简易电阻测试仪.ppt

简易电阻测试仪一、系统方案v本系统主要由测量模块、数模转换模块、控制显示模块，驱动电机模块，下面分别论证这几个模块的选择。1.1测量模块的论证与选择测量模块的论证与选择v方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将被测电感串入电路或将电容并入回路中进行测量。但谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。由于测试频率不固定，测试速度也很难提高，误差就很难达到要求。v方案二：伏安法测量R,它的测量原理来源于阻抗的定义。即若已知流经被测阻抗的电流，通过A/D将被测阻抗两端的电压的模拟量转化为数字信号送入单片机，可得被测电阻两端的电压，则通过欧姆定律可得到被测电阻阻值。此方法原理简单，外部硬件较少，便于操作。v方案三：交流电桥测量法，交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗 Z1、Z2、Z3、Z4，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡的条件是v此条件显示交流电桥不同于直流电桥：首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡；其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。v 综合比较以上三种方案，我们选择方案二。1.2 A/D模块方案论证与选择v该ADS7816是12-bit,200kHz采样模数转换器数字转换器.它具有低功耗操作具有自动关闭电源，同步串行接口和一个差分输入.该参考电压年龄可以多种多样，从100mV到5V,与对应从24V对应分解到1.22mV.低功耗，自动断电等优点。特别是它是12位的模数转换器，可以更好的进行量化，提高了对被测电阻电压采样的精度，故我们选择ADS7816作为A/D模块。1.3 控制系统的论证与选择v 核心控制部分我们选TI公司生产的低功耗MCU MSP430，它是一种基于RISC的16位混合信号处理器，超低功耗架构与高度灵活的时钟系统可显著地延长了电池的寿命:0.1UA RAM保持模式;1UA RTC模式;100UA/MHz。集成型智能外设：众多的高性能模拟与数字外设可大幅度的减轻CPU的工作量。基于以上优点，它完全可以满足对整个电路控制的要求，故我们决定选MSP430作为控制核心。1.4 电机模块v 考虑到编程的复杂，以及没有合适的电机，故本次没做这一部分。1.5显示模块论证与选择v方案一：使用数码管显示v数码管具备数字接口，显示清晰，价格较低，性价比非常高，方便易行能够满足数字及部分符号的显示，但是不能显示字符及绘图，故不能满足本设计的要求。v方案二：采用图形液晶显示v图形液晶屏具有显示质量高，数字式接口，体积小，质量轻，功耗功率小的特点，能够满足数字及图形符号的显示，能够满足本设计的要求。v综上所述，我们决定采用方案二选择12864LCD。二、系统硬件电路设计v本简易自动电阻测试仪采用了TI公司的单片机MSP430。该系统主要包括电阻测量模块，LCD显示、按键模块，电源电路等功能模块。基于上述各方案的论证与分析，我们确定了最终方案。系统的总体结构框图如下图：2.1系统的整体设计系统的整体设计2.2电阻测量硬件电路设计v本方案通过串联分压法来测量Rx的电阻，当刚开始测量时，有单片机给J1端一个高电平使得三极管T1导通，此时继电器RL1通电吸合使得R1与Rx导通，此时ADS7816将Rx的模拟电压转换为数字电压送入单片机，单片机就可以读出Rx的电压。将Rx 电压送入比较器的正输入端，在R9和P1的支路中，调节P1，是其值与R9完全相同，这样便得到了电压比较器的基准电压为2.5V，当Rx的电压小于2.5V时v比较器输出低电平到单片机，单片机不给J1、J2、J3、J4信号，通过公式:v由Ix=Ucc/(Rx+Ri)，(i=1,2,3,4)v而Rx=Ux/Ixv化简得Rx=Ux*Ri/(Ucc-Ux)，(i=1,2,3,4)v算出Rx的值并输入LCD显示其值,当Rx大于等于2.5V时，比较器输出高电平到单片机，单片机向J1输出低电平，三极管T1截止，继电器 vRL1断电断开，同时单片机向J2输出高电平，三极管T2导通，继电器RL2通电吸合，然后比较器继续比较，循环上面的操作，这样便实现了自动换挡。原理图如下：电阻测量硬件电路 原理图2.3液晶显示、按键模块硬件设计v显示模块我们采用了图形液晶屏，它具有显示质量高，数字式接口，体积小，质量轻，功耗功率小的特点，能够满足数字及图形符号的显示，能够满足本设计的要求。下面是原理框图：2.4电源的设计v本系统各模块电路采用+5V供电，由三端稳压集成电路LM7805构成的直流稳压电源能够满足本设计的要求，电路框图如图2.4.1所示，电路原理图如图2.4.2所示。这样可以保持整个系统稳定可靠运行。2.5 AD转换模块设计vADAD模块的作用在前面电阻测量电路中已经提模块的作用在前面电阻测量电路中已经提到，即由到，即由+In+In端测得端测得RxRx的模拟电压，的模拟电压，ADAD模块就模块就将其转化为数字的电压送入单片机，由单片将其转化为数字的电压送入单片机，由单片机对数据进行处理。机对数据进行处理。原理图如下：谢谢！