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1、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100、1k、10k、10M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
2、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AbstractThe design on the basis of the subject demand produced a simple automatic resistance tester, capable of measuring 100 Omega Omega, 1K, 10K, 10M Omega Omega fo
3、ur profile at different range, and realizes the automatic conversion range before the third, while automatically display a decimal point and unit. Based on these requirements, after discussion, decided to use the 555 multivibrator circuit resistance parameters are transformed into frequency, frequen
4、cy of F SCM is easily handled the digital quantity, a high measuring precision, on the other hand, so easy to realize automation of instrumentation, and chip microprocessor application system has higher reliability. Through the input of single-chip AT89C51 control relay to control the tested RC osci
5、llating circuit frequency automatic selection, input / output control using the keyboard input control circuit, LCD12864 display system and an alarm control circuit, can achieve a very good all. Microcontroller having programmable, hardware description of the function can be completely realized in s
6、oftware, on the other hand, so easy to realize automation of instrumentation, short design time, low cost, high reliability.Keywords: single chip AT89C51 555 multivibrator circuit relay automatic range switching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
7、-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- 11 -附录1: 主要元器件清单- 11 -附录2：程序清单- 12 -附录3：实物图- 22 -浙江科技学院自动化单片机课程设计一、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
8、，量程分别为100、1k、10k、10M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
9、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 万用表测电阻方案二：把电阻转换成频率信号 f ，转换的原
10、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： 控制部分主芯片采用单片机AT89C51；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；通道选择部分
11、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； 显示部分是通过LCD12864、二极管指示灯及按键选择测量电路。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
12、I/O接口的自动识别量程，来实现自动测量。（2）原理图图2-5 LM555振荡电路第三，通道选择部分- 3 -（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”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 （2）原理图图2-6 继电器自动选择第四，显示部分（1）分析说明：使用12864液晶显示屏,具有画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点，可以显示4行字，符合本次设计任务的要求。（2）原理图图2-7 12864
13、显示三、设计实现3.1 测量电路设计根据题目要求，采用555多谐振荡电路，将电阻量转换为相应的频率信号值。考虑到单片机对频率的灵敏度，具体的讲就是单片机对10HZ10KHZ的频率计数精度最高。所以要选用合理的电阻和电容大小，同时又要考虑到不能使电阻的功率过大。所以首先要确定对应档位时适合的频率，然后在确定电阻或电容值，从而算出4个电阻和电容的值以及对应频率范围。电阻的测量采用“脉冲计数法”，如下图所示由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1，得出：
14、即，求出Rx表3-1 振荡测量电路对应量程参数档位电阻R1电容C1频率范围0100R1=200 C1=4.7uF7661543HZ1001KR2=15KC2=10nF84879492HZ1K10KR3=20KC3=10nF36066568HZ10K10MR4=10M C4=4.7pF1093016387HZ3.2 通道选择电路设计利用实现测量CD4052类别的转换，CD4052是差分4通道数字控制模拟开关器件，有A0和A1两个二进制控制输入端和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止电流。表3-2 CD4052真值表INHIBITBA0000x,0y0011x,1y0112x,2y0113x,3y1xxNone该电路通过CD4052双向模拟开关控制量程的自动切换，直到进入适当的量程为止。电路流程图如下：检测被测电阻阻值RC振荡转换电路调用量程判断程序CD4052开关最高量程吗？超量程吗？升量程降量程超载报警图3-3量程自动转换流程图注：实际测试时由于CD4052出现问题，我们改用继电器实现量程转换，但原理相同。3.3 控制电路设计本设计使用单片机为核心部件，来控制换挡以及显示。以下是单片机管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P
