1、簡易自動電阻測試儀摘要本設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求制作一臺簡易自動電阻測試儀，能夠測量100Q、1k Q、10kQ、10MQ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。基于這些要求，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(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)AT89C52空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(shí)現(xiàn)各個要求。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟 件上實(shí)現(xiàn)，另一方面

2、便于使儀表實(shí)現(xiàn)自動化，設(shè)計(jì)時間短，成本低，可靠性高。關(guān)鍵字：AT89C52單片機(jī)ADC芯片 繼電器 自動量程轉(zhuǎn)換、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(jì)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100Q、1kQ、10kQ、10MQ四個檔，難點(diǎn)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(diǎn)和電阻單位，如99.9歐姆，并實(shí)現(xiàn)前三個檔位的自動量程轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計(jì)中我重點(diǎn)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(jī)控制，再通過程序處理運(yùn)算求出 R的數(shù)值，最后應(yīng)用LCD1602顯示模塊限制阻值。目前

3、市場測量電子元器件參數(shù) R的儀表種類繁多，并且方法和優(yōu)缺點(diǎn)也各有不同。一 般的測量方法都存在計(jì)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。、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(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)，由這種測量方法的精度變化大，若需要較高此就可以讀出被測電阻的阻值，如圖 2-2所

4、示的精度，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(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(jì)數(shù)則可以計(jì)算出被測頻率，再通過該頻率，通過公式計(jì)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。總結(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(jì)思路總體方案組成和說明選擇系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 2-3所示，它由四個部分

5、組成： 管理控制部分的 主芯片采用單片機(jī)AT89C52測量的部分主要是采用A/D芯片實(shí)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(jī)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。圖2-3設(shè)計(jì)框圖組成部分及其說明第一，控制部分(1) 分析：本設(shè)計(jì)采用 AT89C52單片機(jī)，禾I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2Pll2.33斗45pm567P訓(xùn)7SP注3壬KSX9113Id11X11】1：Z121313lflId15PJf15IS17PIT|

6、7IBXLIEL1-9XI202011111111 5 320PIHLCDL2 34 57AEH7W5-WT-31 餵fofofofcifofofcie益Fz;r靂常3”n238i337H4抽E535曲34*733l亞93-11C301 12312Sf-z7：L1才7Pz14&FU1J3Fi4：LCP3L7*r1.昭2P211吞2P203C!Edp呵BPllpii4mF卜134134rrrjXTdr圖2-4 52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二，測量部分(1)計(jì)算分析：利用ADC083裟現(xiàn)轉(zhuǎn)換被測電阻的頻率，通過 52單片機(jī)的I/O接口的自動識別電阻量程，來實(shí)現(xiàn)自動測量（2）仿真圖&原理圖DOGNDQI

7、CH1CLK 1 uccADCDB3Q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(jì)通過單片機(jī)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(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)”。所以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）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(jì)任務(wù)的要求。（2）仿真圖&原理圖LCD1LtiQia

8、圖2-7（ 1） 1602顯示仿真圖圖2-7 (2) 1602顯示原理圖三、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3.1測量電路設(shè)計(jì)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。考慮到單片機(jī)對 頻率的靈敏度，具體的講就是單片機(jī)對 10HZ10KHZ勺頻率計(jì)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100Q 1KQR仁 20(n85009500HZ1KQ 10KQR2=1036006600HZ10KQ 10血R3=5001100016400HZ表3-1電路對應(yīng)量程

9、參數(shù)3.2通道選擇電路設(shè)計(jì)禾I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:圖3-3量程自動轉(zhuǎn)換流程圖3.3控制電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)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：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(yàn)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

10、 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 FLAS編程和校驗(yàn)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“ T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 “ T時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址

11、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程和校驗(yàn)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勺一些特殊功能口，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 （定時器0外部脈沖

12、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(yàn)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 RS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FLAS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永沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8E

13、地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOV，MOV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/PSENt效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN言號將不出現(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程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP。XTAL1:反向振蕩放大

14、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LCD1602液晶顯示模塊3.5軟件設(shè)計(jì)并根據(jù)換算對應(yīng)的電阻，然后再控制顯示模塊輸出輸出開始初始化通過采樣中斷計(jì)算頻率一個繼電器計(jì)算R的值通過R的范圍，確定檔位1602顯示圖3-2程序設(shè)計(jì)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)果表測試結(jié)果對照分析表檔位 測量值-、測量值實(shí)際值100Q 1KQ101Q98.9 Q1KQ 10K

15、Q1014Q998.9 Q10KQ 10MD五、結(jié)論989KQ本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種利用52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(jì)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(jì)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(jī)對10HZ10KHZ勺頻率計(jì)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(jì)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

16、繼電器無法工作導(dǎo)致量程只能在0到1k。4、在實(shí)驗(yàn)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，無法在程序中展現(xiàn)出來，這也是以后需要加強(qiáng)的地方。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 高嵩.電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)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(jì)應(yīng)用手冊M.福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社

17、.2000.7第一版.4. 黃智偉.電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)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(jī)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(lán)白電位器10k2排針28腳排座240腳排座2蜂鳴器21n 4148 二極管52n2222三極管3發(fā)光二極管2附錄2 :程序清單#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; /拉低時鐘DI=1; II 初始化 delay(1);CS=0; II 芯片選定 delay(1);Clk=1; II 拉高時鐘delay(1);if(CH=0)Clk=0; II DI=1; II delay(1);Clk=1; II delay(1);Clk=0; IIDI=0; IIII通道選擇第一次拉低時鐘 通道0的第一位拉高時鐘第二次拉低時鐘，ADC0832 D接受數(shù)據(jù) 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;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)/讀取前8位的值讀取后8位的值兩次結(jié)束數(shù)據(jù)比較，若相等d

21、ate=disO; /則賦值給 datdelay(1);CS=1; /釋放 ADC0832DI=1； /拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效Clk=1; /拉高時鐘delay(1);return date;計(jì)算電阻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(10);en=1;delay(10);en=0;void init ()en=0;writecom(0x38);writecom(0x0c);writecom(0x06);writecom(0x01);void display( long x) int j,