課程設(shè)計--基于單片機(jī)的小電阻測試儀-在線瀏覽
2025-03-06 04:42本頁面
【正文】 n。例如電感器、變壓器中往往存在銅電阻，地鐵鐵軌的電阻；由于其數(shù)值較小，一般的指針萬用表無法測量出來；通常實(shí)驗(yàn)室里會用電橋進(jìn)行測量，但電橋操作手續(xù)較煩，又不能直接讀出被測電阻阻值。該測量儀可直接從LCD顯示屏上讀出所測得的電阻值，測量范圍為1mΩ～1Ω。%，并采用四端測量法，電阻值不受引線長短及接觸電阻的影響?？捎糜趯?shí)驗(yàn)室、研究所，尤其適用于工作現(xiàn)場。 方案論證設(shè)計中主要采用了兩個方案，具體的方案見方案一和方案二。電橋電路放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路AT89C51單片機(jī)LCD液晶顯示 測量電阻方案一框圖方案二：恒流源測量方案，這樣電阻兩端的電壓為電阻與電壓的積，電路中通過的電流較小，待測電阻的阻值也很小，電阻所產(chǎn)生的熱量可忽略不計，這樣消除了溫度對測量精確性的影響，將測量電壓通過差分式放大電路，通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入單片機(jī)中進(jìn)行處理，最后將測量結(jié)果顯示在LCD顯示器上。而方案二中，讓待測電阻通過一恒流源，能夠產(chǎn)生一穩(wěn)定的電壓，并且線性慣性非常好，精度也能達(dá)到要求，因此設(shè)計采用了方案二。最后將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號送入單片機(jī)中進(jìn)行處理，最后顯示輸出在LCD顯示器上。此部分電路可產(chǎn)生一恒定電流。因?yàn)椴顒臃糯笃骶哂须p端輸入—單端輸出，共模抑制比較高的特點(diǎn)，通常用作傳感器或測量儀器的前端放大器。電路原理圖如下： 弱信號檢測放大器原理圖上圖為弱信號檢測放大器，J2為待測電阻的測量端口，該電路的放大增益為： （2）測試儀中取==100K,~1Ω電阻，經(jīng)過分析放大倍數(shù)為30倍時能達(dá)到設(shè)計要求，且有較好的線性關(guān)系和非常小的誤差。 測量信號轉(zhuǎn)換模塊測量信號轉(zhuǎn)換模塊將前級檢測放大的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后送入AT89C51單片機(jī)處理顯示。再通過兩個Q觸發(fā)器所構(gòu)成的4分頻模塊，最后送入ICL7135的CLK管腳的時鐘頻率為500KHz。將接收到的脈沖數(shù)進(jìn)行誤差處理，使用擬合方法，可以得到輸入電壓與脈沖的一個線性關(guān)系，經(jīng)過軟件算法的處理，最后通過LCD顯示器輸出顯示出所測得的電阻值。20000個數(shù)字量,有STB選通控制的BCD碼輸出,(相當(dāng)于14位A/D轉(zhuǎn)換),每個轉(zhuǎn)換周期均有:自校準(zhǔn)(調(diào)零),正向積分(被測模擬電壓積分),反向積分(基準(zhǔn)電壓積分)和過零檢測四個階段組成,其中自校準(zhǔn)時間為10001個脈沖,正向積分時間為10000個脈沖,反向積分直至電壓到零為止(最大不超過20001個脈沖).故設(shè)計者可以采用從正向積分開始計數(shù)脈沖個數(shù),由圖可見,當(dāng)BUSY變高時開始正向積分,反向積分到零時BUSY變低,所以BUSY可以用于控制計數(shù)器的啟動/停止.ICL7135為DIP28封裝,引腳功能及含義如下:(1)與供電及電源相關(guān)的引腳 (共7腳) .V:ICL7135負(fù)電源引入端,典型值5V,極限值9V。.DGND:數(shù)字地,ICL7135正,負(fù)電源的低電平基準(zhǔn)。.AC:模擬地,典型應(yīng)用中,與DGND(數(shù)字地)一點(diǎn)接地。.INLO:模擬輸入負(fù),當(dāng)模擬信號輸入為單端對地時,直接與AC相連.每隔40002個時鐘脈沖自動啟動下一次轉(zhuǎn)換。.B8～B1:,對應(yīng)BCD碼。.D4～D1:千,百,十,個位選通. ICL7135典型應(yīng)用圖4 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計采用C語言進(jìn)行編程，調(diào)試軟件使用KEIL C的Vision3開發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境，仿真使用Protues7的ISIS軟件平臺。再將所測得的電阻值轉(zhuǎn)換為ASIIC碼，輸出顯示在LCD顯示器上。 碼的變換程序：單片機(jī)所讀入的數(shù)據(jù)時A/D轉(zhuǎn)換后的脈沖數(shù)，該脈沖數(shù)與輸入電壓有一個線性的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)將該脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)據(jù)，再經(jīng)過電壓與電阻的線性對應(yīng)關(guān)系，轉(zhuǎn)換為測量的電阻值大小。 程序整體設(shè)計框圖如下：程序開始程序初始化化配置定時器0工作方式配置LCD工作方式程序采樣并進(jìn)行濾波處理判斷采樣數(shù)據(jù)是否符合量程范圍將采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測量電阻值并顯示NY提示溢出 程序整體設(shè)計流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。 硬件調(diào)試硬件部分，恒流源模塊和弱信號放大模塊的穩(wěn)定性對本設(shè)計起著決定性作用，所以應(yīng)將調(diào)試重心放在這兩個模塊。根據(jù)歐姆定律可知，電壓等于電流與電阻之積。本設(shè)計中，理論計算值W2=，將該理論值代入仿真軟件中進(jìn)行，仿真結(jié)果并不能達(dá)到設(shè)計要求，最后經(jīng)過修改，因?yàn)樵谟布O(shè)計時，改電阻使用的是一個1K的滑動變阻器，所以該模塊能達(dá)
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