简易自动电阻测试仪的设计

简易自动电阻测试仪的设计

简易自动电阻测试仪的设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
  • 原价: ¥295
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简易自动电阻测试仪的设计

                                   简易自动电阻测试仪的设计

摘要:本设计介绍了一种简易自动电阻测试仪,包括系统的硬件和软件设计。本测试仪以CYGNAL公司的C8051Fxxx型单片机C8051F410构成的最小系统为控制核心,由电阻测量模块,步进电机驱动模块,LCD显示、按键模块,电源电路等模块构成。能够为 100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档进程量程,测量准确度为±(1%读数+2 字);100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。另外本系统还具有具有自动电阻筛选、自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线等功能。
关键词:C8051F 电阻测量 步进电机驱动
1 引言
本次课题要求设计并制作一台简易自动电阻测试仪。能够对100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四个量程档进行测量,测量准确度为±(1%读数+2 字);3 位数字显示(最大显示数必须为 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等任务。根据该题目的要求,我们组设计了以下几种方案并对各方案进行了论证与分析。
2 方案比较与论证
2.1电阻测量方案论证与选择
方案一:电阻—电压转换测量法,采用R/U转换器将被测电阻转换成电压,经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号,由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。
方案二:直接测量法,也叫转换测量法。测量时,把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压,那么再测量流过电阻的电流,根据欧姆定律,这个电流与电阻成正比。因此,我们采用测量这个电压,就可以得到电阻值。直接测量简单快速,但转换后很多因素直接参与误差贡献,比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。
2.2 A/D模块方案论证与选择
方案一:采用专门的A/D芯片来完成电压的采集与转换,在测量速度和精度上都能满足本设计的要求,但是需要额外的硬件,故性价比不高,且增加了系统的功耗。
方案二:采用单片机C8051F410内部有一个12位SAR ADC和一个27通道单端输入多路选择器,该ADC的最大转换速率为200ksps。既能满足设计的要求有可以节省硬件电路开支。
经比较我们采用方案二。
2.3电机模块方案论证与选择
方案一:采用直流电机
直流电机速度快,价格便宜,通过调节电流来改变速度,驱动电路简单,调速范围广,调速特性平滑。但其转距小,带有大负载时很容易堵转;而且由于其速度较快,不易控制,精确度低,不适合应用在本题。
方案二:采用步进电机
步进电机是一种能将电脉冲转化为角位移的机构,通过控制脉冲个数来控制角位移量,通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,其精确度高。通过分析题目要求,步进电机可以达到题目要求的精度,而且价格适中,控制简单。
综上所述,我们决定采用步进电机。
2.4电机驱动模块论证与选择
方案一:采用大功率三极管,二极管,电阻电容等元件
    采用上述元件搭建两个H桥,通过对各路信号放大来驱动电机,原理简单。但由于放大电路很难做到完全一致,当电机的功率较大时运行起来会不稳定,而且电路的制作也比较复杂。
方案二:采用L297+L298驱动芯片
L298N芯片是较常用的电机驱动芯片。该芯片有两个TTL/CMOS 兼容电平的输入,具有良好的抗干扰性能;其输出电压最高可达50V,可用单片机的I/O口提供信号,采用一块L298+一块L297芯片可一驱动一个两相步进电机,电路简单、易用、稳定,具有较高的性价比。而且该电机驱动芯片使用细分方式时能克服步进电机在低频工作时会有振动大、噪声大的缺点。
综上所述,我们决定采用方案二。
2.5显示模块论证与选择
方案一:使用数码管显示
数码管具备数字接口,显示清晰,价格较低,性价比非常高,方便易行能够满足数字及部分符号的显示,但是不能显示字符及绘图,故不能满足本设计的要求。
方案二:采用图形液晶显示
图形液晶屏具有显示质量高,数字式接口,体积小,质量轻,功耗功率小的特点,能够满足数字及图形符号的显示,能够满足本设计的要求。
综上所述,我们决定采用方案二。
目录
1 引言 1
2 方案比较与论证 1
2.1 电阻测量方案论证与选择 1
2.2 A/D模块方案论证与选择 1
2.3 电机模块方案论证与选择 1
2.4电机驱动模块论证与选择 1
2.5 显示模块论证与选择 2
3 分电路设计和论证 2
3.1 电阻测量电路设计 3
3.2 步进电机驱动电路设计 3
3.3按键电路设计 7
3.4电源电路设计 7
3.5液晶显示电路设计 9
  4 系统软件设计 10
4.1 主程序流程 10
4.2 子程序流程 11
5 软硬件系统的调试 12
5.1 主要测试仪器 12
5.2 基本功能测试 13
5.3自动电阻筛选功能测试 13
6 附录 14
7 参考文献 16
 
参考文献
[1] 王松武. 电子测量仪器原理及应用(1).哈尔滨工程大学出版社,2004.
[2] 林占江. 电子测量技术. 电子工业出版社,2007. 
[3] 林占江. 电子测量仪器原理与使用.电子工业出版社,2006. 
[4] 谭浩强. C 语言程序设计(第三版). 清华大学出版社,2005. 
[5] 马忠梅,籍顺心.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社,2003.11. 
[6] 李朝青. 单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社,2005.
[7]寇戈.模拟电路与数字电路.电子工业出版社.2008年07月
[8]周绍敏.电工基础.高等教育出版社.2006年5月
[9]梁洁婷.单片机原理与运用.电子工业出版社.2009年07月
[10]刘金华.单片机实现数据采集[J].自动化技术与应用.2009 年第28卷 
www.bysj360.com  www.bysj360.com/html/4534.html www.bysj360.com/html/4532.html
www.bylw520.net   www.bylw520.net/html/4631.html www.bylw520.net/html/4630.html
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