電阻測試儀畢業(yè)設(shè)計---簡易自動電阻測試儀

1、<p><b>　　簡易自動電阻測試儀</b></p><p>　　摘要：根據(jù)所學(xué)的專業(yè)，本次設(shè)計的大致方法就是將高頻高壓開關(guān)穩(wěn)壓電源和單片機控制引入到電阻測試系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換模擬量，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，實現(xiàn)測量的自動化和寬量程。并分析了測量電阻的多種方案，以自己的實際水平為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)有的條件來取一種最適合的方案，致使設(shè)計能夠達到預(yù)期要求。本設(shè)計討論了多方面的設(shè)計方案，在本設(shè)計

2、中制作了基于C8051F060/1/2/3/4/5/6/7 高速混合信號ISP·FLASH微控制器的簡易自動電阻測試儀在簡易自動電阻測試儀中，我們采用了模式選擇的方法，通過不同的模式選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)電阻的基本測量，電阻的自動篩選以及曲線測試的功能。</p><p>　　關(guān)鍵字：電阻；測試儀；電子儀器；自動量程轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　目錄</b>&l

3、t;/p><p><b>　　一、前言3</b></p><p>　　二、總體方案設(shè)計4</p><p>　　2.1幾種電阻測試儀的簡介4</p><p>　　2.1.1接地電阻測試儀4</p><p>　　2.1.2絕緣電阻測試儀4</p><p>　　2.1.3回

4、路電阻測試儀4</p><p>　　2.1.4直流電阻測試儀4</p><p>　　2.2簡易自動電阻測試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及原理5</p><p>　　三、硬件設(shè)計與選擇6</p><p>　　3.1單片機控制板模塊的論證與選擇6</p><p>　　3.2恒流源的論證與選擇6</p><

5、p>　　3.3A/D轉(zhuǎn)換器論證與選擇7</p><p>　　3.4控制系統(tǒng)的論證與選擇8</p><p>　　3.5顯示模塊的論證與選擇9</p><p>　　四、系統(tǒng)理論分析與計算10</p><p>　　4.1電阻檢測模塊的分析10</p><p>　　4.2電阻檢測模塊的計算11</p&g

6、t;<p>　　五、硬件原理圖12</p><p>　　5.1系統(tǒng)總體框圖12</p><p>　　5.2恒流源測試電路原理圖12</p><p>　　5.3六路自動量程切換電路圖13</p><p>　　5.4單片機系統(tǒng)原理圖13</p><p>　　5.5A/D轉(zhuǎn)換電路圖14</p&

7、gt;<p>　　5.6整體電路原理圖14</p><p><b>　　六、軟件設(shè)計16</b></p><p>　　6.1單片機資源分配16</p><p>　　6.2軟件延時程序16</p><p>　　6.3按鍵鍵值讀取程序16</p><p>　　6.4ADC初始化

8、程序17</p><p>　　6.5ADC采樣驅(qū)動程序17</p><p>　　6.6被測電阻值計算程序18</p><p>　　6.7數(shù)碼管顯示驅(qū)動程序18</p><p>　　七、測試方案與測試結(jié)果20</p><p>　　7.1測試方案20</p><p>　　7.2測試條件與

9、儀器20</p><p>　　7.3測試結(jié)果(數(shù)據(jù))20</p><p>　　7.4測試分析與結(jié)論21</p><p><b>　　八、結(jié)束語22</b></p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b

10、></p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　二十一世紀(jì)是知識經(jīng)濟時代。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子科技浪潮勢不可擋，由于數(shù)字化測量儀器較模擬儀器具有使用方便，測量精確等優(yōu)點，所以為了適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展要求和很多科技、技術(shù)方面的需要，機械電阻測量儀器已經(jīng)越來越不能適應(yīng)當(dāng)代人們的電阻測量儀的要求和需求了。隨著數(shù)字式電阻測量儀越來越高的呼

11、聲，簡易自動電阻測試儀應(yīng)運而生。以往的電阻測量儀的測量范圍及精度很有限，不能夠很好的對更高要求的電阻測量有合適的反應(yīng)。本系統(tǒng)是針對數(shù)字式測量儀而設(shè)計的簡易自動電阻測試儀，這種測量儀器有電路簡單、準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強的優(yōu)點。</p><p>　　電阻是計算機技術(shù)，電子技術(shù)，信息技術(shù)中必不可少的電子元件，電阻的大小表示的是該物質(zhì)對電流的阻礙作用，電阻具有限流，分流，分壓的作用。要測量到某個電阻元件的電阻大小，必須得

12、有電流，也就是說必須有外加電源。日常生活中我們用的交流電比較多，而直流電相對較少。想要得到電阻的精確值，那么該設(shè)計就必須用到穩(wěn)定的直流源。設(shè)計一個電子產(chǎn)品出來，說容易也容易，說難也難，小到高中的基本物理知識，大到有待我們探討的單片機系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計主要由單片機模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，恒流源模塊，數(shù)碼顯示模塊，穩(wěn)壓模塊，自動轉(zhuǎn)換模塊，控制模塊七大模塊構(gòu)成。每個大模塊都列舉了一至三個方案，進行合理性，可

13、行行性的選擇。通過論證的選擇，來合理搭配各種元器件組成相應(yīng)的模塊，并且考慮了各個模塊相互之間的兼容性。然后根據(jù)硬件的結(jié)構(gòu)和功能來編寫各個模塊相應(yīng)的程序，并將程序整合統(tǒng)一，實行全局的調(diào)試。最后就是對半成品的測試和檢查。</p><p>　　由于本次設(shè)計時間比較倉促，硬件設(shè)備不齊全，加上自己專業(yè)水平有限，設(shè)計中疏漏之處在所避免，希望讀者及時批評和指正！</p><p><b>　　二

14、、總體方案設(shè)計</b></p><p>　　2.1幾種電阻測試儀的簡介</p><p>　　電阻測試儀，是電氣安全檢查與接地工程竣工驗收不可缺少的工具。包括接地電阻測試儀、絕緣電阻測試儀、回路電阻測試儀、直流電阻測試儀。</p><p>　　2.1.1接地電阻測試儀</p><p>　　接地電阻測試儀測量精度高，速度快，使用方便，

15、特別適用于要求高的實驗室和自動檢測線上使用。新增斷線報警功能即開路報警可以非常方變的知道儀器是否工作在正常測試狀態(tài)。其大致分成三種類型：</p><p>　　1、DF9000大型地網(wǎng)變頻大電流接地特性測量系統(tǒng)。</p><p>　　2、DF910K大型地網(wǎng)變頻大電流接地阻抗測量系統(tǒng)。</p><p>　　3、DF902K變頻抗干擾接地阻抗測量儀。</p>

16、<p>　　2.1.2絕緣電阻測試儀</p><p>　　絕緣電阻測試儀又稱數(shù)字絕緣電阻測試儀、兆歐表、智能絕緣電阻測試儀等，適于在各種電氣設(shè)備的保養(yǎng)、維修、試驗及檢定中作絕緣測試。絕緣阻值分度線均勻清晰、便于準(zhǔn)確讀數(shù)。操作簡捷，攜帶方便。低耗電，用8×1.5V(AA,R6)電池供電，使用時間長。具有電池容量檢查功能。有單電壓機型和雙電壓機型，額定電壓、量程合理配置成多種規(guī)格，適用面廣。采

17、用先進數(shù)字處理技術(shù)，容量大、抗干擾能力強，能滿足高壓、高阻、大容量負載測試的要求，示值準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。具有防震、防潮、防塵結(jié)構(gòu)，適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。保護功能完善，能承受短路和被測電容殘余電壓沖擊。</p><p>　　2.1.3回路電阻測試儀</p><p>　　回路電阻測試儀采用100A恒流輸出。最高輸出電壓達10V（常規(guī)儀器的2-3倍）可采用載面細的測試線，大大減輕了現(xiàn)場測試人員的勞動

18、強度。測試過程全部由單片控制自動實施，精度高，復(fù)測性好，單按鍵操作，簡單易行，測試數(shù)據(jù)液晶顯示。適用于不同的工作環(huán)境。機內(nèi)置100A/200A開關(guān)電源，使之達到恒流100A兩套回路實時跟蹤測試。保證測試結(jié)果正確。采用數(shù)字電路技術(shù)和開關(guān)電源技術(shù)相結(jié)合設(shè)計而成。它適用于開關(guān)控制設(shè)備的接觸電阻、回路電阻的測量。其測試電流采用國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的直流100A以上。</p><p>　　2.1.4直流電阻測試儀</p>

19、;<p>　　直流電阻快速測試儀（微歐計）是取代直流單、雙臂電橋的高精度換代產(chǎn)品。采用了先進的開關(guān)電源技術(shù)，由點陣式液晶顯示測量結(jié)果。克服了其它同類產(chǎn)品由LED顯示值在陽光下不便讀數(shù)的缺點，同時具備了自動消弧功能。HSXZR-10A直流電阻快速測試儀具有測速快、精度高、顯示直觀、抗干擾能力強、體積小、耗電省、測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、不受人為因素影響等優(yōu)點。儀器內(nèi)裝可充電電池組（12V），交直流兩用，便于現(xiàn)場及野外測試。是測量電力

20、變壓器及大型電機等各種感性負載電阻及低壓開關(guān)接觸電阻、電線電纜或焊縫接口電阻的理想儀器，其測量速度比電橋快一百多倍。</p><p>　　經(jīng)過研究決定，根據(jù)自身的所學(xué)知識，我決定選擇以直流電阻測試儀為核心，參照它的原理、結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計出一個簡易電阻測試儀。</p><p>　　2.2簡易自動電阻測試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及原理</p><p>　　基準(zhǔn)電阻矩陣：由精密電阻組

21、成，提供六個量程100Ω、1K、10K、100K、1M、10M的對應(yīng)的基準(zhǔn)電阻，其阻值分別為340Ω、5K、50K、500K、5M、50M。</p><p>　　自動量程切換：根據(jù)被測電阻的大小，從六個基準(zhǔn)電阻中選擇最合適的基準(zhǔn)電阻。</p><p>　　恒流源：由LM358、被測電阻、穩(wěn)壓電源通過深度負反饋線形成恒流源。</p><p>　　ADC采樣：對LM35

22、8的輸出端電壓進行采樣。</p><p>　　單片機系統(tǒng)：對采樣數(shù)據(jù)進行處理，控制采樣，控制量程自動切換。</p><p>　　控制面板：10MΩ量程選擇，電源開關(guān)，鍵盤等組成。</p><p>　　數(shù)碼顯示：3位數(shù)碼管和兩個KΩ、MΩ單位顯示LED燈組成。</p><p>　　負載測試原理：精密恒流源輸出穩(wěn)定電流并負載，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采集到的

23、負載模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入單片機，數(shù)字信號經(jīng)單片機運算處理后則轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的負載阻值，最后在單片機的控制下由液晶顯示器實時顯示出來。從而完成了對負載阻值的實時測量。</p><p><b>　　三、硬件設(shè)計與選擇</b></p><p>　　3.1單片機控制板模塊的論證與選擇</p><p>　　方案一：采用自制單片機控制系統(tǒng)板。<

24、;/p><p>　　自制控制系統(tǒng)板由于資源不易擴展，工作穩(wěn)定度低，一般只適用于控制要求簡單的場合，而對于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，往往不能更好地滿足控制要求。</p><p>　　方案二：選擇SCB-CS1系統(tǒng)控制板。</p><p>　　SCB-CS1是早期單片機控制產(chǎn)品，不能進行在線調(diào)試，控制板上可用資源少，只擴展了一個常用并行口8155，8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，8

25、位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832，這些模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器件都是早期產(chǎn)品，性能低，不能滿足更高的控制要求，系統(tǒng)板上顯示與鍵盤均由8279控制，8279雖然能處理鍵盤的抖動，為編程帶來方便，但是顯示部分為8位數(shù)碼管，顯示信息少，體積大。因此該控制板已較少使用。</p><p>　　方案三：選取C8051F060/1/2/3/4/5/6/7高速混合信號ISP·FLASH微控制器。</p><p&

26、gt;　　C8051F06x系列器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU，具有59個數(shù)字I/O（C8051F060/2/4/6）或24個數(shù)字I/O引腳（C8051F061/3/5/7），片內(nèi)集成了兩個16位、1引腳Msps的ADC，C8051F06x系列MCU對CIP-51內(nèi)核和外設(shè)有幾項關(guān)鍵性的改進，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。擴展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。一個中斷驅(qū)動

27、的系統(tǒng)需要較少的MCU干預(yù)，因而有更高的執(zhí)行效率。在設(shè)計一個多任務(wù)實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。</p><p>　　由于C8051F06x控制板使用方便，能夠滿足更高的控制要求，能夠使自己的專業(yè)知識得以施展，為實驗的成功先做一個保障。并且性價比高，能夠完全滿足此次設(shè)計的需求，所以選擇方案三。</p><p>　　3.2恒流源的論證與選擇</p><p>

28、;　　方案一：利用三端可調(diào)直流穩(wěn)壓集成芯片，通過調(diào)整其輸出電壓來實現(xiàn)負載的恒流特性。特點：直接利用穩(wěn)壓片提供所需功率，只需要添加相應(yīng)控制電路即可，但是，其電流調(diào)整率指標(biāo)只能達到0.5%～0.15%。</p><p>　　方案二：采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源。圖2所示是三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源。當(dāng)設(shè)定電阻R一定時，電路給負載Ro提供一恒定電流當(dāng)RL發(fā)生變化時，由IC的輸入—輸出壓差進行自動補償而使負載電流保

29、持不變。</p><p>　　圖2 采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源原理框圖</p><p>　　方案三：采用集成運放的線性恒流源。OP07構(gòu)成的比較放大環(huán)節(jié)，與采樣電路進行比較，控制場效應(yīng)管的柵極電壓，調(diào)整場效應(yīng)管的導(dǎo)通角的大小，從而得到相應(yīng)的電流值。同時單片機控制電流檢測模塊對輸出電流的回路里取樣，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后顯示相應(yīng)的電流值，實現(xiàn)了電壓——電流轉(zhuǎn)換。</p><p&

30、gt;　　方案四：根據(jù)I=U/R，通過提供基準(zhǔn)電阻穩(wěn)定的電壓，只要電壓源穩(wěn)定不變，就可以獲得恒定的電流。如下圖所示，恒流源I（OUT1）與LM358的負相輸入端相聯(lián)，待測電阻Rx作為LM358的反饋電阻接入，根據(jù)運算放大器深度負反饋虛短、虛斷的概念，推導(dǎo)出Rx=Uo/I，Uo為DVM。</p><p><b>　　如下圖所示：</b></p><p><b>

31、;　　圖3 恒流源模塊</b></p><p>　　由圖可以看出，當(dāng)RX變化時，輸出電壓U0與RX的變化成正比，因此可以得到較高的精度。故我們采取方案四來設(shè)計。</p><p>　　3.3A/D轉(zhuǎn)換器論證與選擇</p><p>　　方案一：ADC0809是八路模擬輸入、八位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，是</p><p>　　采用逐次

32、比較法完成A/D轉(zhuǎn)換的，由單一的5V電壓供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路選一模擬開關(guān)。</p><p>　　方案二：MC14433是美國Motorola公司推出的單片3位半A/D轉(zhuǎn)換器，其中集成了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器所有的CMOS模擬電路和數(shù)字電路。具有外接元件少、輸入阻抗高、功耗低、電源電壓范圍寬、精度高等特點，并且具有自動校零和自動積極轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的阻。</p><p>　　方案

33、三：ADI公司的AD7805，這是一款16位的AD轉(zhuǎn)換器，雙通道同步采樣，非常適合測量低頻微小模擬信號，這款器件帶有自增益可編程放大器，可以過軟件編程來直接測量傳感器輸出的微小信號。</p><p>　　AD7805具有分辨率高、動態(tài)范圍廣、自校準(zhǔn)等特點，因而非常適合用在本系統(tǒng)的設(shè)計中。經(jīng)過實驗我們發(fā)現(xiàn)AD7805 能夠測量的最小電壓可達到1，所以從采樣電阻采集的小信號可以直接送到AD，它的這種特性避免了在測量回

34、路過多的設(shè)計采樣電阻；AD7805具有獨立的時鐘信號，可以通過外接晶振來實現(xiàn)，在這里我們選擇2.4596MHz，它能有效的避開工頻的干擾；實踐證明，這款A(yù)/D 非線性失真低，抗干擾能力較強，能對微小信號有效的測量。故選擇方案三。</p><p>　　3.4控制系統(tǒng)的論證與選擇</p><p>　　方案一：采用分壓的方式進行，如下圖所示。</p><p><b&

35、gt;　　圖4 分壓恒方式</b></p><p>　　該方案在采樣計算時，要達到1%的精度，要將電壓輸出曲線分成若干段才有可能達到精度，且區(qū)間越小，精度越高，這會為編程帶來很大的不便，采用單片機系統(tǒng)很難實現(xiàn)，但硬件簡單。</p><p>　　方案二：采用恒流源方式，如下圖所示：</p><p><b>　　圖5 恒流方式</b>&

36、lt;/p><p>　　該方案主要是將電壓源經(jīng)分壓產(chǎn)生的輸出電壓改由恒流源實現(xiàn)，在不同檔位時，選擇相應(yīng)的檔位開關(guān)。該方案的硬件復(fù)雜，但精度較高，能滿足測試要求。</p><p>　　綜合考慮上述方案，方案二更能夠達到測試的要求。</p><p>　　3.5顯示模塊的論證與選擇</p><p>　　方案一：采用數(shù)碼管顯示</p>&l

37、t;p>　　其優(yōu)點是元件價格便宜，而且外圍的電路簡單。但是掃描占用大量的I/O口資源，從而增大了單片機的運算開銷，顯示信息不豐富，功耗比較大。</p><p>　　方案二：采用 LCD1602液晶顯示</p><p>　　其優(yōu)點是顯示方便，使用方便靈活，占用I/O口少，不需要循環(huán)掃描，節(jié)省了大量的程序開銷，但是其顯示內(nèi)容比較單一，所以放棄此方案。</p><p&g

38、t;　　方案三：采用12864LCD液晶顯示</p><p>　　其優(yōu)點是顯示信息非常豐富，可以很形象的顯示設(shè)計者的所想，方便使用者使用，占用I/O口少，不需要循環(huán)掃描，節(jié)省了大量的程序開銷。</p><p>　　鑒于本系統(tǒng)的基本部分要求和發(fā)揮部分要求，在放棄發(fā)揮部分第二點的基礎(chǔ)上，我們采用數(shù)碼管顯示作為我們的顯示模塊，用自制的獨立式鍵盤作為數(shù)據(jù)的輸出部分，這樣設(shè)計的初衷是減少程序的編制難

39、度使用。顯示模塊電路如下圖所示。</p><p>　　圖6 八位數(shù)碼顯示管</p><p>　　四、系統(tǒng)理論分析與計算</p><p>　　4.1電阻檢測模塊的分析</p><p>　　方案一:電阻分壓法。如圖：</p><p><b>　　圖7 電阻分壓電路</b></p><

40、;p>　　將待測電阻Rx和基準(zhǔn)電阻R串聯(lián)在電路中。由于電阻分壓的作用，當(dāng)串聯(lián)到電路上的電阻Rx的值不同時其Rx上分的壓降也不同。通過測量上Vx便可求得Rx。</p><p>　　該方案原理簡單，理論上只要參考電阻精確，就可以測量任何阻值的電阻，但實際上由于AD的分辨率有限，當(dāng)待測電阻的很大或是很小時就很難測出Rx上的壓降Vx，從而使測量范圍縮小，要提高測量范圍和精度就需要對電阻分檔測試和提高AD的分辨率，這

41、無疑會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。</p><p>　　方案二：利用RC充電原理，根據(jù)電路原理電容充電的時間常數(shù)τ=RC。通過選擇適當(dāng)?shù)膮⒖茧娙?，通過測量充電到一個固定電壓時所需的時間即可以測量出相應(yīng)的電阻阻值。此方案中當(dāng)電阻值過小時，充電時間很短，普通的微處理器難以測量，同時通過實際測試發(fā)現(xiàn)當(dāng)電阻太大時充電時間和電阻的大小線性度變差，這將導(dǎo)致測量誤差增大。這些因素導(dǎo)致電阻測量范圍較窄。</p><

42、;p>　　方案三：利用RC和555定時器組成的多諧振蕩電路，通過測量輸出振蕩頻率的大小即可求得電阻的大小，如果固定電阻值，該方案硬件電路實現(xiàn)簡單，通過選擇合適的電容值即可獲得適當(dāng)?shù)念l率范圍，同時輸出波形為TTL電平的方波信號所以不需要再對信號做電平變換。即可直接供數(shù)字電路處理。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計采用方案三，采用低廉的NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路，輸出通過D觸發(fā)器74LS74將波形整形成

43、二分頻的對稱方波送交控制器處理。電阻模塊的電路圖如下圖所示，分為兩大部分，第一部分恒流源電路，實現(xiàn)將電阻的變化用電壓變化成線性地表示。其本質(zhì)上來說是一個同相比例運放電路，5V或0.5V的基準(zhǔn)電壓加在同相端，為接在反相端的基準(zhǔn)電阻提供電壓，由于電壓是恒定的，且同相端的電壓與反相端電壓相等，因此，流過基準(zhǔn)電阻的電流是恒定的，不隨待測電阻而變化，這樣就將待測電阻的阻值變化用電壓的變化線性的表示出來，基中0.5V的基準(zhǔn)電壓是用在測試大于1MΩ的

44、電阻條件下。集成運放輸出端的三極管是為了提高集成運放的輸出電流。圖中的開關(guān)部分為檔位選擇開關(guān)，要根據(jù)測試電阻的大小，合理地選擇開關(guān)的通斷。開關(guān)部分可由導(dǎo)通電阻小，允許通過電流較大的模擬開關(guān)來實現(xiàn)，也可由小繼電器實現(xiàn)。在本電路中，我們采用了小型繼電器來實現(xiàn)。模擬開關(guān)第二部分為信號放大部分，其功能是通過測量放大器將Rx兩端的電壓變成單端電壓，經(jīng)放大器后，輸出A/D轉(zhuǎn)換器所需的0-2.4V的電壓。</p><p>　　

45、圖8 NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路</p><p>　　4.2電阻檢測模塊的計算</p><p>　　歐姆定律可知：I=U/R，由于采用7805穩(wěn)壓塊提供+5V穩(wěn)壓電壓，為方便計算，基準(zhǔn)值都采用量程的5倍阻值選擇。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，測試電阻的檔位分為100Ω、1KΩ、10KΩ、100KΩ、1MΩ等不同檔位，且要求精度達到1%，為此，我們將其檔位分

46、為若干檔，以便在對待測電阻進行測試時選擇合適的檔位。具體的計算方法： 根據(jù)5V的電源電壓，以及基準(zhǔn)電阻的關(guān)系，如基準(zhǔn)電阻為1KΩ，待測電阻為130Ω，通過電壓與電阻的關(guān)系有以下公式：</p><p>　　通過以上公式計算出基準(zhǔn)電壓。再通過下式可計算出相應(yīng)的數(shù)字量：</p><p>　　將計算的數(shù)值送到A/D轉(zhuǎn)換器中，從而實現(xiàn)了數(shù)字量與模擬的轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的數(shù)值。</p>&l

47、t;p><b>　　五、硬件原理圖</b></p><p><b>　　5.1系統(tǒng)總體框圖</b></p><p>　　系統(tǒng)總體框圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖9 硬件總框架</b></p><p>　　5.2恒流源測試電路原理圖</p>&

48、lt;p>　　電源由變壓部分、濾波部分、穩(wěn)壓部分組成。為整個系統(tǒng)提供5V或者12V電壓，確保電路的正常穩(wěn)定工作。這部分電路比較簡單，都采用三端穩(wěn)壓管實現(xiàn)，故不作詳述。</p><p>　　根據(jù)I=U/R，通過提供基準(zhǔn)電阻穩(wěn)定的電壓，只要電壓源穩(wěn)定不變，就可以獲得恒定的電流。如下圖所示，恒流源I（OUT1）與LM358的負相輸入端相聯(lián)，待測電阻Rx作為LM358的反饋電阻接入，根據(jù)運算放大器深度負反饋虛短、虛

49、斷的概念，推導(dǎo)出Rx=Uo/I，Uo為DVM。</p><p><b>　　圖10 恒流電路</b></p><p>　　5.3六路自動量程切換電路圖</p><p>　　以CD7501/CD4501八路模擬開關(guān)和基準(zhǔn)電阻矩陣構(gòu)成六路自動量程切換電路，根據(jù)題目要求測量量程分為：100Ω，1KΩ，10KΩ，10MΩ，因此，對應(yīng)的基準(zhǔn)電阻分別為：5

50、00，5K，50K，500K，5M，50M，對應(yīng)的通道分別為S1，</p><p>　　S2，S3，S5，S6，S，具體電路如上圖所示。</p><p>　　圖11 自動量程切換</p><p>　　5.4單片機系統(tǒng)原理圖</p><p>　　使用C8051F06X單片機作為系統(tǒng)的控制核心。C8051F06X具有體積小，片上資源豐富和I/O口

51、多可復(fù)用的優(yōu)點，最重要的是C8051F06X是16位機，具有超低的功耗，而且本身集成8路10位的ADC，這是其他控制器不可比擬的優(yōu)勢。</p><p>　　圖12 單片機C8051F06X系統(tǒng)電路</p><p>　　5.5A/D轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　經(jīng)過采樣電路的信號不能直接送A/D轉(zhuǎn)換電路，必須要進行信號的調(diào)理，這里主要指信號放大和濾波。為此本系統(tǒng)設(shè)計

52、了基于OP07的有源放大電路和π 型濾波電路。經(jīng)過調(diào)理后的信號送A/D轉(zhuǎn)換電路，具體電路圖如</p><p>　　圖13 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　5.6整體電路原理圖</p><p><b>　　圖14 電路整體圖</b></p><p><b>　　六、軟件設(shè)計</b></p>

53、;<p>　　6.1單片機資源分配</p><p>　　//數(shù)碼管顯示位控制端，低電平有效</p><p>　　sbit data0=P2^1; </p><p>　　sbit data1=P2^2;</p><p>　　sbit data2=P2^3;</p><p>　　//KorM量程選擇，低電平

54、量程自動選擇100Ω,1KΩ和10KΩ檔，高電平量程是10MΩ檔</p><p>　　sbit KorMselect=P2^0;</p><p>　　//量程選擇開關(guān)控制端，A1A0編碼與選通通道的關(guān)系為：當(dāng)P2^0=0時，00->S1,01->S2,10->S3;</p><p>　　// 當(dāng)P2^0=1時，00->S5,01->S

55、6,10->S7。</p><p>　　sbit scaleseletor0=P2^4;//A0 </p><p>　　sbit scaleseletor1=P2^5;//A1</p><p><b>　　//阻值單位設(shè)置</b></p><p>　　sbit uint_K=P2^6; //K單位燈控制</

56、p><p>　　sbit uint_M=P2^7;//M單位燈控制</p><p><b>　　6.2軟件延時程序</b></p><p>　　void delay(unsigned int i)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned i

57、nt x,y;</p><p>　　for(x=200;x>0;x--)</p><p>　　for(y=i;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　6.3按鍵鍵值讀取程序</p><p>　　KorMselect=1;</p>&

58、lt;p>　　KorMselecttmp=KorMselect;</p><p>　　if(KorMselecttmp==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　KorMselect=1;</p>

59、<p>　　KorMselecttmp=KorMselect;</p><p>　　if(KorMselecttmp==1)</p><p>　　KorM_flag=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p

60、>　　KorM_flag=0;</p><p>　　6.4ADC初始化程序</p><p>　　void ADC_init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1ASF=0x01; //指定P1.0為ADC功能 </p><p>　　ADC_CONTR=0;&

61、lt;/p><p>　　AUXR1=0x00; //轉(zhuǎn)換結(jié)果位十位</p><p>　　ADC_CONTR=0xe0;//九十個機器周期為一個AD轉(zhuǎn)換周期</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　6.

62、5ADC采樣驅(qū)動程序</p><p>　　unsigned int ADProDC(uint m)//連續(xù)采樣m次，并求m次采樣平均值</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned long adcbuf=0;</p><p>　　unsigned long ad_result=0;<

63、;/p><p>　　unsigned int i=0;</p><p>　　ADC_CONTR=0; //清除ADC_CONTR</p><p>　　ADC_CONTR&=0xf8; // 延時</p><p>　　ADC_CONTR|=0xe8;</p><p>　　while(m--)</p>

64、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　adcbuf=0;</b></p><p>　　ADC_RES = 0; //清A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 高8位</p><p>　　ADC_RESL = 0;</p><p>　　ADC_CONTR

65、|= 0x08; //0000，1000ADCS ＝ 1，啟動轉(zhuǎn)換 </p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　while((ADC_CONTR&0x10)==0);//0001,0000等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE7; //111

66、0,0111清ADC_FLAG位，停止A/D轉(zhuǎn)//換</p><p>　　adcbuf=ADC_RES;</p><p>　　adcbuf<<=2;//adcbuf值左移2位</p><p>　　ADC_RESL&=0x03; //ADC_RESL值保留低2位值</p><p>　　adcbuf+=ADC_RESL;

67、 // 計算十位采樣值</p><p>　　ad_result+=adcbuf; //采樣值累加</p><p>　　i++; //采樣次數(shù)加一</p><p><b>　　}</b></p><p>　　adcbuf=(unsigned int)(ad_result/i); // 計算i次電壓采樣平均值&

68、lt;/p><p>　　return adcbuf; //adcbuf為返回值</p><p><b>　　}</b></p><p>　　6.6被測電阻值計算程序</p><p>　　unsigned int SAMPtoRES(uint adcdata,int Smode)</p><p><

69、;b>　　{</b></p><p>　　float D1, D2;</p><p>　　unsigned long databuf;</p><p>　　int pen[4]={6,2,20,0}; //各量程補償初值</p><p>　　D1=(float)adcdata;//采樣數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)</p>

70、;<p>　　D1=D1/1023;</p><p>　　D1=(D1*507); </p><p>　　D1 = modf(D1, &D2); //分解D1值，整數(shù)部分存入D2中，小數(shù)部分是返回值</p><p>　　if(D2>=102) //溢出處理</p><p>　　D2=998-pen[Smode]

71、;</p><p>　　databuf=(unsigned int)D2; //數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為整型數(shù)</p><p>　　return databuf;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　6.7數(shù)碼管顯示驅(qū)動程序</p><p>　　void RESTODISPLAY()

72、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int data_pointor; //七段碼表指針</p><p>　　int zero_flag=0; //第一位滅零標(biāo)志</p><p>　　data_pointor=(x/100%10);</p><p>　　switch

73、(scale_mode)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0: //100歐姆量程</p><p>　　if(data_pointor==0)//第一位滅零</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=0xf

74、f; </p><p>　　zero_flag=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=tab[data_pointor];<

75、/p><p>　　zero_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 1: //1K歐姆量程</p><p><b>　　P0=0x40;</b></p&g

76、t;<p><b>　　break;</b></p><p>　　default://10M歐姆量程 </p><p>　　P0=(tab[data_pointor]&0x7f);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　data0=0;

77、</b></p><p><b>　　data2=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　//顯示第二位</b></p><p>　　data_pointor=(x/10%10); </p>

78、;<p>　　switch(scale_mode) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0://100歐姆量程</p><p>　　if(data_pointor==0&&zero_flag==1)//第二位滅零</p><p>　　P0=0xff;

79、 </p><p><b>　　else </b></p><p>　　P0=tab[data_pointor];</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　default: //1K、10K歐姆量程</p><p>　　P0=(tab[d

80、ata_pointor]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　data0=1;</b></p><p><b>　　data1=0;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p>

81、<p><b>　　//顯示第三位</b></p><p>　　data_pointor=x%10;</p><p>　　P0=tab[data_pointor];</p><p><b>　　data1=1;</b></p><p><b>　　data2=0;</b&g

82、t;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　七、測試方案與測試結(jié)果</p><p><b>　　7.1測試方案</b></p><p>　　對電阻測量時，采用與實測電阻對應(yīng)的方式來進行，當(dāng)電阻小于1M時，接入測試孔后，采用不同的電阻幾十歐姆、幾百歐、幾歐，等一系

83、列電阻按自動換檔的方式，測出電阻并顯示阻值。對于大于1M小于10M的電阻可拔到大電阻檔上進行測試。當(dāng)電阻超過10M或小于1歐姆的電阻，本電路不能準(zhǔn)確測量。</p><p>　　7.2測試條件與儀器</p><p>　　測試條件：檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。</p><p>　　測試儀器：高精度的數(shù)字毫伏表，

84、模擬示波器，數(shù)字示波器，數(shù)字萬用表，指針式萬用表。</p><p>　　7.3測試結(jié)果(數(shù)據(jù))</p><p>　　20V檔信號測試結(jié)果如下表所示： </p><p>　　電阻檢測模塊數(shù)據(jù)測試結(jié)果如下表所示： （單位/V）</p><p&g

85、t;　　7.4測試分析與結(jié)論</p><p>　　根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，對電路的檢測與調(diào)試過程，可以得出以下結(jié)論：</p><p>　　1、通過親自焊接電路，首先認(rèn)識了基本元器件和一些常用的芯片，在焊接過程中遇到了各種問題，通過思考解決了問題，鍛煉了自己獨立思考問題，解決問題的能力。</p><p>　　2、在電路檢查與測試過程中要一定要仔細，認(rèn)真。在通電前，斷開一條電

86、源線，用萬用表檢查電源端對地是否存在短路情況。</p><p>　　3、通過測試數(shù)據(jù)，深刻認(rèn)識到了我們在本次設(shè)計中的一些問提，但我們有信心，通過多次的試驗與思考，最終我們得到了理想數(shù)據(jù)。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計達到設(shè)計要求。</p><p><b>　　八、結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)測試，該電阻

87、測試儀能實現(xiàn)自動換擋且能測量出:電阻在10Ω~10MΩ，其中在50Ω~5MΩ之間測量誤差為≦1%，其他范圍中≦5%。系統(tǒng)能實現(xiàn)自動換擋，該性能完全超越了題目的基本要求，滿足題目所有的發(fā)揮部分的要求。同時，本設(shè)計在電感測量模塊中巧妙的運用了電感和二極管代替電容器配合555定時器組成的多諧振振蕩器，從而簡化了電路，進一步降低了系統(tǒng)的成本，使系統(tǒng)具有一定的創(chuàng)新性。</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計主要完成的工作是電阻測試

88、儀的部分程序設(shè)計，與同組同學(xué)的程序相結(jié)合后，電阻測試儀能正常工作。該儀器的功耗低，體積小，重量輕，便于攜帶，很適合在野外及工作現(xiàn)場使用且測量精度高。通過畢業(yè)設(shè)計的工作，對匯編語言有了進一步的認(rèn)識。相對于C/VC++等高級語言，匯編較為低級，牽涉到較多的硬件知識，這就要求程序設(shè)計者對硬件有更多的理解，這正是編程的難點。但同時，由于匯編的“接近”硬件，在掌握了匯編語言之后編程是相對簡單的，而且程序執(zhí)行的效率也高。雖然現(xiàn)在更高級的處理器出現(xiàn)了

89、，但是一些基本的硬件知識還是不變的，例如存放程序的ROM區(qū)，存放數(shù)據(jù)的工作寄存區(qū)RAM，只是容量變得更大，CPU處理指令的速度更快。這些知識對以后的工作是十分重要的。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次研究及電阻測試儀論文設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作做風(fēng)，深深

90、地感染和激勵著我。從課題的選擇到論文的最終完成，老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。論文的修改已經(jīng)不下多次，但是老師的耐心，那種責(zé)任心，那種廢寢忘食的工作態(tài)度在我心里面留下了深刻的印象，不僅僅對我一個人如此，對大家都是一視同仁。在兩年多年得學(xué)習(xí)中，老師不僅在學(xué)習(xí)上毫無保留的傳授給我知識，而且在生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和真心的崇敬。</p><p>　　在此我要向我們班的同學(xué)致謝，

91、我們一起學(xué)習(xí)，一起工作，一起生活，我們團結(jié)一心，我們是一個大家庭。還記得我們一起討論學(xué)習(xí)問題，有時候就是一整天的，吃飯睡覺毫無時間觀念，想起那段日子又痛苦又開心，不過我們沒有白費，大家齊心協(xié)力終于完成了任務(wù)。也正式由于你們的支持，我才能克服一個一個的挫折和疑惑，從考試的順利通過和本文的完成，都離不開你們的幫助。在此我非常感謝你們，希望每位同學(xué)身體健康，學(xué)業(yè)有成。</p><p>　　最后我要感謝我們的學(xué)校，在這樣

92、一個優(yōu)秀的平臺上，其實還有有很多值得我去學(xué)習(xí)，但時不我與，我只能用有限的時間到這有著無限知識的地方爭取更多，我非常感謝這塊無私奉獻給我知識的神圣土地。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[01]潘永雄,任德齊.單片機原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.</p><p>　　[02]華成英.電子技術(shù)

93、[M].北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,2009.</p><p>　　[03]俸遠禎.計算機組成原理與匯編語言程序設(shè)計[M].北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,2011.</p><p>　　[04]康華光,鄒壽彬.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分)[M].北京:高等教育出版社,2009.</p><p>　　[05]周明德,陶龍芳.微機技術(shù)[M].北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,

94、2011.</p><p>　　[06]張友德,趙志英,涂時亮.單片微型機原理、應(yīng)用與試驗[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2010.</p><p>　　[07]翟月華，胡恩華，畢向偉．一種新型智能絕緣測試裝置的設(shè)計和應(yīng)［J］．鐵道通信信號，2008，4.</p><p>　　[08]銀志軍，趙揚，孫大維，等．倍壓整流電路的仿真與分析［J］．光電技術(shù)應(yīng)用，2009，2