基于AT89S52自動(dòng)電阻測試儀的設(shè)計(jì)

【摘要】該電阻測試儀以單片機(jī)AT89S52為核心，ADC0809為AD轉(zhuǎn)換電路，通過繼電器的控制實(shí)現(xiàn)檔位切換，可手動(dòng)選擇100Ω、1kΩ、10kΩ、1MΩ四個(gè)檔位和自動(dòng)換擋篩選電阻，實(shí)現(xiàn)阻值的測量，其對(duì)電阻的測量精度可達(dá)1%，并通過LCD顯示。對(duì)于可變電阻，本測試儀還可通過對(duì)其電阻的測量，顯示出其阻值變化曲線。此外，該測試儀還增加了通過輸入電阻的色環(huán)顏色，自動(dòng)輸出電阻值的功能。測試結(jié)果表明，該電阻測試儀測量速度快、分辨率高，有較高的實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】電阻測試儀；自動(dòng)換擋；LCD顯示；阻值變化曲線

隨著科技的進(jìn)步，電子元器件急劇增加，電阻的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用十分廣泛，利用萬用表測量電阻已經(jīng)不能滿足人們的需求，因此，設(shè)計(jì)安全、可靠、方便的電阻測試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。該測量儀還具備自動(dòng)篩選電阻，自動(dòng)測量和顯示電位器阻值隨旋轉(zhuǎn)角度變化曲線，可直接從LCD顯示屏上讀出所測得的電阻值，測量精度高達(dá)±0.1%。不僅測量簡便，讀數(shù)直觀，且測量精度、分辨率也高于一般電橋。

1.理論分析與計(jì)算

1.1 電阻測量原理

根據(jù)基爾霍負(fù)電壓定律，兩個(gè)串聯(lián)的電阻和電源串接，兩電阻兩端的電壓是恒等于電源電壓的。改變其中的一個(gè)電阻阻值，其兩端的電壓是隨著阻值的變化而線性變化的，即：

因此，只要測得R1兩端的電壓，便可以計(jì)算出R1的阻值。

1.2 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換

在自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能中，首先對(duì)采集來的電壓信號(hào)與該檔位的電壓范圍進(jìn)行比較，若該電壓信號(hào)在此范圍內(nèi)，則對(duì)再次采集的電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)換成電阻值進(jìn)行輸出顯示；若該電壓信號(hào)不在此范圍內(nèi)，則通過對(duì)繼電器的控制，使測量檔位跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)檔位。如此循環(huán)，直至拔出電阻或跳出該測量模式。

1.3 篩選功能原理

當(dāng)測量模式切換到電阻篩選模式時(shí)，可通過鍵盤輸入篩選的電阻阻值和誤差范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)在誤差范圍內(nèi)電阻的篩選。其實(shí)現(xiàn)方法為：當(dāng)被測電阻在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時(shí)，在液晶上顯示“符合”；當(dāng)被測電阻不在預(yù)設(shè)阻值范圍內(nèi)時(shí)，在液晶上顯示“不符合”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻的篩選。

1.4 電位器阻值變化曲線裝置

該裝置是通過單片機(jī)控制ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)電位器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，改變電位器的阻值。

2.硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本自動(dòng)電阻測量儀主要有控制器、電源、4*4鍵盤、顯示信號(hào)采集電路和檔位控制電路等組成。其框圖如圖1所示。

2.1 電源

采用輸出為5V/3A的穩(wěn)定性很強(qiáng)的開關(guān)電源為整個(gè)系統(tǒng)供電，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，提高了儀器的可靠性。

2.2 鍵盤

采用4*4的鍵盤，當(dāng)按下模式切換鍵，輸入模式被啟動(dòng)時(shí)，可以通過鍵盤輸入相應(yīng)的電阻數(shù)值，鍵盤口與最小系統(tǒng)的接口為P1口，其中C鍵為模式切換鍵，A，E，F(xiàn)鍵為模式設(shè)置鍵。

2.3 顯示部分

采用12864A-1漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。接口與單片機(jī)的P0口和P2口相接，采用并行的數(shù)據(jù)傳送方法控制液晶。明顯提高了液晶的顯示速度，在屏幕顯示方面更加穩(wěn)定，并且頁面顯示更加舒適美觀。

2.4 AD采樣部分

選用精度為VERF*255/256的AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片為采樣主要設(shè)備，通過74LS74分頻為AD0809提供時(shí)鐘，采樣速率為200KBPMS，配以合適的電阻測試通道，將被測電阻兩端電壓采樣，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，接口為P3，經(jīng)過計(jì)算后控制繼電器選通合適的檔位再次進(jìn)行測量，可以更加精確的測試出被測電阻的阻值。

3.軟件設(shè)計(jì)（流程圖如下）

4.測試方案與測試結(jié)果

4.1 測試方案

（1）測試方法

通過測試可調(diào)電阻的阻值與標(biāo)準(zhǔn)萬用表的測量值進(jìn)行比較測試。

（2）測試數(shù)據(jù)

4.2 測試結(jié)果分析

分析測試結(jié)果，10k和1k檔可以較好的滿足設(shè)計(jì)要求，100Ω檔位誤差較大。

由測試結(jié)果可以看出，當(dāng)被測電阻阻值越大時(shí)，測量誤差越小，由于測試儀本身的內(nèi)阻和噪聲干擾等原因，當(dāng)測試電阻阻值較小時(shí)誤差較大。

5.小結(jié)

該自動(dòng)電阻測試儀具有100Ω，1kΩ，10kΩ，10MΩ四檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程、三位數(shù)字顯示，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)鍵盤輸入的要求，自動(dòng)篩選電阻并能顯示相應(yīng)的參數(shù)；可在10秒范圍內(nèi)自動(dòng)精確測量和顯示電位器阻值隨角度變化的曲線；還具有通過輸入電阻的色環(huán)顏色，自動(dòng)輸出電阻值的智能功能。

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作者簡介：劉永鋒（1981—），男，碩士，主要從事單片機(jī)技術(shù)及相關(guān)課程的教學(xué)和研究。