年全國（湖南賽區(qū)） 2011 年全國（湖南賽區(qū)） 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽作品簡易自動(dòng)電阻測試儀 (G 題)??本系統(tǒng)采用 STC89S52 單片機(jī)作為核心控制器， 通過 A/D 轉(zhuǎn)換芯片將阻 值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進(jìn)行處理，控制多個(gè)繼電器切換不同的電阻測量電 路，實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，系統(tǒng)具有自動(dòng)篩選電阻功能，并可通過 LCD 顯示屏 12864 方便直觀地顯示被測電阻阻值以及待篩選的電阻阻值， 及電位器旋轉(zhuǎn)角度及其阻值間的關(guān)系。系統(tǒng)采用運(yùn)放 CA3140 構(gòu)成的串聯(lián) 分壓法測來測量電阻阻值，精度達(dá)到了 1%，效果好。關(guān)鍵詞：STC89S52；運(yùn)放；串聯(lián)分壓法；LCD；A/D1簡易自動(dòng)電阻測試儀一 、 方案設(shè)計(jì)與論證1.方案設(shè)計(jì) 1. 方案設(shè)計(jì) 方案一： 采用電阻橋來測量未知電阻，圖 1 所示. 方案一圖 1 電橋測量電阻測量原理：I1 RX = I2 R1 得到：RX R1 = R0 R2I1 R0 = I2 R2RX =R1 R0 R2 可知未知電阻 R x 與其他臂的電阻阻值成正比。方案二 ： 采用恒壓源與運(yùn)放來測量未知電阻，如圖 2 所示圖 2 恒壓源測量電阻測量原理：Ui U =? o R1 Rx Uo R1 Ui得到： Rx =可知未知電阻 R x 與輸出電壓 U O 成正比。

2方案三 ： 采用恒流源來測量未知電阻，如圖 3 所示.圖 3 恒流源測量電阻測量原理： U 0 = I 0 Rx 可知未知電阻 R x 與輸出電壓 U O 成正比。 方 案四 ：采用串聯(lián)分壓法測電阻,R 為標(biāo)準(zhǔn)電阻, U A 、 U B 為測量電壓 值，如圖 4 所示。圖 4 串聯(lián)分壓法測電阻測量原理：U A Rx + R = UB R U A ?UB ×R UB得到： R x = 2.方案論證 2. 方案論證方案一的測量結(jié)果可以很精確， 但是在 10k~10M 之間，由于范圍太寬， 相差 1000 倍，電阻橋不容易調(diào)平衡，不平衡就測不準(zhǔn),故該方案不采用。 方案二與方案三均是采用運(yùn)放的反相端輸入，運(yùn)放的高輸入阻抗不易 得到體現(xiàn)，特別是電阻在 10M 測量的時(shí)候誤差很大，故該方案不采用。 方案四采用雙運(yùn)放構(gòu)成的串聯(lián)分壓法測電阻，信號從同相端輸入，阻3抗高，精度高；每次測量的值可與標(biāo)準(zhǔn)值比較，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高 3.方案選定 3. 方案選定 綜上所述，方案四精度高，穩(wěn)定性好，效率高，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 要求，所以選擇方案四。二 、 理論分析與計(jì)算1.電阻測量原理 1. 電阻測量原理 電阻測量原理采用雙運(yùn)放構(gòu)成的串聯(lián)分壓法測電阻，其待測電阻表達(dá) 式 Rx 為：Rx =U A ?UB ×R UB 。

其中 U A 是標(biāo)準(zhǔn)電壓簡易自動(dòng)電阻測試儀， U B 是測量電壓， R 是標(biāo)準(zhǔn)電阻。 故UB的變化可直觀反應(yīng)待測電阻 Rx 的大小。2.自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換與篩選功能 2. 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換與篩選功能 用單片機(jī) STC89S52 軟件編程來自動(dòng)控制繼電器實(shí)現(xiàn)電阻的自動(dòng)轉(zhuǎn)換 量程和篩選功能，具體實(shí)現(xiàn)見軟件流程圖設(shè)計(jì)部分。 3.電位器阻值變化曲線裝置設(shè)計(jì) 3. 電位器阻值變化曲線裝置設(shè)計(jì) 用步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制電位器的旋轉(zhuǎn)，假設(shè)電位器的旋轉(zhuǎn)角度范圍是 0~225 ° ，則將其分為 25 等分，即每旋轉(zhuǎn) 9 ° 記錄當(dāng)前阻值，并送出顯示阻 值，畫出曲線。其裝置設(shè)計(jì)如圖 5 所示。橫坐標(biāo)表示角度，縱坐標(biāo)表示阻 值，如下圖 6 所示。步進(jìn)電機(jī) 電位器 電阻測試 裝置 顯示裝置主控制 電路 圖 5 電位器阻值變化曲線裝置設(shè)計(jì)4圖 6 電位器阻值隨角度變化曲線三 、 電路設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)框圖 1. 系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)，電阻測試儀、A/D 轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)、鍵盤、液 晶顯示、穩(wěn)壓電源等模塊組成。框圖見下圖 7 所示。?7系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.系統(tǒng)描述 2. 系統(tǒng)描述 將待測電阻接入電路測量儀可測出阻值，將該阻值進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換送入 單片機(jī)處理，判斷該阻值是否是用戶需要的電阻，并且可自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程開 關(guān)，通過液晶 LCD 顯示測量的阻值。