delay(1);Clk=1; II delay(1);Clk=0; IIDI=0; IIII通道选择第一次拉低时钟 通道0的第一位拉高时钟第二次拉低时钟，ADC0832 D接受数据 通道0的第二位delay(1);Clk=1;delay(1);elseClk=0;DI=1;/通道1的第一位delay(1);Clk=1;delay(1);Clk=

20、0;DI=1;/通道1的第二位delay(1);Clk=1;delay(1);Clk=0; /第三次拉低时钟，此前DI两次赋值决定通道DI=1; DI开始失效，拉高电平，便于DO数据传输for(i= 0;i8;i+)/delay(1);dis0= 1;Clk=1;delay(1);Clk=0;if (DO)dis0|=0x01;elsedis0|=0x00;for (i=0;i= 1;if (DO)dis1|= 0x80;elsedis1|= 0x00;delay(1);Clk=1;delay(1);Clk=0;if(dis0=dis1)/读取前8位的值读取后8位的值两次结束数据比较，若相等d

21、ate=disO; /则赋值给 datdelay(1);CS=1; /释放 ADC0832DI=1； /拉高输出端，方便下次通道选择DI端有效Clk=1; /拉高时钟delay(1);return date;计算电阻long datch(uchar a ,long st ) / 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(1

22、0);en=1;delay(10);en=0;void init ()en=0;writecom(0x38);writecom(0x0c);writecom(0x06);writecom(0x01);void display( long x) int j,wei=12;/qinhkon gxia nshifor(j=0;j0;j+)/qinhkon gxia nshi if(j%3=0)&(j0)writecom(0xc0+wei-j);writedat(44);wei-; writecom(0xc0+wei-j);delay(10); writedat(x%10+48); x=x/10 ;l

23、ong J1(void) j1=1;j2=0;j3=0;delay(40);return datch(ADC0832(0),200);long J2(void) j1=0;j2=1;j3=0;delay(40);return datch(ADC0832(0),10000);long J3(void) j1=0;j2=0;j3=1;delay(40);return datch(ADC0832(0),500000);void main()int j;long x,s=1;led=1;beep=0;ini t();j1=1；j2=0;j3=0;for(x=0;x11;x+)writedat(table1x); delay(10);writecom(0x40);for(x=0;x=1900)s=J2();if(s=100000)s=J3();else if(j2=1)s=J2();if(s=100000) s=J3();else if(j3=1)s=J3();if(s1900) s=J2(); if(s=254) beep=1;else beep=0;if(j=0)|(j=255)led=0;else led=1;if(x!=s)x=s;display(s); 附录3:实物图