搜索
简易自动电阻测试仪学院______自动化及其电气学院_______专业班级__________自动化092____________成员_____余华杰、陈沈杰、温昌省_____指导老师___________项新建_______________2011年12月15日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100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ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555多谐振荡电路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AT89C51控制继电器控制被测RC振荡电路频率的自动选择，输入输出控制采用键盘输入控制电路、LCD12864显示系统和报警控制电路组成，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：AT89C51单片机555多谐振荡电路继电器自动量程转换AbstractThedesignonthebasisofthesubjectdemandproducedasimpleautomaticresistancetester,capableofmeasuring100OmegaOmega,1K,10K,10MOmegaOmegafourprofileatdifferentrange,andrealizestheautomaticconversionrangebeforethethird,whileautomaticallydisplayadecimalpointandunit.Basedontheserequirements,afterdiscussion,decidedtousethe555multivibratorcircuitresistanceparametersaretransformedintofrequency,frequencyofFSCMiseasilyhandledthedigitalquantity,ahighmeasuringprecision,ontheotherhand,soeasytorealizeautomationofinstrumentation,andchipmicroprocessorapplicationsystemhashigherreliability.Throughtheinputofsingle-chipAT89C51controlrelaytocontrolthetestedRCoscillatingcircuitfrequencyautomaticselection,input/outputcontrolusingthekeyboardinputcontrolcircuit,LCD12864displaysystemandanalarmcontrolcircuit,canachieveaverygoodall.Microcontrollerhavingprogrammable,hardwaredescriptionofthefunctioncanbecompletelyrealizedinsoftware,ontheotherhand,soeasytorealizeautomationofinstrumentation,shortdesigntime,lowcost,highreliability.Keywords:singlechipAT89C51555multivibratorcircuitrelayautomaticrangeswitching目录一、选题背景..................................................................................-1-二、方案论证..................................................................................-1-2.1方案论证与比较........................................................................-1-2.2设计思路..............................................................................-2-2.2.1总体方案组成和说明..................................................................-2-2.2.2组成部分及说明......................................................................-2-三、设计实现..................................................................................-5-3.1测量电路设计.........................................................................-5-3.2通道选择电路设计.....................................................................-5-3.3控制电路设计.........................................................................-6-3.4显示电路.............................................................................-8-3.5软件设计.............................................................................-8-四、测试及结果分析............................................................................-9-4.1测试方法及使用的仪器.................................................................-9-4.2指标测试和测试结果...................................................................-9-五、结论......................................................................................-9-六、致谢......................................................................................-9-参考文献.....................................................................................-10-附录.........................................................................................-10-附录1:主要元器件清单...................................................................-10-附录2：程序清单.........................................................................-11-附录3：实物图...........................................................................-22-浙江科技学院自动化单片机课程设计-1-一、选题背景现代电子产品正以前所未有的速度，向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展。本次设计出具有四档量程的简易自动电阻测试仪，量程分别为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档，难点在于小电阻的测量精度。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2字单位，如98.7欧姆，并实现前三档的自动量程转换。在本设计中我们着重介绍一种把电子元件的参数R转换成频率信号f，然后采用单片机控制后，再通过程序处理运算求出R，最后应用LCD12864显示的方法。量程自动转换原理分别是RC振荡电路和LM555多谐振荡器，这样就能够把待测电阻转换为频率，而频率f是单片机很容易处理的数字量。目前市面上测量电子元器件参数R的仪表种类较多，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。二、方案论证2.1方案论证与比较方案一：最基本的就是根据R的定义式来测量。在如图2-4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，由此就可以读出被测电阻的阻值，如图2-5所示。这种测量方法的精度变化大，若需要较高的精度，必须要较多的量程，电路复杂。图2-1定义法测电阻图2-2万用表测电阻浙江科技学院自动化单片机课程设计-2-方案二：把电阻转换成频率信号f，转换的原理分别是RC振荡电路和555电路，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2.2.1总体方案组成和说明本系统的电路设计方框图如图2-2所示，它由四部分组成：①控制部分主芯片采用单片机AT89C51；②测量部分主要是采用利用RC振荡电路和555振荡电路实现将被测电阻转换为频率；③通道选择部分主要是通过51单片机I/O接口控制继电器来自动选择被测频率的档位；④显示部分是通过LCD12864、二极管指示灯及按键选择测量电路。图2-3系统设计框图2.2.2组成部分及说明第一，控制部分（1）分析说明：本设计以单片机为核心，采用AT89C51单片机，利用其管脚特殊的功能以及具备的中断系统，延时程序来控制换挡，以及12864液晶屏的显示等等功能。（2）原理图测量电路被测电阻RC振荡电路继电器选择通道量程51单片机二极管指示灯LCD12864显示按键选择测量电路浙江科技学院自动化单片机课程设计-3-图2-4单片机最小系统第二，测量部分（1）计算分析：RC振荡电路时利用555振荡电路实现被测电阻的频率，通过51单片机的I/O接口的自动识别量程，来实现自动测量。（2）原理图图2-5LM555振荡电路第三，通道选择部分浙江科技学院自动化单片机课程设计-4-（1）分析说明：本设计通过单片机控制来控制继电器的自动选择，继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在