大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽-基于51單片機(jī)的電阻自動(dòng)測(cè)試儀-文庫(kù)吧資料
2024-11-20 14:50本頁(yè)面
【正文】 們 產(chǎn)生 “柳暗花明又一村”的感覺(jué)。 本系統(tǒng)利用 STC89C52RC 單片機(jī)為控制系統(tǒng)， 結(jié)合 5V恒壓源為核心， 硬件與軟件相結(jié)合，完美地實(shí)現(xiàn)了題目提出的指標(biāo)。系統(tǒng)中采用的低功耗器件主要是 TI 公司大學(xué)生計(jì)劃贊助的高性能模擬器件（例如 ADC）和STC89C52RC 單片機(jī)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 我們采用的是分壓法來(lái)測(cè)量元件， 當(dāng)所測(cè)得到的電壓 就是待測(cè)電阻分得的電壓 系統(tǒng)各元件自身精度影響該儀器的精度。 測(cè)試儀器：高精度的數(shù)字毫伏表，模擬示波器，數(shù)字示波器，數(shù)字萬(wàn)用表，指針式萬(wàn)用表。我們先通過(guò)調(diào)節(jié)硬件，看 硬件是圖 11 Rx （甲） V A Rx （乙） V A 15 否存在不足之處，慢慢優(yōu)化電路，再通過(guò)調(diào)整軟件程序，來(lái)進(jìn)一步減小誤差。 在確保硬件電路連接正確后，將 STC89C52RC 單片機(jī)連接在電路中，通電進(jìn)行軟件調(diào)試。 4 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果 測(cè)試方案 硬件測(cè)試 硬件電路測(cè)試。 二 滑動(dòng)變阻器的總值比待測(cè)電阻的阻值小得多。其輸出電壓由 ap 之間的電阻決定，這樣其輸出電壓的范圍可以從零開(kāi)始變化到接近于電源的電動(dòng)勢(shì)。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能量；一般在兩種控制電路都可以選擇的時(shí)候，優(yōu)先考慮限流電路。控制電路的選擇有兩種： 限流電路 和 分壓電路。公式：U={R2/(R1+R2)}*5V。用伏安法測(cè)電阻有兩種測(cè)量電路，圖 11（甲）中的接法叫電流表內(nèi)接法，圖 1（乙）中的接法叫電流表外接法。 并且我們要實(shí)現(xiàn) 電阻 100Ω 、 1kΩ 、10kΩ三檔量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能 。 測(cè)量準(zhǔn)確度為177。 ADC 的任務(wù)是對(duì)電阻的變化 最終引起電壓變化的模擬量進(jìn)行采集。如圖 8所示： 圖 8 繼電器自動(dòng)換擋 AD 模塊 在方案論證中也已經(jīng)闡述，我們使用 ADC0804 實(shí)現(xiàn)模數(shù)的轉(zhuǎn)換。 如圖 6所示： 圖 6 12864 液晶模塊 +5V 恒壓源模塊 在方案比較中已經(jīng)把輸出 5V 的恒壓源模塊說(shuō)明了，在此就不再說(shuō) 。 1腳 GND 電源地； 2腳 5V的 VCC ； 3 腳 VO 亮度調(diào)節(jié) 1，與 10KΩ電位器的可調(diào)端連接； 4腳 D\I 數(shù)據(jù) \指令選擇，高電平為數(shù)據(jù)，低電平為控制指令； 5 腳 R\W讀寫(xiě)操作，高電平為讀數(shù)據(jù)，低電平為控制指令； 6 腳 E 讀寫(xiě)使能端，下降沿鎖存； 7腳 D0數(shù)據(jù)總線； 8腳 D1 數(shù)據(jù)總線 ； 9 腳 D2數(shù)據(jù)總線； 10 腳 D3數(shù)據(jù)總線； 11腳 D4數(shù)據(jù)總線； 12腳 D5數(shù)據(jù)總線； 13腳 D6數(shù)據(jù)總線； 14腳 D7 數(shù)據(jù)總線； 15 腳 CS1 片選，高電平選擇左屏； 16 腳 CS2 片選，高電平選擇右屏； 17 腳 RES 復(fù)位，低電平有效； 18 腳 VEE 亮度調(diào)節(jié) 2，接 10KΩ電位器固定一端，另一端接地； 19 腳 VCC 背光電源 5V； 20 腳 GND 背光電源地 0v。為了使它與單片機(jī)連接起來(lái)，受單片機(jī)的控制。 如圖 4所示： 12V 的電源 TL431 LM 324 自動(dòng)換 擋器 繼電器 OP07 跟隨器 ADC 0804 A T 8 9 C 5 2 顯示12864 驅(qū)動(dòng)L298N 5V 12V 待測(cè)電阻 9 圖 4 STC89C52RC 最小系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)模塊 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N雙 H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片；驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs：＋ 5V～＋ 46V；驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 Io為 2A*2；邏輯部分端子供電范圍 Vss是＋ 5V～＋ 7V（可板內(nèi)取電＋5V）；邏輯部分工作電流范圍是 0～ 36mA；控制信號(hào)輸入電壓范圍：低電平范圍是－ ≤ Vin≤ ，高電平范圍是 ≤ Vin≤ Vss；使能信號(hào)輸入電壓范圍：低電平范圍是－ ≤ Vin≤ （控制 信號(hào)無(wú)效），高電平范圍是 ≤ Vin≤ Vss（控制信號(hào)有效）；最大功耗是 25W（溫度 T＝ 75℃時(shí)）；正常工作溫度是－ 25℃～＋ 130℃；驅(qū)動(dòng)板尺寸 :60mm 54mm；驅(qū)動(dòng)板重量： 32g；其他擴(kuò)展為特設(shè)電流反饋檢測(cè)接口、控制方向指示燈、上拉電阻選擇接口、邏輯部分板內(nèi)取電接口 。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 5V 電源的正負(fù)端。 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器 輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。 如圖 3 所示： 圖 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體框架圖 系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計(jì) STC89C52RC 最小系統(tǒng) STC89C52RC 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8kbytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司 的高密度、非 易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 。從而使輸入電壓等于輸出電壓，這樣就減少了誤差。在 100 歐， 1000 歐， 10 千歐檔位分別接上一個(gè)繼電器，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋功能。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)題目要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，我們制定出了總體的設(shè)計(jì)方案，我們使用的主控制器是 STC89C52RC， 首先電路輸入 12V 的電源通過(guò) TL431 得到 的輸出電壓，它經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié) LM324 運(yùn)放的倍數(shù) ，使得輸出電壓為恒定的 5V。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵 的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。 【方案二】 繼 電器屬于一種微電控制器件，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)。檢流計(jì)類(lèi)似 于靈敏電流表，指針可以左右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)指針指向中心位置時(shí)，表明通過(guò)檢流計(jì)的電流為 0。包括平衡的惠斯通電橋和非平衡的惠斯通電橋。及選擇的是方案二。 它為 128 列點(diǎn)陣乘 64行點(diǎn)陣，屏幕為 64 行，每行顯示 128 個(gè)字符。 【方案二】 12864 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器 ,它主要由 行驅(qū)動(dòng)器 /列驅(qū)動(dòng)器及 12864 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。 液晶模塊 【方案一】 1602 是字符型模組，只能顯示數(shù)字與字符 ,不可以顯示漢字，它為 16 字乘 2行，屏幕為 2行，每行顯示 16個(gè)字符 。 該芯片可以驅(qū)動(dòng)一 臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)， 也可以 驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。就用IN400 IN4007 這些大功率的二極管即可。而且 L298N 屬于 H 橋集成電路，它是保護(hù) L298N 內(nèi)部三極管的二極管。 【方案二】 L298N 主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A； 額定功率 25W； 抗干擾能力強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；采用光電隔離 。 驅(qū)動(dòng)模塊 【方案一】 uln2020 有 16 個(gè)引腳其中有七個(gè)輸入七個(gè)輸出， 8 號(hào)引腳接地， 9號(hào)引腳接 12V 或5V，比如用的四相五線步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)公共端接 5V，其余四個(gè)線接驅(qū)動(dòng)芯片的四個(gè)輸出端，然后單片機(jī)或外圍電路接上 ULN2020 的四個(gè)輸入引腳，這樣挨個(gè)給脈沖就能轉(zhuǎn)一定角度 。 綜合上面兩個(gè) 方案從對(duì)測(cè)量精度要求而言，方案 一 需要測(cè)量的電阻值多，而且測(cè)量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案 二 還是比較符合要求的，由于是通過(guò)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會(huì)明顯的提高。)( XXX VVCCRVR ?? ， 該方案原理簡(jiǎn)單，理論上只要參考電阻精確，就可以測(cè)量任何阻值的電阻，但實(shí)際上由于 AD 的分辨率有限，當(dāng)待測(cè)電阻很大或是很小時(shí)就很難測(cè)出Rx 上的壓降 Vx，從而使測(cè)量范圍縮小，要提高測(cè)量范圍和精度就需 要對(duì)電阻分檔測(cè)試和提高 AD的分辨率。由于電阻分壓的作用，當(dāng)串聯(lián)到電路上的電阻 Rx 的值不同時(shí)其 Rx 上分的壓降也不同。 如圖 1： 圖 1 直流電橋 【方案二】 電阻分壓法。 綜合比較，基于我們用 STC89C52RC控制整個(gè)電路的考慮，所以我們選擇方案二。它的主要電氣特性如下：工作電壓：＋ 5V，即 VCC＝＋ 5V；模擬輸入電壓范圍： 0～＋ 5V，即 0≤ Vin≤＋ 5V；分辨率：
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