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1、简易自动电阻测试仪摘要：简易自动电阻测试仪（G 题）【高职高专组】一、任务设计并制作一台简易自动电阻测试仪。二、要求1基本要求（1）测量量程为100、1k、10k、10M四档。测量准确度为（1%读数2 字）。（2）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。（3）100、1k、10k三档量程具有自动量程转换功能。2发挥部分（1）具有自动电阻筛选功能。即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。（2）设计并制作一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化
2、曲线的辅助装置，要求曲线各点的测量准确度为（5%读数2 字）,全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。辅助装置连接的示意图如图1 所示。（3）其他图1 辅助装置连接示意图三、说明1在辅助装置中，要求电位器为4.7k 旋转式单圈电位器, 并规定采用线性电位器。2要求电位器的三个端子作为测试端子引出。一、系统方案本系统主要由测量模块、数模转换模块、控制显示模块，驱动电机模块，下面分别论证这几个模块的选择。1.1测量模块的论证与选择方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将被测电感串入电路或将电容并入回路中进行测量。但谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。由于测试频率不固
3、定，测试速度也很难提高，误差就很难达到要求。方案二：伏安法测量R,它的测量原理来源于阻抗的定义。即若已知流经被测阻抗的电流，通过A/D将被测阻抗两端的电压的模拟量转化为数字信号送入单片机，可得被测电阻两端的电压，则通过欧姆定律可得到被测电阻阻值。此方法原理简单，外部硬件较少，便于操作。方案三：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
4、都能同时满足达到平衡的条件。 综合比较以上三种方案，我们选择方案二。1.2 A/D模块方案论证与选择 该ADS7816是12-bit, 200kHz采样模数转换器数字转换器.它具有低功耗操作具有自动关闭电源，同步串行接口和一个差分输入.该参考电压年龄可以多种多样，从100mV到5V,与对应从24V对应分解到1.22mV.低功耗，自动断电等优点。特别是它是12位的模数转换器，可以更好的进行量化，提高了对被测电阻电压采样的精度，故我们选择ADS7816作为A/D模块。1.3 控制系统的论证与选择 核心控制部分我们选TI公司生产的低功耗MCU MSP430，它是一种基于RISC的16位混合信号处理器
5、，超低功耗架构与高度灵活的时钟系统可显著地延长了电池的寿命:0.1UA RAM保持模式;1UA RTC模式;100UA/MHz。集成型智能外设：众多的高性能模拟与数字外设可大幅度的减轻CPU的工作量。基于以上优点，它完全可以满足对整个电路控制的要求，故我们决定选MSP430作为控制核心。1.4 电机模块 考虑到编程的复杂，以及没有合适的电机，故本次没做这一部分。1.5显示模块论证与选择二、系统硬件电路设计2.1系统的整体设计本简易自动电阻测试仪采用了TI公司的单片机MSP430。该系统主要包括电阻测量模块，LCD显示、按键模块，电源电路等功能模块。基于上述各方案的论证与分析，我们确定了最终方案
6、。系统的总体结构框图如下图：电源供电模块液晶显示单片机最小系统模块按键模块电阻测试模块系统总体框图2.2电阻测量硬件电路设计如下图，本方案通过串联分压法来测量Rx的电阻，当刚开始测量时，有单片机给J1端一个高电平使得三极管T1导通，此时继电器RL1通电吸合使得R1与Rx导通，此时ADS7816将Rx的模拟电压转换为数字电压送入单片机，单片机就可以读出Rx的电压。将Rx 电压送入比较器的正输入端，在R9和P1的支路中，调节P1，是其值与R9完全相同，这样便得到了电压比较器的基准电压为2.5V，当Rx的电压小于2.5V时，比较器输出低电平到单片机，单片机不给J1、J2、J3、J4信号，通过公式:由
7、Ix=Ucc/(Rx+Ri) ， (i=1,2,3,4)而Rx=Ux/Ix化简得Rx=Ux*Ri/(Ucc-Ux) ， (i=1,2,3,4)算出Rx的值并输入LCD显示其值,当Rx大于等于2.5V时，比较器输出高电平到单片机，单片机向J1输出低电平，三极管T1截止，继电器RL1断电断开，同时单片机向J2输出高电平，三极管T2导通，继电器RL2通电吸合，然后比较器继续比较，循环上面的操作，这样便实现了自动换挡。电阻测量电路图2.3液晶显示、按键模块硬件设计显示模块我们采用了图形液晶屏，它具有显示质量高，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
8、要求液晶显示单片机键盘液晶和键盘与单片机连接框图2.4电源的设计本系统各模块电路采用+5V供电，由三端稳压集成电路LM7805构成的直流稳压电源能够满足本设计的要求，电路框图如图2.4.1所示，电路原理图如图2.4.2所示。这样可以保持整个系统稳定可靠运行。+10V7805+5V图2.4.1电源框图图2.4.2电源电路图2.5 AD转换模块设计AD模块的作用在前面电阻测量电路中已经提到，即由+In端测得Rx的模拟电压，AD模块就将其转化为数字的电压送入单片机，由单片机对数据进行处理三、系统软件设计本系统的软件设计采用模块化设计的方法，整个程序包括主程序、A/D数据采集转换子程序、LCD显示程序
9、、按键处理字程序。5测量结果与分析 在实验调试过程中我们每个测量量程档选用2个电阻进行测量，下表就是我们测试的实际电阻值和测量电阻值数据，以及测量误差。量程档实际电阻值测量电阻值误差10010.309.890-3.9%20.4320.10-1.6%47.0547.250.4%61.9462.090.4%82.2582.420.2%100.01100.30.3%1K200.3197.3-1.4%390.6388.70.5%610.6610.60%825.3825.0-0.03%995.0991.4-0.4%10K1.975K1.935 K-2%3.895K3.866 K-0.7%6.247K6.
10、231 K-0.3%8.253K8.248 K-0.06%10.01K10.01 K0%10M51.23K51.08 K-0.3%5.113M5.202 M1.7%10.09M10.1 M0.09%根据上述测试数据，对电路的检测与调试过程，可以得出以下结论：1、通过亲自焊接电路，首先认识了基本元器件和一些常用的芯片，在焊接过程中遇到了各种问题，通过思考解决了问题，锻炼了自己独立思考问题，解决问题的能力。2、在电路检查与测试过程中要一定要仔细，认真。在通电前，断开一条电源线，用万用表检查电源端对地是否存在短路情况。3、通过测试数据，深刻认识到了我们在本次设计中的一些问提，但我们有信心，通过多次的试验与思考，最终我们得到了理想数据。综上所述，本设计达到设计要求。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）