【正文】 望提高。產(chǎn)品結構調(diào)整目標，其中工業(yè)自動化儀器儀表，重點發(fā)展基于現(xiàn)場總線技術的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀器儀表，特種和專業(yè)的儀器儀表。產(chǎn)品技術水平達到 20 世紀 90 年代后期國外先進水平， 2020 年銷售額占國產(chǎn)儀器儀表銷售額的 30%。面向市場，全國擴大服務領域，推進儀器儀表系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化，完成自動化儀器儀表從模擬化向數(shù)字化技術的轉(zhuǎn)變，“ 15”末數(shù)字儀表的品種數(shù)達到 60%以上。 2 第二章 設計任務 設計并 制作一臺簡易自動電阻測試儀。 技術指標 （ 1）測量量程為 100?、 1K?、 10K?、 10M? 四檔。測量準確度為 +（ 1%讀數(shù) +2 字）。 （ 2） 3 位數(shù)字顯示（最大顯示數(shù)必須為 999），能自動顯示小數(shù)點和單位，測量速率大于 5 次 /秒。 （ 3） 100 ?、 1k ?、 10k ?三檔量程具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。 3 第三章 方案比較與論證 電阻測量的方案很多，最基本的就是根據(jù) R 的定義式來測量。根據(jù) R=U/I求電阻，這種測量方法要同時測出兩個模擬量，不易實現(xiàn)自動化，因此，我們運用所學知識及數(shù)字電子技術并結合當代最 新科技成果，設計出幾種方案，并進行具體分析后，選取了一種合理的方案。 方案一 恒流源測低電阻，恒壓源測高電阻 恒流源供電，測元件電壓，用恒壓源供電，測元件電流，從而完成對電阻的測量，但是很難實現(xiàn)理想的恒流源和恒壓源，所以它們適用的測量范圍都狹窄。 方案二 轉(zhuǎn)換頻率測電阻 很多儀表都是把較難測量的物理量轉(zhuǎn)變成精度較高且較容易測量的物理量?；诖怂悸?，我們把電阻的參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率信號 ?，然后用單片機計數(shù)后再運算并求出 R 的值并送顯示，轉(zhuǎn)換原理是 555 多諧振蕩器。其實，這種轉(zhuǎn)換就是把模擬量近似地轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，頻率 ?是 單片機很容易處理的數(shù)字量，這種數(shù)字化處理一方面便于使儀表實現(xiàn)智能化，另一方面也避免了由指針讀數(shù)引起的誤差。所以，我們采用方案二來完成本設計。 方案三 直流電橋法測電阻 直流電橋法測電阻是最普遍的方法，根據(jù)平衡條件及一些已知的電路參數(shù)就可以求出被測參數(shù)，用這種方法測量，參數(shù)的值還要通過聯(lián)立方程求解，調(diào)節(jié)電阻檔位一般只能手動，電橋平衡的判別亦難以用簡單的電路實現(xiàn)。這樣，電橋法不易實現(xiàn)自動測量和檔位轉(zhuǎn)換。 4 第四章 硬件電路設計 系統(tǒng)方案圖 系統(tǒng)總體框圖如圖 41 所示， 圖 41 系統(tǒng)總體框圖 單元電路的設計與實現(xiàn) NE555 多諧振蕩器工作原理及測量電阻原理 采用 NE555 RC 振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖，通過施密特整形送入單片機，單片機并測試頻率并根據(jù)公式 ?=1/(R1+2Rx)*C (R1 和 C為已知量 ) 計算出 Rx 的阻值，并通過液晶顯示屏輸出測量結果。 NE555 多諧振蕩器測電阻系統(tǒng)框圖如圖 42 所示 ? 頻率 被測 電阻 555 多諧 振蕩器 繼電器 單 片 機 STC90C51 量程 轉(zhuǎn)換 阻值顯示 頻率 顯示 曲線顯示 整形 5 1122334455667788U1N E 55 5V + 5C13 33C31 03C22 01C0C A P112233445566J K 1J I D I A N Q I112233445566J K 2J I D I A N Q ID1D I O D ED2D I O D E1122334455667788U2N E 55 5V + 5C53 33C71 03C62 01C4C A PR11KR21KR31KR41KV C C V C C12J4C O N 21 2J1C O N 212J3C O N 2R5R E S 2R6R E S 212J2C O N 2C 1 01 04C 1 10 .1 u FC 1 21 0u FA1K2VDV + 5V C CC91 03C81 03O U T 1O U T 2O U T 1 O U T 2123R P 2C O N 3123R P 1C O N 3C 1 31 04C 1 40 .1 u FC 1 51 0u FA1K2VD2Q1P N P 1Q2P N P 121 37 80 5U47 80 521 37 80 5U37 80 512J5C O N 212J6C O N 2 圖 42 NE555 多諧振蕩器測電阻系統(tǒng) 阻值顯示、自動量程 轉(zhuǎn)換以及阻值篩選功能的實現(xiàn) 為了實現(xiàn)對測量的阻值 3 位數(shù)字顯示，并能自動顯示小數(shù)點和單位，我們采用 LCD1602 液晶顯示模塊作為顯示器，并用 STC90C51 單片機控制， NE555 多諧振蕩器產(chǎn)生的波形通過施密特觸發(fā)器整形之后給單片機，單片機控制按鍵及LCD1602 液晶顯示。 單片機 系統(tǒng) 控制 LCD1602 液晶顯示 系統(tǒng)框圖 如圖 43 所示 6 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717A T A L 218A T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 89 S 5 2C43 3p FC53 3p FY11 2M H ZR11 0K12345678J2J I E K O UA9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5A 1 6A9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5A 1 612345678J3J I E K O UA1A2A3A4A5A6A7A8A1A2A3A4A5A6A7A812345678J5J I E K O UA 1 7A 1 8A 1 9A 2 2A 2 1A 2 0A 2 3A 2 4A 1 7A 1 8A 1 9A 2 0A 2 2A 2 1A 2 4A 2 312345678J4J I E K O UA 2 5A 2 9A 3 1A 3 2A 2 6A 2 8A 2 7A 3 0A 2 5A 2 6A 2 7A 2 8A 2 9A 3 0A 3 1A 3 21122S1b ut t o n1122C61 0u FV C C12 37 80 5D17 80 5C10 .3 3 uFC20 .1 u FC31 0u FA1K2VDV C C12J1P O W E RV C CR247R31 0KS2S W P BS3S W P BS4S W P BS5S W P B123456789J6RPV C C112233K1K A I G U A NV C CV C CD07D18D29D310D411D512D613D714RS4R / W5E6VDD1B L K16GND2A15VO3U21 60 2112233445566GND788991010111112121313V C C14U37 4L S 1 4波形V C C 圖 43 單片機 系統(tǒng) 控制 LCD1602 液晶顯示 系統(tǒng)框圖 電位器曲線顯示 為了實現(xiàn)電位器阻值變化曲線的顯示，我們采用 L298N 控制步進電機轉(zhuǎn)動來帶動電位器轉(zhuǎn)動 ，而來調(diào)節(jié)電阻器阻值，再把阻值輸入單片機系統(tǒng)，單片機經(jīng)過處理之后由 LCD12864 液晶顯示顯示曲線波形。 STC 單片機控制 LCD12864 液晶顯示 系統(tǒng)電路 如圖 44 所示 7 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717A T A L 218A T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 89 S 5 2C43 3p FC53 3p FY11 2M H ZR11 0K12345678J2J I E K O UA9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5A 1 6A9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5A 1 612345678J3J I E K O UA1A2A3A4A5A6A7A8A1A2A3A4A5A6A7A812345678J5J I E K O UA 1 7A 1 8A 1 9A 2 2A 2 1A 2 0A 2 3A 2 4A 1 7A 1 8A 1 9A 2 0A 2 2A 2 1A 2 4A 2 312345678J4J I E K O UA 2 5A 2 9A 3 1A 3 2A 2 6A 2 8A 2 7A 3 0A 2 5A 2 6A 2 7A 2 8A 2 9A 3 0A 3 1A 3 21122S1b ut t o n1122C61 0u FV C C12 37 80 5D17 80 5C10 .3 3 uFC20 .1 u FC31 0u FA1K2VDV C C12J1P O W E R123456789J6RPV C C112233K1K A I G U A NV C CV C CV S S1VDD2VO3D / I4R / W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714C S 115C S 216R