【正文】 情況下無(wú)法測(cè)量 ,而市場(chǎng)上 電阻測(cè)量?jī)x價(jià)格又非常昂貴。而在現(xiàn)實(shí)生活，由于一些傳感器的中一些電阻經(jīng)常會(huì)跟環(huán)境的變化而變化，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比如熱敏電阻會(huì)隨溫度的升高電阻減小，光敏電阻會(huì)隨光強(qiáng)的增大電阻減小。滿足設(shè)計(jì)要求的多通道，動(dòng)態(tài)，數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x。本設(shè)計(jì)完成的工作包括：軟件方面，使用 Keil 平臺(tái)進(jìn)行程序的編譯和測(cè)試，使用 Proteus 進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和功能的仿真；硬件方面，由 ADC0809 讀取并模數(shù)轉(zhuǎn)換和單片機(jī)讀取處理數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)綌?shù)碼管顯示的控制，且使用的顯示電路比較簡(jiǎn)單，性價(jià)比高。而在現(xiàn)實(shí)中， 往往需要實(shí)時(shí)監(jiān)控某一路的電阻，但由于系統(tǒng)是多路滾動(dòng)式的顯示，故而兩個(gè)測(cè)量結(jié)果的時(shí)間間隔會(huì)比較大，當(dāng)電阻隨時(shí)間變化比較大的時(shí)候，測(cè)量的結(jié)果會(huì)不完全。其實(shí)際測(cè)量跨度，不會(huì)超過(guò) 4 個(gè)數(shù)量級(jí)。在被測(cè)電阻端，系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單的焊接固定了被測(cè)電阻，不方便系統(tǒng)的二次運(yùn)用，通過(guò) 參照萬(wàn)用表的表筆，將固定的電阻兩端的電線分別做成正負(fù)極， 這樣一來(lái)就 方便拆卸 了 。 圖 46 被測(cè)電阻和基準(zhǔn)分壓電阻 造成當(dāng)電阻大于 1 kΩ 時(shí)，精確度不高的主要原因在于，我們使 用的基準(zhǔn)分壓電阻，由 圖 46 所示， R7 為基準(zhǔn)分壓電阻，其阻值為 kΩ，當(dāng)阻值比較大時(shí)，基準(zhǔn)分壓電阻分到的電壓就比較小，而電路的各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接等環(huán)節(jié)是有阻抗的，這樣會(huì)影響基準(zhǔn)電阻的電壓值，從而會(huì)到 ADC0809 采集到的電壓數(shù)據(jù)。平均誤差值大小為 歐姆，電阻偏差的方差為 。當(dāng)被測(cè)電阻阻值在 1 kΩ~10 kΩ時(shí)，平 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 27 均誤差值 E2 大小為 歐姆，且電 阻偏差的方差為 ，說(shuō)明阻值偏差的分布相對(duì)來(lái)說(shuō)比較均勻，但是其平均誤差比較大。 圖 43 實(shí)際電阻對(duì)應(yīng)的測(cè)量值 （ 0~10 kΩ） 圖 44 實(shí)際電阻對(duì)應(yīng)的測(cè)量值 （ 0~1 kΩ） 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 26 圖 45 實(shí)際電阻對(duì)應(yīng)的測(cè)量值 （ 1 kΩ~1 kΩ） 誤差分析 根據(jù)上 圖 4 4 45 可知，實(shí)際電阻對(duì)應(yīng)的測(cè)量值基本上與其實(shí)際值是相符合的。經(jīng)系統(tǒng)測(cè)試 得出 以下結(jié)果： 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 24 圖 42 六路信號(hào)的測(cè)量結(jié)果 如圖所示，前 4 位顯示的電阻的數(shù)值，單位為 kΩ，最后一位顯示的是通道數(shù)，根據(jù)圖，我們得到的數(shù)據(jù)為，第 0 通道電阻值為 kΩ，第 1 通道電阻值為 kΩ，第 2 通道電阻值為 kΩ，第 3 通道電阻值為 kΩ，第 4 通道電阻值為 kΩ，第 5 通道電阻值為 kΩ。經(jīng)過(guò)調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，電路的中斷時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初始化的時(shí)間，電路才能正常的按照路數(shù)自然順序，依次顯示數(shù)據(jù)。如果硬件電路不能正常實(shí)現(xiàn)功能，我們先檢查電路的連接是否正確，檢查確定無(wú)誤之后，再進(jìn)行軟件調(diào)試。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 23 第 4 章 硬件 調(diào)試 與誤差分析 根據(jù)以上的電路設(shè)計(jì)和程序編譯，將仿真完成，等到仿真成功之后，就可以按照仿真圖進(jìn)行實(shí)物的制作，依照第 3 章給出的仿真圖可知需要的元件。而且在查資料的時(shí)候我讀到有資料中說(shuō)定時(shí)器的初值設(shè)定時(shí)間最長(zhǎng)為 ，所以有可能是我定時(shí)器初值設(shè)定的太大了，導(dǎo)致掃描頻率太低了從而造成閃爍。 TH1=(65536200)/256。j++){。 for(。?? Display()。getdata=P0。因?yàn)槎〞r(shí)器在程序中有兩部分作用，一時(shí)給ADC0809 提供時(shí)鐘脈沖，二是接在 ADC0809 的地址鎖存允許輸入端 ALE上， ALE 高電平時(shí)鎖存輸入模擬信號(hào)的端口，進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)的輸入，相當(dāng)于掃描了。 (3)有新數(shù)據(jù)的時(shí)候才更新顯示緩沖區(qū)，否則就不更新 。 關(guān)于功能的實(shí)現(xiàn)我們?cè)? 中已經(jīng)具體介紹過(guò)了，編程可以參照 中的模塊內(nèi)容，不再贅述。使用定時(shí)器、外部中斷、串行口中斷中的某一個(gè)或 某幾個(gè)時(shí) EA 都要置 1。 M M0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作方式選擇位 ,意義如下： M M0=00：工作方式 0(13 位方式 ) M M0=01：工作方式 l(16 位方式 ) M M0=10：工作方式 2(8 位常數(shù)自動(dòng)安裝方式 ) M M0=11：工作方式 3(TO 為 2 個(gè) 8 位方式 ,TI 無(wú)此方式 ) [15] 定時(shí)器的方式 寄存器 TMOD 設(shè)置為 0x10，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為 0001 0000，由 TMOD 寄存器的各位對(duì)照表可知，本設(shè)計(jì)所用單片機(jī)系統(tǒng)工作使用定時(shí)器 1 的工作方式 1。當(dāng) GATE= TRO 或 TRI 為 1， 同時(shí)外部中斷輸人端口 INTO 為高電平時(shí) ， 才啟動(dòng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作。根據(jù)上一節(jié)的模塊及模塊連接的介紹，我們做出如下框圖 36 所示 。 C 語(yǔ)言具有功能豐富的庫(kù)函數(shù) ,運(yùn)算速度快 ,編譯效率高 ,有良好的可移植性 ,而且可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)系統(tǒng)硬件的控制 。 Proteus 支持的微處理芯片包括 8051 系列、 AVR 系列、 PIC 系列、 HC11 系列及 Z80 等等 。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。對(duì)于 單片機(jī) 控制的系統(tǒng) ，軟件和硬件 同樣重要 ，硬件 僅 解決了信號(hào)輸入輸出問(wèn)題，軟件 完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理、傳送、存儲(chǔ)、顯示等， 是系統(tǒng)的控制和處理核心。這樣根據(jù)通道數(shù)，讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)?？紤]到這些因素我們帶單位進(jìn)行運(yùn)算，得到，被測(cè)電阻 RV1（ k） =（ ） *R2/v () 其中 R2 的阻值為 ， v 的單位為 mV。 圖 35 兩種數(shù)碼管輝度調(diào)節(jié)方法 根據(jù)以上介紹，系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)正常顯示出來(lái)，但是我們采集到的數(shù)據(jù)是電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò) ADC0809 的模數(shù)變換，單片機(jī) P1 口采集到的數(shù)據(jù)成為了一個(gè)數(shù)字電壓信號(hào)。第二種，采用接入排阻的方法，將排阻接在段碼端，我們?cè)?P0 口的輸出端接入一個(gè) 9 腳的排阻，如 圖 35（右） RP1 所示，排阻的公共端接一個(gè) +5V 的高電平，排阻起到限流和供壓得作用，這樣我們即可順利的點(diǎn)亮數(shù)碼管。這就是我們所謂的動(dòng)態(tài)顯示。 一般來(lái)說(shuō)，我們用 P0 輸出口接數(shù)碼管的段碼，以控制數(shù)碼管的亮滅。 單片機(jī)充當(dāng)一個(gè) 微型系統(tǒng)控制著整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的運(yùn)作，它不僅控制著負(fù)責(zé)控制著數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，它還需要對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并且輸出。在連接 時(shí) ,ADC0809 的 數(shù)據(jù)線 OUT0～ 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 16 OUT7 與 AT89c52 的 P1 口相連接 ,ADC0809 的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動(dòng)信號(hào) START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端 OE 分別與 AT89C52 的 P3 口相連接 , 、 、 分別連接 ADC0809 芯片的 START 端， OE 端，EOC 端， 控制 ADC0809 的時(shí)鐘 clock 和地址鎖存信號(hào) ALE。 圖 34 數(shù)據(jù)采集電路 引腳 6 為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制端 START,當(dāng)輸入一個(gè) 2μ s 寬 的高電平脈沖時(shí) ,就啟動(dòng) ADC0809 開(kāi)始對(duì)輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其中此模塊包括兩個(gè)部分，其一是模擬信號(hào)采集，其二是模數(shù)轉(zhuǎn)換。 在單片機(jī)的控制下， ADC0809 芯片中的數(shù)據(jù)采集模塊按照單片機(jī)給出的地址信號(hào) ADDA、 ADDB、 ADDC 信號(hào)，和地址鎖存信號(hào) ALE，按照時(shí)序控制的有序的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 14 模擬信號(hào)形成模塊與模擬信號(hào)采集模塊 模擬信號(hào)形成模塊是通過(guò)兩個(gè)電阻分壓形成的，我們已知總電壓，采集點(diǎn)電壓，和另外一個(gè)電阻，那剩下的那個(gè)電阻也就可以求出來(lái)了。本章將介紹模塊連接問(wèn)題，仿真，程序控制等問(wèn)題。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 13 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與軟件實(shí)現(xiàn) 本章的主要介紹各個(gè)模塊及其控制連接的實(shí)現(xiàn)，包括模擬信號(hào)的形成，模擬信號(hào)的采集，單片機(jī)的處理和控制，以及顯示部分等的仿真控制和軟件控制。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 12 分壓電路 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，做出來(lái)的電路應(yīng)該能動(dòng)態(tài)的測(cè)電阻，而顯然電阻無(wú)法直接測(cè)得，而且 ADC0809 的 IN0— IN7 端所采集的數(shù)據(jù)是電壓。然后 循環(huán) ，重復(fù) 點(diǎn)亮數(shù)碼管。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 11 圖 25 1 位數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 圖 25 六 位數(shù)碼管（共陰極） 本設(shè)計(jì)所使用的是 6 位數(shù)碼管， 如圖所示。另外，數(shù)碼管又分為 1 位和多位的。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0808/0809 的輸出三態(tài)門被打開(kāi)，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線被讀走。該信號(hào)在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。 (6)START—— A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。在單極性輸入時(shí)， VR(+)=5V， VR()=0V；雙極 性輸入時(shí)，VR(+)、 VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。 8 位排列順序是 D7 為最高位， D0 為最低位。 （ 8）使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。 5V,177。 1LSB。利用它可直接輸入 8 個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。對(duì)電平啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的 ADC 芯片，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中啟動(dòng)信號(hào)必須保持規(guī)定的電平不變，否則，如中途撤消規(guī)定的電平，就會(huì)停止轉(zhuǎn)換而可能得到錯(cuò)誤的結(jié)果。沒(méi)有可控三態(tài)輸出 (包括內(nèi)部根本沒(méi)有輸出三態(tài)門和雖有三態(tài)門、但外部不可控兩種情況 )的 ADC 芯片則不允許數(shù)據(jù)輸出線與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，而必須通過(guò) I/O 接口與 MPU 交換信息。此外，不同型號(hào)的芯片可能還 有一些其他各不相同的控制信號(hào)端。從功能上講，有的不單 具有 A/D 轉(zhuǎn)換的基本功能， 而且 還包括內(nèi) 部放大器和三態(tài)輸出鎖存器；有的甚至還包括多路開(kāi)關(guān)、采樣保持器等。 P3 口：它為雙向功能口，作為第一功能使用時(shí)，其功能形同 P1 口，作為第二功能口時(shí)，每一功能定義則如表 21 所示。 表 21 P3 口的第二功能 單片機(jī) 4 個(gè)端口具有不同的功能： P0 口：它可以作為輸入 /輸出口，但在實(shí)際應(yīng)用中通常是作為地址 /數(shù)據(jù) 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 7 總線口，即低 8 位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用 P0 口。 單片機(jī) 8051 的 I/O 端口 MCS— 51 單片機(jī)設(shè)有 4 個(gè) 8 位的雙向 I/O 端口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立的輸入或輸出。另外 8051 系統(tǒng)的指令周期（執(zhí)行一條指令的時(shí)間稱為指令周期）為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由6 個(gè)狀態(tài)組成。與之相關(guān)的有程序計(jì)數(shù)器 PC，指令寄存器，定時(shí)與控制部件。 8051 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 [17]和引腳圖 如下 圖 22 和圖 23 所示 ： 圖 22 8051 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 圖 23 8051 的管腳圖 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 6 單片機(jī) 8051 的 CPU CPU 是單片機(jī)的核心部件，它是由運(yùn)算器和控制器等部件組成。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時(shí)器 ， 3 個(gè) 16 位 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 5 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷 ，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。數(shù)據(jù)采集電路的原理框如圖 21 所示。 所以，本文中的動(dòng)態(tài)電阻測(cè)量?jī)x是對(duì)微處理芯片技術(shù)和半導(dǎo)體傳感器件的聯(lián)合使用，就是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的針對(duì) 多路變化 電阻的動(dòng)態(tài)電阻測(cè)量系統(tǒng)。其四：是用萬(wàn)用表直接測(cè)量。 其原理是歐姆定律 R=U/I 利用電壓表和電流表測(cè)出電阻R 兩端的電壓和通過(guò)它的電流強(qiáng)度，即可求出待測(cè)電阻的值 。 [4] 本設(shè)計(jì)研究的目的和意義 所以最近的幾十年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（ IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字類儀表，和基于微處理芯片的系統(tǒng)的快速發(fā)展， 結(jié)合嵌入式微控制器即單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)智能 PTCR 測(cè)試系統(tǒng)，使測(cè)試儀表朝著集成化、智能化、模塊化、微型化的 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 3 方向發(fā)展，符合智能儀器的發(fā)展趨勢(shì) [5]。 通過(guò)半導(dǎo)體對(duì)某種非電信號(hào)的靈敏特性，可以將我們感知不到的微 弱的非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 檢測(cè)到人們無(wú)法承受的高溫、高壓等惡劣環(huán)境一下的各種信號(hào)以及人的五官檢測(cè)不出的微弱信號(hào) 。所以電阻的動(dòng)態(tài)測(cè)量顯得很重要了。 多通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測(cè)量?jī)x 2 傳感器的背景介紹 在 實(shí)際測(cè)量工作中 ，我們 經(jīng)常 會(huì) 遇到的多路電阻難以測(cè)量的問(wèn)題 。 ATMEL 公司是美國(guó) 20 世紀(jì) 80年代中期成立并發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體公司。 它不僅用于智能儀器、電氣設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制及國(guó)防工業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域，而且進(jìn)入億萬(wàn)家庭。單片機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)于科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了巨大影響，同樣引起儀器儀表結(jié)構(gòu)的 根本性變革。 achieve the bined of singlechip with ADC0809 chip , and the circuit of singlechip with digital tube. According to th