大学生电子设计竞赛设计报告_简易自动电阻测试仪.doc

. . PAGE eord完美格式 简易自动电阻测试仪 （G题） 设计报告 参赛学校：常州机电职业技术学院 作者：朱化吉 冯海涛 骆翠玲 简易自动电阻测试仪 摘 要 该简易自动电阻测试仪可实现对电阻的自动测试功能，具有自动电阻筛选功能,并能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线。 根据选题要求，该测试仪以AT89C55为核心，结合键盘、显示、程控放大器、A/D、步进电机控制器等外围电路，较好地实现了要求的功能。测量量程为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档。测量准确度为±（1%读数＋2 字）。3 位数字显示（最大显示数为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。 具有自动电阻筛选功能。即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。设计并制作了一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置，曲线各点的测量准确度为±（5%读数＋2 字）,全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。 关键词：单片机，电阻测试仪，自动量程转换，自动电阻筛选 1 方案的选择与论证 系统框图如图1所示： 步进电机控制模块键盘设置模块显示模块电阻测量模块 步进电机控制模块 键盘设置模块 显示模块 电阻测量模块 图1 对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案： 1.1 系统控制模块 方案一：FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口等功能。这种方案的优点在于系统结构紧凑、速度快，而且可以使用的I/O口线很多；缺点是FPGA的设计与调试与单片机相比比较繁琐，调试的效率比较低，不够灵活。 方案二：单片机方式。使用单片机也可以完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口功能。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛，调试的效率也比较高。 基于以上分析，拟选用方案二。本设计选择AT89C55单片机。 1.2电阻测量方案的选择 方案一：使用模拟开关对不同的标准电阻进行量程切换。由于模拟开关器件的内阻影响，在测量阻值较大的电阻时，会产生较大的误差。 方案二：使用程控放大器进行量程切换。与第一种方案比较，该方案测量误差较小，具有明显的优点。因此，我们选择了第二种方案。 1.3 显示模块的选择 方案一：使用传统的数码管显示。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低、易于维护、精确可靠、程序编写容易、操作简单等特点。但在本设计中所需显示的状态较多，信息量比较大，并且需要显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线，数码管不能完成该曲线显示功能。 方案二：使用液晶屏显示。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。在本设计中所需显示的状态较多，信息量比较大，并且需要显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线，该曲线显示功能由液晶显示屏非常适合。 本设计选用方案二，使用液晶显示屏进行显示。 2 系统的具体设计与实现 2.1 总体设计思想 根据题目的要求，我们经过仔细分析，充分考虑各种因素，制定出了整体的设计方案：以单片机AT89C55为核心，完成以下几个方面的功能：键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口。设计充分运用了AT89C55的各个接口，减少了模块调用，也使系统更为可靠。系统组成及原理框图如图2所示。 功能与状态显示液晶显示模块菜单选择功能设定键盘设置模块步进电机控制模块单片机AT89C55 功能与状态显示 液晶显示模块 菜单选择 功能设定 键盘设置模块 步进电机控制模块 单片机AT89C55 A/D转换程控放大器测试电源输出标准电阻 A/D转换 程控放大器 测试电源输出 标准电阻 待测电阻 待测电阻 电压跟随器 电压跟随器 图2 2.2 理论分析与计算 2.2.1 电阻测量原理 将测试直流电压加在标准电阻和待测电阻上，所得电压经过电压跟随器缓冲隔离，送到程控放大器放大。程控放大器放大得到的结果经过A/D转换，送到单片机AT89C55中，单片机根据所得到的A/D转换电压值，计算出所测量的电阻值。 2.2.2 自动量程转换与自动电阻筛选功能 单片机通过控制程控放大器的放大倍数，完成自动量程转换。当被测电阻较小时，A/D转换器前端所得到