基于AT89S52单片机自动电阻测试仪的设计
摘 要 :本简易电阻自动测试仪采用AT89S52单片机为核心控制器，利用伏安法测电阻的测量方法，将测量的电压值通过模数转换模块AD7705转换成数字信号，将数字信号输入AT89S52单片机进行处理，完成电阻测量功能、自动换挡和筛选功能、电位器阻值变化曲线测试的功能。再通过单片机与显示模块的连接，显示测量结果。
关键词：电阻自动测试仪、AT89S52、电阻测量功能、自动换挡、曲线测试、AD7705
一、引言
自动电阻测试相对于手工测试的优点有很多，优化测试速度：可非常快速的运行上万条记录；提高准确性、稳定性：可以不为外界因素干扰，准确运行测试用例；确定性：能真实快速搭建测试环境，测试数据，重现缺陷；提高工作效率：一边运行自动化测试，一边准备测试报告；测试环境搭建：可以结合多种编程语言及技术协助搭建测试环境，防止手工测试重复劳动，如批处理技术；提高技能：可提高测试人员技能，同时提高对测试的兴趣，防止对手工测试感觉枯燥。
数据处理方面的优点有，测试数据：自动化测试工具可以根据需要，准备大量的测试数据；数据处理：测试结果有时需要再进行相应的数据处理；用例准备：可以使用相关脚本技术准备大量的测试用例。
自动电阻测试的发展必将大大提高电阻的测试效率和准确率，使电子产品的的制作更加方便，减少在这上面的人力资源，将来必将影响整个电子行业。
二、方案论证
2.1方案论证与比较
2.1.1测试方案对比
方案一：交流电桥测量法。交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗 Z1、Z2、Z3、Z4，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡的条件是
Z1*Z2=Z3*Z4
此条件显示交流电桥不同于直流电桥：首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡；其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。
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。
方案三：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。
方案四：恒流源测量法，该方法是给待测电阻提供一个恒定电流，利用单片机的 AD 采集其两端的电压来确定其电阻值。此种方法简单易行，但是由于电阻变化范围是100Ω~10MΩ，电压变化范围太大。
综合考虑，选择方案三。
2.2.2单片机控制系统方案设计对比
方案一：使用 AT89S52单片机作为系统的控制核心。单片机具有体积小，片上资源丰富，使用灵活，易于人机对话，是采用CMOS工艺的8位单片机，与AT89S51完全兼容，有较强的指令寻址和运算功能等优点，但是该单片机是8位机，运行速度比较慢，功耗较高
方案二：使用 STC12C5A32S29单片机作为系统的控制核心。STC12C5A32S29具有体积小，片上资源丰富和 I/O口多可复用的优点，最重要的是STC12C5A32S29是16位机，具有超低的功耗，而且本身集成8路10位的ADC，这是其他控制器不可比拟的优势，但是由于这种单片机的使用不是很熟练，使用起来存在很多弊端而AT89S52已经满足我们的要求。
在此系统中，我们经过细致的思考，最终选择了方案一，用AT89S52作为整个系统的控制与计算中心。
2.2.3信号采集模块对比
方案一：可以使用555振荡器，通过555振荡器测试不同阻值被测电阻时产生不同的脉冲，将所获得的脉冲信号送至单片机，通过单片机内部软件对脉冲信号的处理，将所测值显示在液晶显示屏上。
方案二：设置恒流源电路，当测试被测电阻时，产生对应的电压值，然后使用A/D转换器AD7705集成块完成A/D转换，将所获得的数字量送至单片机，通过软件对数字量的处理，将所测值显示在液晶显示屏上。
综合考虑系统的各项性能，最后我们考虑采用方案二。
2.2.4档位选择模块对比
方案一：选用晶体二极管作为开关元件。二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关，利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。用二极管作为开关作为档位的选择开关，采用单片机控制二极管的开关实现对档位的选择。
方案二：采用选择器CT74LS151集成块实现对不同档位的选择。当单片机检测到所测电阻阻值大于所选档位时自动控制选择器CT74LS151实现对适当档位的选择。
方案三：采用继电器作为档位开关控制，继电器是一种电控制器件。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）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流的一种“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。采用4个继电器分别控制不同电阻测试档位。控制系统由单片机系统控制。
综合考虑设计的精确性和可操作性，我们决定采用方案三
目录
一、 引言 1
二、方案论证 1
2.1方案论证与比较 1
2.1.1测试方案对比 1
2.2.2单片机控制系统方案设计对比 2
2.2.3信号采集模块对比 2
2.2.4档位选择模块对比 2
2.2.4显示模块对比 3
2.2.5电机驱动模块对比 3
2.2.6电源模块对比 3
2.3各模块方案确认 3
三、硬件电路设计 4
3.1程序流程 4
3.2模块电路介绍 5
3.2.1 电源模块 5
3.2.2 单片机与键盘控制 5
3.2.3 电机驱动电路 8
3.2.4 A/D采样模块 8
3.2.5 档位切换电路 11
3.2.6 数据显示 12
四、系统软件设计4.1 程序机构说明 14
4.2 程序流程图 15
五、测试及结果分析 16
5.1 测试原理 16
5.2 测试方法 16
5.3 测试仪器 16
5.4 测试结果 16
5.5 测试分析 17
5.6 测试结论 17
六、 附录 18
6.1 原理图 18
6.2 程序 18
七、 参考资料 34
参考资料
[1] 杜伟略，刘雨棣，《单片机接口技术》 西安电子科技大学出版社.
[2] 邓木生，周红兵，《模拟电子电路分析与应用》[M].北京：高等教育出版社，2008.
[3] 邓木生，周红兵，《数字电子电路分析与应用》[M].北京：高等教育出版社，2008.
[4] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.《80C51单片机实践与应用》[M].北京：清华大学出版社，2002.
[5] 张国勋，《缩短AD7705A/D采样程序时间的一种方法》［J］. 《电子技术应用》，1993，第一期.
[6] 刘修文.实用电子电路图集.北京.中国电力出版社，2005
[7] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练.北京.北京航空航天大学出版社，2007.2
[8] 王昊，李昕.集成运放应用电路设计360例.北京.电子工业出版社，2007.1
[9] 邓木生、周红兵 《数字电子电路分析与运用》 高等教育出版社
www.bysj360.com www.bysj360.com/html/4540.html www.bysj360.com/html/4539.html www.bylw520.net
www.bylw520.net/page.asp?id=37 www.bylw520.net/html/4641.html www.bylw520.net/html/4638.html
