毕业设计---简易自动电阻测试仪的设计

毕业设计---简易自动电阻测试仪的设计内容摘要：

1 比较与选择 ............................................... 1 二、电路与程序设计 ............................................. 4 电源电路 ................................................. 4 跟随器电路 ............................................... 5 控制电路 ................................................. 6 掉电记忆模块 ............................................. 6 分压法测试电路 ........................................... 7 步进马达驱动电路 ......................................... 9 小电阻测量选择方案三 —— 恒流源注入式（伏安法） ........... 10 电位器阻值变化曲线装置 .................................. 11 三、系统软件设计 .............................................. 12 谢辞 .......................................................... 17 参考文献 ...................................................... 18 1 一、系统方案 方案描述 被测电阻 半周克条电阻步进马达模拟放大电路数据采集系统电源 图 1 系统硬件图 简易自动电阻测试 仪由 5大部分构成：（如图 1） 1）、电源向检测电路提供 +12V,+5V 模拟电源和 +5V 数字电源，模拟地与数字地被光耦隔离。 2）、模拟放大电路有三部分构成，第一部分是 100Ω档的恒流源测阻电路，第二部分是 1KΩ， 10KΩ分压法测阻电路，第三部分是 1MΩ .档的惠更斯桥 I/V 变换测阻电路。 3）、步进马达采用信农 200 步，每步 度。 驱动器采用 A3977 八细分驱动电路。 4）、数据采集系统采用 ATMEGA128L 单片机。 5）、 LCD24064 比较与选择 对于电阻的测试方法，一般可以从以下几个方面入 手： 1)、四线测电阻法：为减少接触电阻对测量结果的影响 ,用一对线通电流 (接触电阻对电 流的测量无影响 ),用另一对线测电位 (通过的电流很少 ,接触电阻对电位的影响可忽略 )。 此方法适用于 10 欧姆以下的小电阻两个电压端两个电流端。 2)、恒流源测电阻法（伏安法）（如图 2） 图 2恒流源测电阻电路 2 照电路分析，运放 6 脚输出应该是 5V，如果是 +5V 的话，三极管就不会导通，电阻RX 上也就没有电流了，运放 6 脚输出 6V，那么三极管的 E 电压就是 （理想状态下三极管的 BE 之间的压降问 ）那么电阻 R 两端的电压为 5V+=,由欧姆定律可以算出电阻 R 流过的电流为 Ie=，所有流过电阻 RX的电流是恒定的，既恒流源，由于三极管 Ie 约等于 Ic，有万用表测出 U0，根据欧姆定律得： R=U0/Ie 制作一个稳定精准的恒流源，使恒定电流 I注入到 RX上。 得到 Vrx。 利用欧姆定律可以算出 RX=Vrx/I。 这种测量方法能最大限度的发挥 ADC 的精度，所以相应的测量量程比较宽。 此外 Vrx 与 RX 成线性关系，计算电阻 RX 方便可行。 适用于测试 10 欧姆以下的小电阻。 方案选择：由于小电阻测量恒压源比较难以稳定，我们选择小电阻测 量用恒流源，大电阻测量用恒压源测量。 3)、分压法（如图 3） 是一种最基本的测阻方法，成本低，测试范围宽泛，但是由于参考电阻精度不高，温度漂移，偏置电源精度等影响，不会有较高的精度。 被测电阻参考电阻数据采集系统跟随器电源 图 3 分压法电路图 4)、惠更斯桥电路测试法（如图 4） 差动放大电源参考电阻被测电阻 3 图 4 惠更斯桥电路法电路图 惠更斯桥电路广泛应用在各种电阻测试场合，适用于电阻类型传感器、 I/V 变换等场合。 电阻桥输出电压与 RX任然为非 线性关系，且只在 RX 与 R比较接近的时候才能得到精确的 RX。 这样测量的量程就非常有限。 在 10 倍量程跨度难以保证 1%精度。 题目涉及到四个量程， 100Ω， 1KΩ， 10KΩ， 1MΩ，基于以下几个方面考虑测试电路的选择： ①对于 100Ω小量程的测试方案可以选择四线测电阻法和恒流源测电阻法，测试 10欧姆以下的电阻时候为了测试精度我们需要采用四线方式 ,但是在 10 欧姆以上的电阻我们一般不采用四线方式 .一般测试表笔电阻为０．０５欧左右，采用四线方式可以有效的抑制线阻．四线并不麻烦．四线采用四线表笔测试就可以了。 如果采用多点 扫描方式四线的扫描速度要比二线明显慢很多。 所以，在 100Ω量程档位采取恒流源测电阻法。 ②对于 1KΩ， 10KΩ量程的测试方案选择分压测电阻法是最优的。 ③对于 1MΩ .量程的测试方案选择惠更斯桥 I/V 变换测阻电路。 可以减少由于大电阻的积分效应，增加测试速度，达到 10。