2011全国电子设计大赛论文G题此作品获全国二等奖.doc

简易电阻测量仪（G题） 摘要：随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的的适应范围越来越广泛，而且智能化逐渐替代旧版产品，在应用中我们常常要测量电阻的大小，因此设计更加可靠，安全，快捷的电阻测量仪，具有极大的现实必要性。本系统由STC89c55单片机作为数据处理和控制核心，通过单片机，经过待测电阻Rx后，由仪表放大器OP07采样并放大Rx两端电压，再经TLC2543转换送回单片机，进行欧姆定律处理计算，并在12864液晶上显示。该测量仪可直接从LCD液晶上读出所测得的电阻值，测量范围为1Ω～10MΩ测量精度高达±1%，通过单片机的计算测量结果，并通过12864LCD液晶屏显示数据。从而实现电阻的测量和显示。通过实际检测，不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率也高于一般电桥。 关键词：STC89c55单片机 TLC2543 AD转换 LCD液晶屏 运放OP07 1 方案选择与论证 １.1 电阻测试方案比较 电阻测试仪的比较可有多种方案完成，例如利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电桥检测法. 方案一：可编程逻辑控制器(PLC) 应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但 是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高，且对其应用较生疏。 方案二：采用RC振荡回路，通过测量频率来计算相应的阻值，测量范围较宽，但振荡回路受外界干扰较大，测量精度较低，测量误差不易控制。 方案三： 采用恒压源分压法，通过测量电压值，采用电压比例计算R值，该方案电路稳定，受外界影响小，测量精度高，且范围较宽，另一方面便于使仪表实现自动化，而且设计时间短，成本低，可靠性高。 综上所述，系统将采用方案三，采用恒压源分压法，更为简便可行，节约成本。 1.2 AD转换方案 方案一： 采用ADC0832 ADC0832是串行接口的8位A/D转换器，双通道A/D转换，输出输入电平与TTL/CMOS相兼容，最高转换时间为32US，体积小，使用简单，价格便宜，但分辨率较低，难以满足测量需求。 方案二：采用12位AD芯片TLC2543，TLC2543为12为串行模数转化芯片，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转化过程，最高分辨率达4096，在输入电压为0---5V时，电压精度可达到1.2mv。由于采用串行结构，能够节省51单片机的IO口资源，价格适中，外围电路简单等，稳定可靠。在仪表仪器中有广泛的应用。 经比较系统选用方案二 ，使用高精度的TLC2543，能够在电路中很好的完成本次系统要求。 1.5量程切换方案 1 可采用硬件编码或选码开关选择，但此法硬件电路较复杂，造价偏高且使用不便。 2才用软件编程计算自动选择档位量程，造价很低电路简单，自动转换操作简单等。 所以选择方案2 。 1.6 单片机方案 在整个电路中，电阻计算和显示，量程的自动换等复杂任务的处理都要依靠单片机来完成，所以采用一款我们熟炼，可靠，高性能的单片机，是保证我们完成整个任务的基石，在众多优秀芯片中ATMEL公司的AT89Sxx系列和STC89Cxx系列较好，他们都采用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全 。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器，在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用，且价格相比同类产品非常便宜，具有很高的性价比功能强大、应用成熟，但ATMEL储存ROM较小需要外扩，STC89c55R+满足要求且速度比ATMEL要快可以更好的完成任务。 所以在系统我们采用我们常用的高性能CMOS8位微控制器STC89c55R+ 。 1.7 数据显示方案 方案一：采用字符型LCD1602液晶显示器。微功耗、尺寸小，超薄轻巧，价格便宜，但显示信息量较少，仅限于字符，不能显示图形，难以满足设计需求， 方案二：采用无字库LCD12864，12864是128*64点阵液晶模块，控制器为 KS0108或兼容 ST7920 T6963C 。12864显示信息量大、字迹清晰、稳定，美观、视觉舒适低功耗，能够显示图形。 系统选择方案二，可以用中文LCD2864液晶进行丰富的菜单显示，使整个控制系统更加人性化。 2 论分析与计算 2.1 电阻测量原理 分压即电阻串联分压，在电路中被测电阻Rx将和一个高精度的已知基准电阻R2串联，在两个电阻的两端加一个已知的恒定电压V，设Rx两端的电压为V1，R2两端的电阻为V2，根据欧姆