简易自动电阻测试仪--毕业论文设计.docx

嘉兴职业技术学院毕 业 设 计 (论 文)题目名称： 简易自动电阻测试仪 姓 名： 所在分院： 机电与汽车分院 专业班级： 自动化101班 指导教师： 二O一三 年 四 月 二十六 日 目 录1方案选择11.1可编程逻辑控制器(PLC)11.2利用振荡电路与单片机结合11.3利用并联继电器和单片机结合11.4小结12硬件设计22.1整体设计22.2. AT89C51最小系统32.3电源32.4. AD转换模块42.5电阻测量模块52.6键盘输入63软件设计63.1主程序流程图64参数计算75结果仿真分析与测试75.1 仿真分析75.2 测试分析8总结9致谢101简易自动电阻测试仪摘要在电子设计中，电阻是最基本的元件，经常要对它的值进行测量。而在某些场合，对测量精度要求很高。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻测试仪具有极大的现实必要性。硬件设计中，采用以MCS-51单片机为核心的硬件电路。利用四个继电器做量程转化电路，选择相应的量程范围，再将电阻的值通过AD转化转化为数字信号，通过51单片机测量之，再通过对应关系计算出参数值，最后显示在1602上。软件设计中，采用Keil4编写C语言代码，包括量程转化电路，AD转换模块，辅助装置连接模块，显示模块。最后，采用protues7.7进行整体仿真，仿真结果满足题目要求。关键词51单片机；继电器；1602液晶屏；电路；protues7.7仿真I1方案选择电阻测试仪的设计可用多种方案完成，例如使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合、继电器与单片机结合等等来实现。在设计前对各种方案进行了比较。1.1可编程逻辑控制器(PLC)应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高。1.2利用振荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻参数转化为频率，把模拟量近似的转换为数字量，频率f是单片机很容易处理的数字量，测量阻值较小的电阻时测量精度高，但是测量范围只有1300k，量程不够。1.3利用并联继电器和单片机结合因为测量范围至少要达到10M，并联继电器的方法能达到这个要求，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。1.4小结综上所述，1.3利用并联继电器和单片机结合制作电阻测试仪更为简便可行，而且成本比较低廉。所以，我将采用这种方法来制作简易自动电阻测试仪。2硬件设计2.1整体设计硬件电路以51单片机为核心，可分为四个模块：控制模块、测量模块、AD转换模块、显示模块。设计框图如图2-1：被测电 阻测量电路AD转换51单片机数字显示图2-1 设计框图各模块功能和选择理由如下：控制模块：采用89C51，控制测量量的切换，1602的显示,控制步进电机驱动电位器。51单片机运用广泛技术成熟，可操作性强。测量模块：我们采用并联4个继电器作为100、1k、10k、10M4个量程的选择开关。AD转换模块：该模块的功能为将测量参数转化为数字信号。MAX187具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，显示模块：采用1602显示。优点是方便读取数据，接线简单。2.2. AT89C51最小系统 设计核心AT89C51最小系统开发板电路图如图2-2所示。图2-2 AT89C51最小系统2.3电源共2个电源，一个2V如图3，另一个7.3V如图4。图2-3 2V电源图2-4 7.3V电源2.4. AD转换模块AD转换电路如图5。图2-5 AD转换电路2.5电阻测量模块电阻测量模块电路如图6所示：该模块分为六档，一档为100，二档为1k、三档为10k、四档为100k、五档为1M、六档为10M。图2-6 测量模块电路2.6键盘输入8个按键的功能分别为：菜单：进入菜单。个位、十位、百位：调整相应数位上的数值，范围为09。单位：可以调整单位，有、k、k、M四个选择。误差：误差调整范围为0%0.9%小数点位置：可以在百位十位之间、十位个位之间或各位后的三个位置调整。3软件设计3.1主程序流程图在电阻测试仪的设计中，为于直观性，在1602上显示被测参数的选择，主程序流程图如图3所示。首先插入被测元件，开关打开以后，进行复位，之后单片机根据按键类别启动相应的参数测试程序，测试完毕后将结果送1602显示。图3-1 主程序流程图4参数计算电阻的计算： （4-1）（R为精确电阻，为参考电压，为读数）5结果仿真分析与测试5.1 仿真分析继电器能正常工作，说明测量模块设计正确。单片机计数器的最高频率不能高于晶振频率的二十四分之一，频率太低又会使计数不准，而产生误差。因此，电阻值的选取十分重要，不能使震荡频率过高或过低。总体仿真后, 1602能正确显示所测量得数据，证明软件设计正确。由于电路的一些参数影响，导致理论值和实际值之间存在误差，于是我对程序中的计算公式作了一定的修正。修正后，误差减小到要求的误差范围内。本设计硬件电路简单，便于实现，虽然精度不是很高，但在一般场合已经够用。单片机控制程序采用C语言编写，思路清晰。系统的软件部分是系统实现各种工作状态的关键。在Keil4的平台上，通过各个模块的调试，可以确保软件无错，能正常执行。5.2 测试分析进过多次测量计算调整误差，得到的测试结果如表1：表5-1 测试结果量程被测电阻测量值误差量程为100单位：67.7567.06-1.0%50.9651.290.6%14.9414.27-4.5%量程为1k单位：k0.8020.8040.2%0.7620.760-0.3%0.6220.616-0.9%0.5580.556-0.4%0.4650.4690.7%0.3850.3860.4%0.3220.322-0.2%0.1480.1501.0%量程为10k时单位：k6.786.66-1.7%5.535.550.4%3.863.890.7%3.303.331.0%量程为10M单位：M9.859.991.4%0.980.991.1%0.390.39-0.6%总结本次设计已完成一下四点：（1）测量量程为100、1k、10k、10M四档。测量准确度为（1%读数2 字）。（2）3位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。（3）100、1k、10k三档量程具有自动量程转换功能。（4）具有自动电阻筛选功能。即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。致谢在本论文完成之际，首先要向我的导师王进满老师致以诚挚的谢意。在论文的写作过程中，王老师给了我许许多多的帮助。在王老师的悉心指导中，我学到了扎实的专业知识。在此我谨向王老师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我要感谢我们学院给我们授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢嘉兴职业技术学院，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔，学无止境。明天，将是我终身学习另一天的开始。由于水平有限,此篇设计论文难免存在一些错误,希望各位批阅者不吝赐教。在此向大家表示衷心的感谢!参考文献1 王松武. 电子测量仪器原理及应用（1）.哈尔滨工程大学出版社,2004. 2 林占江. 电子测量技术. 电子工业出版社,2007. 3 林占江. 电子测量仪器原理与使用.电子工业出版社,2006. 4 谭浩强. C 语言程序设计(第三版). 清华大学出版社,2005. 5 李朝青. 单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社,2005.6 秦实宏.单片机原理与应用技术M.北京：中国水利水电出版社，2005 7 姜立东.嵌入式系统原理及应用M.北京：机械工业出版社,2006 8 杨欣.电路设计与仿真M.北京：清华大学出版社,2006 9 楼然苗.51系列单片机设计实例M北京：航空航天大学出版社，200410 卢艳军.单片机基本原理及应用系统M.北京：机械工业出版社，2005附录一：元件清单列表：