毕业设计---简易自动电阻测试仪

毕业设计---简易自动电阻测试仪内容摘要：

R11电压升高， TL431 就会动作而使它的阴阳极的电流大幅增加（分流三极管的偏流电流），最终结果是使 R11 的电压回到 为止。 因为三极管的基极偏流电流大小是很小的，它的微小变化就会带来其发射极电流的大变化，所以基极电流的变化对恒流大小的变化可以忽略不计的。 所以这样的电路其输出电流几乎不受输入电压的变化影响的。 而经过 R11 的电流则由 I=， 当 R11固定时， I 就会不变，从而实现恒流。 而继电器 K5 则是由单片机控制，当 P10 给一个低电平，三极管 Q4集电极与发射集开通，继电器吸合，起到了控制的作用，而 LM353 跟随器跟随一级，而跟随器具有具有较高的输入电阻和很低的输出电阻，它能缓冲，可以将前后两级隔开，让前级不受后极负载大小的影响，能保持前级的放大倍数性能不变 ，从而达到精确度的要求。 + 5VR620K12348N 2AL M 35 3+ 5V 5VV O 3R 11510Q190 1 4 K5D1D I O D ER 12100Q4P 10+ 5VT L 43 1R E S 图 7 100Ω档工作原理 图 9 10MΩ 档工作原理分析 如图 8 所示 , TL431 一脚产生 电压 ， 而待测电阻 Rx 经过 R35 和 R36 分压后，得到的一个分压值经过继电器的吸合通过跟随器 LM353，由跟随器的 7脚输 VO2 至单片机进行 A/D转换。 而并联在继电器上的二极管起到了保护作用， 一般继电器线圈匝数较多，在释放瞬间会产生一个较高电压的感应电动势，这个电动势对驱动三极管有威胁，并联在线圈两端的二极管就是短路这个感应电动势的，避免击穿驱动管。 当 P10 给一个低电平，三极管 Q4 集电极与发射集开通，继电器吸合，起到了控制的作用，而 LM353跟随器跟随一级，而跟随器具有具有较高的输入电阻和很低的输出电阻，它能缓冲，可以将前后两级隔开，让前级不受后极负载大小的影响，能保持前级的放大倍数性能不变，从而达到精确度的要求。 657N 4BL M 353+ 5VR 34 2K R 35 1MR 361MV O 2K8D410100Q5P 10+ 5VR E ST L 43 1 图 8 10MΩ档工作原理图 1K、 10K 档工作原理分析 如图 9所示 ,当 TL431 的一脚稳压一个 ，当 Rx 阻值确定的情况，单片机通过 A/D值的识别，控制继电器的吸合来控制档位的选择，同时 R R2 和 Rx 并联分压或者 RR4 和 Rx 同时也是并联分压，分别决定着 1K档和 10K 档，而 LM353 同时还是起着跟随的作用。 10 R110KR210KR3100 KR4100 K231X1T L 43 1R71K+ 5VR520k+ 5V 5VC1104C5104C 1022u FC 1122u FV O 112348 L M 2AL M 35325S 1BR E L A Y25S 1BR E L A Y 图 9 1K、 10K档工作原理图 电机驱动模块原理分析 如图 6所示， 在步进电机驱动模块中，采用了带 光耦隔离，抗干扰能力强 的 TLP521作为隔离电流保护芯片，其中 L297 的 17 脚通过给高低电平来控制步进电机的正反转，而 18脚为步进时钟输入端，控制每个步数的时间增量， 19 脚 步进电机的半步或者整步的选择， 10 脚为使能控制端，来控制电机的启停，而经过 内部 包 含 4 信 道逻辑 驱 动 电 路、高压、大电流双 H 桥 式驱动器 L298 来控制电机的正反转 （如图 10）。 其中图 6 上的 8个二极管起着续流保护的作用。 图 10 L298 内部原理图 11 系统软件设计 软件系 统总流程图及设计思路说明 如图 11 所示 ， 在所有程序初始化后，刷新液晶显示区，然后进行键盘读取，进而判断按键是否有按下，若是 ， 则执行键功能 ； 否则直接进入 AD 值存储转换，继而根据 AD值换算成电阻值，最终根据条件筛选电阻档位 ，一轮循环后，重复进入液晶显示区进行周而复始的循环。 初 始 化刷 新 液 晶 显 示 区键 盘 读 取是 否 有 按 键 按 下 执 行 键 功 能转 换 存 储 A D 值根 据 A D 值 换 算 成 电 阻 值根 据 条 件 筛 选 电 阻 档 位是否开 始 图 11 软件系统总流程图 12 软件各功能模块的流程图设计 如图 12 所示，在单片机启动控制之前，给各个模块事先均给予初始化，其中包括AD 初始化、时钟初始化、液晶初始化、模 式初始化、步进电机初始化等。 而进入按键控制中；如图 13 首先进行按键初始化，并且扫描按键并读取键值，然后进行按键的德判别，看是否在 0到 9之间，若是，则显示数字值，然后退出；若不是，则进入功能值选择，并且进一步判断是否大于功能值，若是则退出，若不是，则进入执行相应的功能，然后退出。 初 始 化A D 初 始 化时 钟 初 始 化液 晶 初 始 化模 式 初 始 化步 进 电 机 初 始 化结 束开 始 图 12 各初始化模块流程图 图 13 按键程序流程图 按键扫描按键并读取键值键值是否属于 0 ~ 9数字值功能值是否大于功能上限值是否是否 执行相应功能开始退出 13 自动量程切换过程中，如图 14所示首先程序进 入自动切换模式，在初始化后，先对10MΩ 的 AD值读取、判定，若 AD 值比最小值小，则切换到 10KΩ 档位，若否，则确认存储量程并刷新显示， 10KΩ 、 1kΩ 、 100Ω 亦进行判断，最终程序结束。 自 动 切 换 量 程切 换 至 1 0 M Ω 档读 取 A D 值A D 值 比最 小 值 小切 换 至 1 k Ω 档读 取 A D 值切 换 至 1 0 k Ω 档读 取 A D 值A D 值 比最 小 值 小切 换 至 1 0 0 Ω 档读 取 A D 值确 认 存 储 量 程并 刷 新 显 示A D 值 比最 小 值 小是否是否是否开 始结 束 图 14 自动量程切换程序流程图 14 5 安装与调试 硬件安装调试过程 PCB 板 制作好后，用万用表检测线路连接是否完好，焊接元件的时候是否有虚焊、少焊 、 短路；单片机电路板接上 5V 电源，写一个 LCD12864 程序测试单片机有没有电 压输 出， LCD12864 液晶屏是否可用；异步电机接上 12V 电源，看是否可以带动 电位器的转动；采样电路 9V 电源，测试继电器是否会完全吸合或断开；各个模块的电源地 是否要公共，各个 I/O 口连接是否错误。 软件调试过程 软件部分需要调试的主要是要改变软件中的精确 AD 值与电阻值的关系，我们考虑了电阻值与电压值不是线性关系，所以我们采取了用查表的方式，在这过程中，我们用电阻箱从 1Ω～ 10MΩ进行了阻值与 AD 值关系的测量。 故障分析 软件部分只要我们测得的电阻值与 AD 值 准确，以及输入时的正确，就没 什么错误，若出现了错误只要稍微的改正即可。 因此根据这种方案设计的自动电阻测量仪的主要故障出现在硬件部分，硬件的原理的设计、元件本身的误差、输出电压值的是否符合单片机的要求、制板的工艺等等，都是很难修正的，所以在这过程中，我们不断的在改正这些硬件上的问题，以达到最大的准确值以及精确度。 15 6 总结 和感谢 通过毕业设计使我认识到了 理论知识与实践 的重要性，。