电阻精确测量系统设计.doc

实验三：电阻精确测量系统设计
一．实验目的与要求
1.被测电阻的理论值为2.5Ω<Rx<1KΩ
2.测量精度为0.5%
3.能消除引线对测量数值的影响
4.用LCD显示测量值
二．测量的工作原理
本机选用的是RC震荡原理，通过测量频率的变化，由单片机程序计算出实际的电阻的大小。
由于单片机测量频率范围的限制，以及减小分布参数对测量精度的影响，本机采用的方法比较特殊，它先以一个已知的标准电容C0为基准，测量其震荡频率，然后计算电阻。
三．选用的器材
1．8051单片机
2．1nF聚苯乙烯+20pF的磁介电容，精度为0.5%
3．普通电阻R：1KΩ，
4．普通电容C1: 33nF
5．继电器，LM311N比较器，8550PNP型三极管，若干数量的电阻
四．原理图说明

原理图中，左图问单片机控制系统。主要负责LCD显示，以及控制管脚，按键扫描等。
右图中为震荡部分。由电容电阻串联而成的，加载在LM311N的正端，构成正反馈，而后由输出端经过电阻反馈回LM311N的负端口，构成负反馈，使电路达到稳定的状态。根据震荡原理知F=1/(RC)
五．具体操作
1． 上电后，R，C1自动震荡。单片机测其频率f1
f1= 1/(R*C1)
2． 使能REL=0；使继电器有效，C0标准电容就接入电路中了，再次震荡，得频率f2
f2=1/[R*(C1+C0)];
3.f1,f2,C0已知，可求的C1=C0*f2/(f1-f2) R=C0*f2/f1(f1-f2);
4,接入要测量的电阻Rx，继电器无效 Rx，R并联后与C1 震荡 测频率f3
Rx//R*C1=1/f3
得
Rx=R/[R*C1*f3-1]
由于Rx跟R并联，所以当Rx<<R的时候，可以测量到的是微小电阻的值，
单片机选用的晶体振荡器为12M。所以最小可测
Rx=1/(12000000*0.00000033)=2.5Ω
最大不超过不能Rx>>R=1KΩ
六．程序设计流程：
LCD初始化，显示标题

T0定时50ms，T1为计数器

延时2.5s，开中断

测量R与C1频率f1 并显示

闭合继电器并联C0 延时2s，测量f2

计算R C1的值并断开C2

延时等待被测信号接好，即REL键
确定按下并放开

计算Rx，并LCD显示值