大学生电子设计竞赛-基于51单片机的电阻自动测试仪

大学生电子设计竞赛-基于51单片机的电阻自动测试仪内容摘要：

围是 ≤ Vin≤ Vss；使能信号输入电压范围：低电平范围是－ ≤ Vin≤ （控制 信号无效），高电平范围是 ≤ Vin≤ Vss（控制信号有效）；最大功耗是 25W（温度 T＝ 75℃时）；正常工作温度是－ 25℃～＋ 130℃；驱动板尺寸 :60mm 54mm；驱动板重量： 32g；其他扩展为特设电流反馈检测接口、控制方向指示灯、上拉电阻选择接口、逻辑部分板内取电接口。 如图 5所示 图 5 L298N 驱动模块 10 液晶 模块 12864 液晶模块，是 128*64 点阵液晶模块的点阵数简称，接入一个 2K 的可调电阻。 为了使它与单片机连接起来，受单片机的控制。 我们了解了 12864 的所以引脚的具体作用。 1脚 GND 电源地； 2脚 5V的 VCC ； 3 脚 VO 亮度调节 1，与 10KΩ电位器的可调端连接； 4脚 D\I 数据 \指令选择，高电平为数据，低电平为控制指令； 5 脚 R\W读写操作，高电平为读数据，低电平为控制指令； 6 脚 E 读写使能端，下降沿锁存； 7脚 D0数据总线； 8脚 D1 数据总线 ； 9 脚 D2数据总线； 10 脚 D3数据总线； 11脚 D4数据总线； 12脚 D5数据总线； 13脚 D6数据总线； 14脚 D7 数据总线； 15 脚 CS1 片选，高电平选择左屏； 16 脚 CS2 片选，高电平选择右屏； 17 脚 RES 复位，低电平有效； 18 脚 VEE 亮度调节 2，接 10KΩ电位器固定一端，另一端接地； 19 脚 VCC 背光电源 5V； 20 脚 GND 背光电源地 0v。 了解了它的引脚分别跟单片机怎样相连，就很方便控制它了。 如图 6所示： 图 6 12864 液晶模块 +5V 恒压源模块 在方案比较中已经把输出 5V 的恒压源模块说明了，在此就不再说。 如图 7所示： 11 图 7 恒定输出 5V 的电源 自动换挡模块 在方案论证中也已经阐述，我们使用继电器实现自动换挡功能。 如图 8所示： 图 8 继电器自动换挡 AD 模块 在方案论证中也已经阐述，我们使用 ADC0804 实现模数的转换。 如图 9所示 12 图 9 ADC0804 电路 软件设计 简易自动电阻测量仪 的软件重要任务就是对 AD采样返回的数据进行适当的计算，把它对应的电压 字送到 STC89C52RC0 模块中，并把电阻值、档位选择、筛选结果等信息 在液晶上显示出来。 ADC 的任务是对电阻的变化 最终引起电压变化的模拟量进行采集。 软件流程图如下： 13 图 10 软件设计流程图 3 系统理论分析与计算 电阻测量 的 分析 电阻测量 原理 电阻的 测量是 通过分压来测量 的 ,根据题目要求 我们要测的电阻 测量量程为 100Ω 、开始 单片机、液晶、继电器初始化 测量方式 手动 选 档 自 动 选 档 调用调节各子程序进行转化 显示在液晶上 STC89C52RC 14 1kΩ 、 10kΩ。 测量准确度为177。 （ 1%读数＋ 2字）。 并且我们要实现 电阻 100Ω 、 1kΩ 、10kΩ三档量程的自动转换功能。 测电阻的具体方法 内接法和外接法：伏安法测电阻的原理是：用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，利用部分电路欧姆定律 I=U/R 算出待测电阻的阻值。 用伏安法测电阻有两种测量电路，图 11（甲）中的接法叫电流表内接法，图 1（乙）中的接法叫电流表外接法。 实现自动转换功能，我们采用分压法来测量待测电阻 R2。 公式：U={R2/(R1+R2)}*5V。 误差原因：由于电流表和电压表接入后对电路的影响，不管采用内接法和外接法都会产生测量误差 .内接法的误差是由于电流表的分压作用，使得电压表的测量值大于待测电阻两端电压的实际值，导致待测电阻的测量值大于实际值 . 外接法的误差是由于电压表的分流作用，使得电流表的测量值大于通过待测电阻电流的实际值，导致待测电阻的测量值小于实际值 .根据分压测试 电阻测试的方法 我们用的是伏安法测电阻，它的原理是 根据部分电路欧姆定律。 控制电路的选择有两种： 限流电路 和 分压电路。 限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻 值，以达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。 其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。 分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引出导线。 其输出电压由 ap 之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。 在下列三种情况下，一定要使用分压电路：一 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 二 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 三 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。 4 测试方案与测试结果 测试方案 硬件测试 硬件电路测试。 用万用表检测整机电路是否存在短路或者断路，经检测后再接上电源，用万用表测量电源部分的各个输出电压值，经调试正常后方接到各部分电路。 在确保硬件电路连接正确后，将 STC89C52RC 单片机连接在电路中，通电进行软件调试。 将显示三位数、电机控制、自动换挡显示阻值波形程序烧录到 STC89C52RC 单片机中，结合 LCD12864 液晶显示器上显示的数据观察分析是否能自动换挡以及显示电阻的波形情况 硬件软件联调 根据电路中待测电阻产生的误差，为了减小误差。 我们先通过调节硬件，看 硬件是图 11 Rx （甲） V A Rx （乙） V A 15 否存在不足之处，慢慢优化电路，再通过调整软件程序，来进一步减小误差。 测试条件与仪器 测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。 测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。 测试结果及分析 测试结果 (数据 ) 测试结果如下表所示： 串入电阻 计算电压 完成测试 加跟随后 加 A/D 后 显示值 0 0 A 0 20 33 60 75 100 100 测试分析与结论 根据上述测试数据， 我们 由此可以得出以下结论： 当测量元件参数过大或过小时，测量误差将随之增大。 我们采用的是分压法来测量元件， 当所测得到的电压 就是待测电阻分得的电压 系统各元件自身精度影响该仪器的精度。 这些因素都形成了器件测量的误差和限制了测量范围。 综上所述，本设计达到设计要求。 四 、 总结 经过紧张的四天三夜的奋力拼搏，通过协作，团结 互助，终于完成了本系统。 系统中采用的低功耗器件主要是 TI 公司大学生计划赞助的高性能模拟器件（例如 ADC）和STC89C52RC 单片机。 这些芯片优良的性能和较低的功耗使接收点易于设计。 本系统利用 STC89C52RC 单片机为控制系统， 结合 5V恒压源为核心， 硬件与软件相结合，完美地实现了题目提出的指标。 在系统设计过程中，力求硬件电路简单，充分发挥软件编程灵活的特点，来满足系统的设计要求。 电路进行调试的整个过程中，我们遇到了很多问 题，但是都被我们一个个解决，让我们 产生 “柳暗花明又一村”的感觉。 我们发现 有时候，遇 到了问题，不要太局限于电路的局部，这样反而会阻碍你发现问题，而要用系统的眼光去看待问题，综合考虑各个方面的因素。 在这期间，我们学会了调试电路与科研时的那种态度，这些经验也许是在 16 永远在课堂上永远需不到的。 我们三位队员不仅增强了实践的能力和团队合作的精神，而且还懂得了理论和实际是密不可分的。 这些将会对我们以后的学习、工作起到很大的作用。 当然，我们这次的设计还存在着一些不足之处，恳请各位评委老师批评指正。 最后 ，十分的感谢学校老师的培养和全国大学生电子设计竞赛组委会给予我们这次锻炼的机会。 祝各位专家和 老师工作 顺利、万事如意、合家欢乐。 参考文献 [1]李广弟 .单片机基础 .北京 :北京航空航天大学出版社 [2]郭天祥 .51 单片机 C 语言教程 .北京 :北京电子工业出版社 ， [3]童诗白。