【正文】 情況下無法測量 ,而市場上 電阻測量儀價格又非常昂貴。而在現(xiàn)實(shí)生活，由于一些傳感器的中一些電阻經(jīng)常會跟環(huán)境的變化而變化，需要對其進(jìn)行監(jiān)測，比如熱敏電阻會隨溫度的升高電阻減小，光敏電阻會隨光強(qiáng)的增大電阻減小。滿足設(shè)計要求的多通道，動態(tài)，數(shù)字電阻測量儀。本設(shè)計完成的工作包括：軟件方面，使用 Keil 平臺進(jìn)行程序的編譯和測試，使用 Proteus 進(jìn)行電路的設(shè)計和功能的仿真；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單，性價比高。而在現(xiàn)實(shí)中， 往往需要實(shí)時監(jiān)控某一路的電阻，但由于系統(tǒng)是多路滾動式的顯示，故而兩個測量結(jié)果的時間間隔會比較大，當(dāng)電阻隨時間變化比較大的時候，測量的結(jié)果會不完全。其實(shí)際測量跨度，不會超過 4 個數(shù)量級。在被測電阻端，系統(tǒng)使用簡單的焊接固定了被測電阻，不方便系統(tǒng)的二次運(yùn)用，通過 參照萬用表的表筆，將固定的電阻兩端的電線分別做成正負(fù)極， 這樣一來就 方便拆卸 了 。 圖 46 被測電阻和基準(zhǔn)分壓電阻 造成當(dāng)電阻大于 1 kΩ 時，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，基準(zhǔn)分壓電阻分到的電壓就比較小，而電路的各個節(jié)點(diǎn)連接等環(huán)節(jié)是有阻抗的，這樣會影響基準(zhǔn)電阻的電壓值，從而會到 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)被測電阻阻值在 1 kΩ~10 kΩ時，平 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 27 均誤差值 E2 大小為 歐姆，且電 阻偏差的方差為 ，說明阻值偏差的分布相對來說比較均勻，但是其平均誤差比較大。 圖 43 實(shí)際電阻對應(yīng)的測量值 （ 0~10 kΩ） 圖 44 實(shí)際電阻對應(yīng)的測量值 （ 0~1 kΩ） 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 26 圖 45 實(shí)際電阻對應(yīng)的測量值 （ 1 kΩ~1 kΩ） 誤差分析 根據(jù)上 圖 4 4 45 可知，實(shí)際電阻對應(yīng)的測量值基本上與其實(shí)際值是相符合的。經(jīng)系統(tǒng)測試 得出 以下結(jié)果： 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 24 圖 42 六路信號的測量結(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)過調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，電路的中斷時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初始化的時間，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，檢查確定無誤之后，再進(jìn)行軟件調(diào)試。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 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。而且在查資料的時候我讀到有資料中說定時器的初值設(shè)定時間最長為 ，所以有可能是我定時器初值設(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器在程序中有兩部分作用，一時給ADC0809 提供時鐘脈沖，二是接在 ADC0809 的地址鎖存允許輸入端 ALE上， ALE 高電平時鎖存輸入模擬信號的端口，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)我們在 中已經(jīng)具體介紹過了，編程可以參照 中的模塊內(nèi)容，不再贅述。使用定時器、外部中斷、串行口中斷中的某一個或 某幾個時 EA 都要置 1。 M M0：定時器 /計數(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)自動安裝方式 ) M M0=11：工作方式 3(TO 為 2 個 8 位方式 ,TI 無此方式 ) [15] 定時器的方式 寄存器 TMOD 設(shè)置為 0x10，對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為 0001 0000，由 TMOD 寄存器的各位對照表可知，本設(shè)計所用單片機(jī)系統(tǒng)工作使用定時器 1 的工作方式 1。當(dāng) GATE= TRO 或 TRI 為 1， 同時外部中斷輸人端口 INTO 為高電平時 ， 才啟動定時器 /計數(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 語言具有功能豐富的庫函數(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。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。對于 單片機(jī) 控制的系統(tǒng) ，軟件和硬件 同樣重要 ，硬件 僅 解決了信號輸入輸出問題，軟件 完成對數(shù)據(jù)的處理、傳送、存儲、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，但是我們采集到的數(shù)據(jù)是電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過 ADC0809 的模數(shù)變換，單片機(jī) P1 口采集到的數(shù)據(jù)成為了一個數(shù)字電壓信號。第二種，采用接入排阻的方法，將排阻接在段碼端，我們在 P0 口的輸出端接入一個 9 腳的排阻，如 圖 35（右） RP1 所示，排阻的公共端接一個 +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態(tài)顯示。 一般來說，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 微型系統(tǒng)控制著整個系統(tǒng)中各個模塊的運(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，它還需要對采集到的信號進(jìn)行計算處理，并且輸出。在連接 時 ,ADC0809 的 數(shù)據(jù)線 OUT0～ 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 16 OUT7 與 AT89c52 的 P1 口相連接 ,ADC0809 的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動信號 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 的時鐘 clock 和地址鎖存信號 ALE。 圖 34 數(shù)據(jù)采集電路 引腳 6 為啟動轉(zhuǎn)換控制端 START,當(dāng)輸入一個 2μ s 寬 的高電平脈沖時 ,就啟動 ADC0809 開始對輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其中此模塊包括兩個部分，其一是模擬信號采集，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 ADDA、 ADDB、 ADDC 信號，和地址鎖存信號 ALE，按照時序控制的有序的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 14 模擬信號形成模塊與模擬信號采集模塊 模擬信號形成模塊是通過兩個電阻分壓形成的，我們已知總電壓，采集點(diǎn)電壓，和另外一個電阻，那剩下的那個電阻也就可以求出來了。本章將介紹模塊連接問題，仿真，程序控制等問題。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 13 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計仿真與軟件實(shí)現(xiàn) 本章的主要介紹各個模塊及其控制連接的實(shí)現(xiàn)，包括模擬信號的形成，模擬信號的采集，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。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 12 分壓電路 根據(jù)設(shè)計的要求，做出來的電路應(yīng)該能動態(tài)的測電阻，而顯然電阻無法直接測得，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。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 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時，ADC0808/0809 的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。該信號在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時間為高電平。 (6)START—— A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號，正脈沖有效。在單極性輸入時， VR(+)=5V， VR()=0V；雙極 性輸入時，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 個單端的模擬信號分時進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測和過程控制、運(yùn)動控制中應(yīng)用十分廣泛。對電平啟動轉(zhuǎn)換的 ADC 芯片，在轉(zhuǎn)換過程中啟動信號必須保持規(guī)定的電平不變，否則，如中途撤消規(guī)定的電平，就會停止轉(zhuǎn)換而可能得到錯誤的結(jié)果。沒有可控三態(tài)輸出 (包括內(nèi)部根本沒有輸出三態(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 I/O 接口與 MPU 交換信息。此外，不同型號的芯片可能還 有一些其他各不相同的控制信號端。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，其功能形同 P1 口，作為第二功能口時，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) 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 7 總線口，即低 8 位地址與數(shù)據(jù)線分時使用 P0 口。 單片機(jī) 8051 的 I/O 端口 MCS— 51 單片機(jī)設(shè)有 4 個 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)行一條指令的時間稱為指令周期）為一個機(jī)器周期，一個機(jī)器周期由6 個狀態(tài)組成。與之相關(guān)的有程序計數(shù)器 PC，指令寄存器，定時與控制部件。 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 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 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， 看門狗定時器 ， 3 個 16 位 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 5 定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷 ，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5向量 2 級中斷結(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，本文中的動態(tài)電阻測量儀是對微處理芯片技術(shù)和半導(dǎo)體傳感器件的聯(lián)合使用，就是一個相對簡單的針對 多路變化 電阻的動態(tài)電阻測量系統(tǒng)。其四：是用萬用表直接測量。 其原理是歐姆定律 R=U/I 利用電壓表和電流表測出電阻R 兩端的電壓和通過它的電流強(qiáng)度，即可求出待測電阻的值 。 [4] 本設(shè)計研究的目的和意義 所以最近的幾十年來，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)來設(shè)計智能 PTCR 測試系統(tǒng)，使測試儀表朝著集成化、智能化、模塊化、微型化的 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 3 方向發(fā)展，符合智能儀器的發(fā)展趨勢 [5]。 通過半導(dǎo)體對某種非電信號的靈敏特性，可以將我們感知不到的微 弱的非電信號轉(zhuǎn)化為電信號。 檢測到人們無法承受的高溫、高壓等惡劣環(huán)境一下的各種信號以及人的五官檢測不出的微弱信號 。所以電阻的動態(tài)測量顯得很重要了。 多通道動態(tài)數(shù)字電阻測量儀 2 傳感器的背景介紹 在 實(shí)際測量工作中 ，我們 經(jīng)常 會 遇到的多路電阻難以測量的問題 。 ATMEL 公司是美國 20 世紀(jì) 80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。 它不僅用于智能儀器、電氣設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、自動控制及國防工業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域，而且進(jìn)入億萬家庭。單片機(jī)的出現(xiàn)，對于科學(xué)技術(shù)的各個領(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