簡易自動電阻測試儀

摘 要

該簡易自動電阻測試儀可實現(xiàn)對電阻的自動測試功能，具有自動電阻篩選功能, 并能自動測量和顯示電位器阻值隨旋轉角度變化的曲線。

根據(jù)選題要求，該測試儀以AT89C55為核心，結合鍵盤、顯示、程控放大器、A/D、步進電機控制器等外圍電路，較好地實現(xiàn)了要求的功能。測量量程為100Ω、1k Ω、10k Ω、10M Ω四檔。測量準確度為±（1%讀數(shù)＋2 字）。3 位數(shù)字顯示（最大顯示數(shù)為999），能自動顯示小數(shù)點和單位, 測量速率大于5 次/秒。100Ω、1k Ω、10k Ω三檔量程具有自動量程轉換功能。

具有自動電阻篩選功能。即在進行電阻篩選測量時，用戶通過鍵盤輸入要求的電阻值和篩選的誤差值；測量時，儀器能在顯示被測電阻阻值的同時，給出該電阻是否符合篩選要求的指示。設計并制作了一個能自動測量和顯示電位器阻值隨旋轉角度變化曲線的輔助裝置，曲線各點的測量準確度為±（5%讀數(shù)＋2 字）, 全程測量時間不大于10 秒, 測量點不少于15 點。

關鍵詞：單片機，電阻測試儀，自動量程轉換，自動電阻篩選

1 方案的選擇與論證

圖1

對各模塊的實現(xiàn)，分別有以下一些不同的設計方案： 1.1 系統(tǒng)控制模塊

方案一：FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成鍵盤設置、步進電機控制、顯示電路的驅動、與電阻測量模塊的接口等功能。這種方案的優(yōu)點在于系統(tǒng)結構緊湊、速度快簡易自動電阻測試儀，而且可以使用的I/O口線很多；缺點是FPGA 的設計與調(diào)試與單片機相比比較繁瑣，調(diào)試的效率比較低，不夠靈活。

方案二：單片機方式。使用單片機也可以完成鍵盤設置、步進電機控制、顯示電路的驅動、與電阻測量模塊的接口功能。單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可以用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領域應用廣泛，調(diào)試的效率也比較高。

基于以上分析，擬選用方案二。本設計選擇AT89C55單片機。 1.2電阻測量方案的選擇

方案一：使用模擬開關對不同的標準電阻進行量程切換。由于模擬開關器件的內(nèi)阻影響，在測量阻值較大的電阻時，會產(chǎn)生較大的誤差。

方案二：使用程控放大器進行量程切換。與第一種方案比較，該方案測量誤差較小，具有明顯的優(yōu)點。因此，我們選擇了第二種方案。 1.3 顯示模塊的選擇

方案一：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低、易于維護、精確可靠、程序編寫容易、操作簡單等特點。但在本設計中所需顯示的狀態(tài)較多，信息量比較大，并且需要顯示電位器阻值隨旋轉角度變化的曲線，數(shù)碼管不能完成該曲線顯示功能。

方案二：使用液晶屏顯示。液晶顯示屏（LCD ）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強的特點。在本設計中所需顯示的狀態(tài)較多，信息量比較大，并且需要顯示電位器阻值隨旋轉角度變化的曲線，該曲線顯示功能由液晶顯示屏非常適合。

本設計選用方案二，使用液晶顯示屏進行顯示。

2 系統(tǒng)的具體設計與實現(xiàn)

2.1 總體設計思想

根據(jù)題目的要求，我們經(jīng)過仔細分析，充分考慮各種因素，制定出了整體的設計方案：以單片機AT89C55為核心，完成以下幾個方面的功能：鍵盤設置、步進電機控制、顯示電路的驅動、與電阻測量模塊的接口。設計充分運用了AT89C55的各個接口，減少了模塊調(diào)用，也使系統(tǒng)更為可靠。系統(tǒng)組成及原理框圖如圖2所示。

圖2

2.2 理論分析與計算 2.2.1 電阻測量原理

將測試直流電壓加在標準電阻和待測電阻上，所得電壓經(jīng)過電壓跟隨器緩沖隔離，