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基于AT89S52单片机的毫欧表电路设计
中南林业科技大学涉外学院?
郭海
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摘 要
基于AT89S52单片机的毫欧表设计是采用伏安法测量电阻。采用TLC5615数模转换芯片和LM358运算放大器及三极管TIP41构成的压控恒流源提拱恒定的电流。测量电阻时可选择的电流分别为1mA,10mA,100mA。测量电阻的量程分别为40.00Ω、4000mΩ、400.0mΩ。测量的电压信号通过LM358运算放器放大100倍后经过TLC1549模数芯片传入单片机进行计算处理并在数码管上输出电阻值!
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关键字:毫欧表 压控恒流源
目 录:
一.总体方案设计: 4
二.方案选择: 5
2.1.1 方案一 比较法测电阻: 5
2.1.2 方案二 替代法测电阻: 5
2.1.3 方案三 直流电桥测电阻 5
2.1.4 方案四 伏安法测电阻 6
2.2 压控恒流源方案: 6
2.2.1 方案一 6
2.2.2 方案二 6
2.2.3 方案三 6
三.单元模块设计: 7
3.1 数控恒流源 7
3.2 电压放大模块设计 8
3.3 AD转换与单片机处理 9
3.4 DA转换 9
3.5 按键的输入及数码管的显示输出 9
四.软件设计 11
4.1 主程序流程图 11
5.1 系统实现的功能, 12
5.2 测量电阻方法: 12
5.3 实际测试结果 13
5.4 对测理结果的分析: 15
六.设计总结 16
七.参考文献 17
八.附: 18
8.1 电路仿真原理图 18
9.2 程序: 19
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一.总体方案设计:
采用伏安法测电阻,通以恒定的电流,测量电阻上的电压。因为U=R×I
由于电阻为毫欧,如果电流为毫安的话,则所得的电压值很小,难以通过ADC识别出来。可以采用大电流的方法和把电压信号放大的方法来使ADC芯片识别出来并由通过单片机计算得出电阻值。采用大电流的话,由于很多小电阻无法承受较大的电流,通过电阻的电流较大时,产生的热量也多,会带来较大的误差。所以采用把电压信号放大的方法,把微小的电压信号放大后经过AD转换,把信号送入单片机,然后由单片机计算并显示出电阻值。
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测量范围
测量电流
最大输出电压
电压放大100倍
40.00Ω
1mA
40mV
4V
4000mΩ
10 mA
40mV
4V
400.0mΩ
100 mA
40mV
4V
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上图为测试电阻的范围及测量时的电流:
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二.方案选择:
2.1电阻测量方案
2.1.1 方案一 比较法测电阻:
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在乙图中,K1闭合,K2断开测得U1;K1断开,K2闭合测得U2,使用条件:在乙图中应保证AB间电压恒定。上图中的比较法测量电阻值的阻值非常小时,电阻R0难以选取。并且要用电压表测量两处电阻的电压。其中的导体接触间的电阻也会对测量结果造成一定的误差,并且对电压表的要求高。没有采用此方案。
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2.1.2 方案二 替代法测电阻
步骤:
①K1打开,K2接1,调节R1为最大,电阻箱R0为最大。
②闭合K1。调节R1使、指针指在2/3处,读数。
③K2接2,保持R1不动,调节R-0,使、读数不变。
④RX=电阻箱读数。
条件:被测量的部份电路电流或电压不变。
上图但不适合于测量小电阻。因为电阻箱的阻值一般都较大。测量的电阻精度低。
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2.1.3 方案三 直流电桥测电阻
直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。采用上面的两种方法时要用很多操作需要手动操作,并且对元件选取要求高,是通过数字电位器来改变需要的电阻参数,虽然可以达到数控的目的,但数字电位器的每一级步进电阻比较大,调节困难,需要采用数控电阻,用单片机处理计算杂复并且测量时操作不方便。
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2.1.4 方案四 伏安法测电阻
采用伏安法测量电阻时,恒流源电路产生恒定的电流源通过被测电阻Rx,只需要测量出Rx上的电压大小,然后用Rx=U / I 即可算出电阻的阻值大小。方便单片机进行处理。实际操作起来相对也比较简单。方案四,操作简单,计算方便。精度比方案一和方案二高,但操作和计算比方安三更简单和方案。所以采用方案四伏安法测电阻。
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2.2 压控恒流源方案
2.2.1 方案一
I=U/(R1+R2),若R1R2,则电流I约为I=U/R1;
可以采用一个恒定的电压,然后除以一个大电阻,测试时由时所测的电阻很小,基本上可以看作电流是恒定的。但这种方案测量的电阻阻值越大,电流变化较大,电流精度不高。
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2.2.2 方案二
采用恒流二极管或者恒流三极管,精度比较高,但这种电路能
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