畢業(yè)設(shè)計（論文）基于STC89C52單片機的簡易自動電阻測試儀

1、畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易自動電阻測試儀 專業(yè)（系） 班 級 學生姓名 指導老師 完成日期 目 錄前 言在工程實踐中，常需要測定某些高導電材料的電阻率。我們電阻測量的思路是：由精密恒流源電流通過被測電阻，通過放大器將信號擴展到信號能被提取出來，接著進行信號處理，然后進行信號采集和a/d轉(zhuǎn)換，最后顯示測量結(jié)果。在測量電路中，電壓的分辨率影響測量精度，即受a/d轉(zhuǎn)換的位數(shù)影響。而整個電路的誤差決定電路所采用的形式。系統(tǒng)的誤差主要由量化誤差及模擬誤差組成，當然也要考慮外部噪聲和干擾對測量的影響。因此，恒流源和放大器的性能非常關(guān)鍵。在電路的測試過程中，常常會碰到由于忽略某些電阻實際值與理論值之間的誤差，從

2、而影響檢測結(jié)果。我們選用了單片機來設(shè)計該測量儀。該測量儀可直接從液晶顯示屏上讀出所測得的電阻值，同時可以對需要指定測試的數(shù)據(jù)進行設(shè)定，能夠幫助我們更快更好的選出我們所需要的電阻。摘 要本簡易電阻自動測試儀采用stc89c52單片機為核心控制器，利用伏安法測電阻的測量方法，將測量的電壓值通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ad7705轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號輸入stc89c52單片機進行處理，完成電阻測量功能、自動換擋和篩選功能、電位器阻值變化曲線測試的功能。再通過單片機與顯示模塊的連接，顯示測量結(jié)果。關(guān)鍵詞：電阻自動測試儀、stc89c52、電阻測量功能、自動換擋、曲線測試、ad7705astractthis

3、paper introduces a kind of based on a kind of at89s52 scm voltage measurement circuit, this circuit adopts high precision, ad7705 dual-slope a/d circuit, measurement range dc 0-+ 2.500 v, use lcd module that can be with a pc for serial communication. the text mainly gives all the parts of the circui

4、t hardware and software system, this paper introduces the principle of the double integral circuit at89s52 devices, the characteristics of the ad7705, function and application of the function and application, cd4040. the circuit design is novel, the powerful, flexible expandability.the technique to

5、be used mainly has:(1) through the programming to realize the resistance value directly measuring the;(2) icl7135 converter effective application;(3) 12864 lcd monitor effective application;(4) through the keyboard to realize resistance tolerance of parameters set;(5) through the single-chip microco

6、mputer control motor to realize the automatic control of potentiometer.keywords: at89s52 devices, icl7135, 12864 liquid crystal display, keyboard.第1章 方案設(shè)計與論證1.1比較與選擇采用單片機電阻的設(shè)計目前有多種方案可以實現(xiàn)，例如、使用可編程邏輯控制器(plc)、振蕩電路與單片機結(jié)合或cpld與eda相結(jié)合等等來實現(xiàn)。在設(shè)計前本文對各種方案進行了比較：方案一、基于模擬電路的測量儀利用模擬電路，電阻可用比例運算器法和積分運算器法，電容可用恒流法和比較

7、法，電感可用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法等，雖然避免了編程的麻煩，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，現(xiàn)在已較少使用。方案二、可編程邏輯控制器(plc) 此方案采用plc對硬件進行控制，應用較為廣泛。它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設(shè)計中可采用plc對硬件進行控制，但是用plc實現(xiàn)價格相對昂貴，因而成本過高。 方案三、采用cpld或fpga實現(xiàn)此方案則采用廣泛應用的vhdl硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設(shè)計，利用maxplusii集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到cpld或fpga可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對

8、而言設(shè)計規(guī)模大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。方案四、利用基于伏安法的電阻測量與單片機結(jié)合利用基于伏安法電阻測量方法，將電阻參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓模擬信號，此模擬量由高精度ad轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。這樣由單片機處理數(shù)字量，能夠滿足測量精度高、易于實現(xiàn)自動化測量等設(shè)計需要，而且單片機構(gòu)成的應用系統(tǒng)有較大的可靠性、系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈活，容易構(gòu)成各種規(guī)模的系統(tǒng)。通過對上述方案的比較，利用基于恒流源的電阻測與單片機結(jié)合實現(xiàn)電阻測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。所以，本文選定以單片機為核心來實現(xiàn)對電阻測量的設(shè)計。1.2方案描述本簡易電阻自動測試儀采用stc89c52單片機為核心控制器，利用基于lm358構(gòu)成的恒流源的電阻測量方法

9、，將測量的電壓值通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ad7705轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號輸入stc89c52單片機進行處理，完成電阻測量。再通過單片機與顯示模塊的連接，顯示測量結(jié)果。該測試儀由電阻測量電路模塊、電位器阻值變化曲線測試模塊、單片機，a/d轉(zhuǎn)換電路，時鐘電路，穩(wěn)壓電源，恒流源，顯示，報警，鍵盤等模塊組成。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)方框圖第2章 理論分析與計算2.1基于電阻測量原理說明圖2所示電路是該系統(tǒng)采用的電阻測量示意圖，電路中a點的電位為1.25伏，電壓表側(cè)a,b兩點的電位，根據(jù)電路理論可得如下表達式：由此可得被測電阻，圖2 電阻測量示意圖2.2 自動量程轉(zhuǎn)換與篩選功能通過多次測量和對比，

10、然后對數(shù)據(jù)進行分析，最后得到一個算法，公式如下：電阻顯示值=247500/(測量值*0.038147)-990篩選功能通過設(shè)置一個初始電阻值及其阻值范圍，將阻值范圍內(nèi)的電阻選擇出來，并測量阻值。具體方法是用單片機stc89s52軟件編程來自動控制繼電器實現(xiàn)電阻的自動轉(zhuǎn)換量程和篩選功能2.3電位器阻值變化曲線裝置將4.7k 旋轉(zhuǎn)式單圈電位器的旋轉(zhuǎn)角度范圍劃分為16等分（包括電阻最小值和最大值對應的角度），測試每一個等分點所對應的阻值，然后利用單片機求出相鄰兩個點之間的函數(shù)關(guān)系式，再根據(jù)函數(shù)關(guān)系式描點劃線。示意圖如圖3所示圖3 電位器阻值變化曲測試示意圖第3章 硬件電路設(shè)計3.1電路設(shè)計（1） 電

11、阻測量電路圖4 電阻測量原理圖(2) 電源模塊輸入的外部電源首先經(jīng)過橋式整流、濾波電路濾波，再經(jīng)過7805芯片穩(wěn)壓成5v的直流電壓，向主控制器供電。圖4 電源模塊電路（3） ad采樣模塊本模塊利用ad7705實現(xiàn)ad轉(zhuǎn)換功能把整流濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機能夠處理的數(shù)字信號，并傳送給處理器。圖5 ad轉(zhuǎn)換模塊（4） 主控制模塊本模塊采用低功耗的stc89c52微處理器控制ad裝換，并對轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)進行接收和處理；通過按鍵控制測量的類型和單位。圖6 主控模塊電路圖鍵盤功能如下：s1；電阻篩選功能鍵；s2：-s3：+s4：自動測量電位器（5）顯示模塊通過lcd驅(qū)動程序?qū)tc89s52處理后的結(jié)

12、果數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定顯示，在測試期間顯示能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)，當離開測試能夠迅速歸零。圖7 液晶模塊連接電路圖（6） 電機驅(qū)動電路電機驅(qū)動模塊采用電機驅(qū)動芯片ln297和ln298來控制步進電機。輸入的信號用光耦tlp512-5送入ln297，很好的隔離了輸入與輸出信號，抗干擾能力強。進而帶動電位器旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電位器阻值變化曲線測試功能。圖8 電機驅(qū)動電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件組成(1) 控制測量程序,單片機控制測量程序不僅擔負著量程的識別與轉(zhuǎn)換,而且還負責數(shù)據(jù)的修正和傳輸;因此主控制器的工作狀態(tài)直接決定著整個測量系統(tǒng)能否正常工作,所以控制測量程序?qū)φ麄€測量來說至關(guān)重要; (2) 按鍵處理程序，

13、根據(jù)按鍵的狀態(tài)做相應的功能設(shè)置; (3) 電阻計算程序,單片機根據(jù)a/ d 轉(zhuǎn)換得到的電壓值計算出電阻值; (4) 液晶模塊顯示程序。該自動電阻測試儀的系統(tǒng)流程圖如圖9所示：4.2系統(tǒng)軟件流程圖y主流程圖主控模塊采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)檔位顯示適配超限處理y開 始調(diào)主控模塊（僅一次）讀a/d數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)更新掃描按鍵鍵盤主控nnnn按啟動？調(diào)主控？y顯示初顯n數(shù)據(jù)更新？延遲時間？讀a/d數(shù)據(jù)圖9 系統(tǒng)流程圖4.3 系統(tǒng)總程序#includelcd12864.h #includereg51.h#includeadc.h#define uchar unsigned char#define uint unsi

14、gned int#define tho_int 0xff#define tl0_int 0x15#definetmod_int 0x01#define tcon_int 0x10uchar time_4ms;uchar cont_200ms;uchar stop_run_delay;uchar set_read_cont;uchar key;uchar key_buf;uchar key_cont;uchar set_step;uchar tast_delay;/*uint moto_cont;uint moto_time;uchar p1_buf;uchar beef_delay;uchar

15、 beef_cont;uint pdata buf50; uchar mode;uchar set_mode;uchar r_wc;/*uchar ad_data2;char dsp_buf10;unsigned long ad_buf1,r1,ra,a0,set_r;uint ad_uor;uchar ad_cont;/*sbit out1=p14;sbit out2=p15;sbit out3=p16;sbit out4=p17;sbit buz= p36;sbit led= p37;uchar code moto_tap8=0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x

16、01,0x09,;/步進電機時序表格 uchar code moto_tap28=0x08,0x0a,0x02,0x06,0x04,0x05,0x01,0x09,;/步進電機時序表格 char code lcd_tap210=0123456789;uchar code dsp_16= ;uchar bdata flg;sbit flg_200ms=flg0;sbit run_flg= flg1;sbit beef_en= flg2;sbit colck= flg3;sbit key_out= flg4;sbit ad_out= flg5;sbit call_en= flg6;void ad_r

17、ead(void);void t0_int(void)tmod=tmod_int; /設(shè)置定時器工作模式 tcon=tcon_int; /啟運定時器 tl0=tl0_int; /裝入定時器初值th0=tho_int; /裝入定時器初值et0=1; /允許定時器0中斷 ea=1; /開總斷 void timer0_(void)interrupt 1 using 1 / 定時器溢出周期為125us已加入16t tr0=0;/ tl0=tl0_int;th0=tho_int;tr0=1;time_4ms+;if(beef_en)buz=!buz;elsebuz=1;if(time_4ms=16) /

18、4ms平臺 time_4ms=0;if(set_mode=0)led=0;else led=1;if(beef_delay)beef_delay-;if(stop_run_delay)stop_run_delay-;if(set_step=0)out1=0;out2=1;out3=1;out4=1;elseif(set_step=1)out1=1;out2=0;out3=1;out4=1;elseif(set_step=2)out1=1;out2=1;out3=0;out4=1;elseif(set_step=3)out1=1;out2=1;out3=1;out4=0;elseif(set_s

19、tep=4)out1=1;out2=1;out3=1;out4=0;colck=1;cont_200ms+;if(cont_200ms=25)cont_200ms=0;flg_200ms=1;if(moto_cont) moto_cont-;p1_buf=p1&0xf0;if(run_flg)p1=p1_buf|moto_tapmoto_cont;elsep1=p1_buf|moto_tap7-moto_cont;elseif(moto_time)moto_time-; moto_cont=8;p1=p1&0xf0;if(moto_time=0)stop_run_delay=20;elseif

20、(moto_time=0)p1=p1&0xf0;void moto_control(uint cont,uchar fx)if(fx=1)run_flg=1;elserun_flg=0;moto_time=cont;void tast_control(void)unsigned char i,j=0;char dsp10;delay_ms(200);if(ad_out)&(tast_delay=0)ad_out=0;lcd_dsp(0,0, 電阻測試儀,12);lcd_dsp(1,0,檢測值: ,8);lcd_dsp(2,0,篩選值: ,8);lcd_dsp(3,0,誤 差: ,10);dsp

21、_buf0=set_r/1000000;dsp_buf1=(set_r%1000000)/100000;dsp_buf2=(set_r%1000000)%100000)/10000;dsp_buf3=(set_r%1000000)%100000)%10000)/1000;dsp_buf4=(set_r%1000000)%100000)%10000)%1000)/100;dsp_buf5=(set_r%1000000)%100000)%10000)%1000)%100)/10;dsp_buf6=(set_r%1000000)%100000)%10000)%1000)%100)%10;for(i=

22、0;i3;i+)if(dsp_bufi=0)dsp_bufi= ;j+;for(i=0;iset_r) if(ra-set_r)(set_r*r_wc)/100) if(call_en)beef_cont=1;elseif(ra(set_r*r_wc)/100) if(call_en)beef_cont=1;if(set_step=0)if(r11010)set_step=1;wcode(0x01); /清除顯示elseif(set_step=1)if(r11010)set_step=2;wcode(0x01); /清除顯示elseif(r11050)set_step=3;wcode(0x01

23、); /清除顯示elseif(r1100)set_step=1;wcode(0x01); /清除顯示elseif(set_step=3)if(r199999)wcode(0x01); /清除顯示set_step=4;elseif(set_step=4)if(r199999)set_step=3;wcode(0x01); /清除顯示 if(set_step=0)dsp_buf0=lcd_tap2(r1%10000)/1000;dsp_buf1=lcd_tap2(r1%10000)%1000)/100;dsp_buf2=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)/10;dsp_bu

24、f3=.;dsp_buf4=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)%10;if(r1%10000)/1000)=0)dsp_buf0= ;lcd_dsp(1,4,dsp_buf,5);elseif(set_step=1)dsp_buf0=lcd_tap2(r1%10000)/1000;dsp_buf1=lcd_tap2(r1%10000)%1000)/100;dsp_buf2=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)/10;dsp_buf3=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)%10;if(r1%10000)/1000)=0)dsp_

25、buf0= ;lcd_dsp(1,4,dsp_buf,4);elseif(set_step=2)dsp_buf0=lcd_tap2(r1%10000)/1000;dsp_buf1=lcd_tap2(r1%10000)%1000)/100;dsp_buf2=.;dsp_buf3=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)/10;dsp_buf4=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)%10;if(r1%10000)/1000)=0)for(i=0;i4;i+)dsp_bufi=dsp_bufi+1;lcd_dsp(1,4,dsp_buf,4);lcd_dsp(

26、1,7,k,1);elseif(set_step=3) dsp_buf0=lcd_tap2r1/10000;dsp_buf1=.;dsp_buf2=lcd_tap2(r1%10000)/1000;dsp_buf3=lcd_tap2(r1%10000)%1000)/100;dsp_buf4=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)/10;dsp_buf5=lcd_tap2(r1%10000)%1000)%100)%10;lcd_dsp(1,4,dsp_buf,4);lcd_dsp(1,7,m,1);elseif(set_step=4) lcd_dsp(1,4,_m,6);voi

27、d key_control(void)uchar i;if(key_out)key_out=0;if(key=0x0f)wcode(0x01); /清除顯示mode=0;elseif(key=0x17)mode=1;beef_en=0;beef_cont=0;beef_delay=0;set_step=1;out1=1;out2=0;out3=1;out4=1;wcode(0x01); /清除顯示lcd_dsp(0,0,dsp_,16);lcd_dsp(1,0,dsp_,16);lcd_dsp(2,0,dsp_,16);lcd_dsp(3,0,dsp_,16);lcd_dsp(1,0, 請稍等

28、候! ,12);set_read_cont=50;for(i=0;i=30;i+) bufi=3*i;ad_out=0;for(i=0;i4;)if(stop_run_delay=0)&(moto_time=0)if(set_read_cont)set_read_cont-;if(set_read_cont=0)i=4;moto_time=8; ad_out=0;while(ad_out=0)ad_read();delay_ms(100);a0=ad_uor*0.038147;r1=(2480000)/a0)-992;buf49-set_read_cont=r1/10;lcd_dsp(0,0,

29、dsp_,16);lcd_dsp(1,0,dsp_,16);lcd_dsp(2,0,dsp_,16);lcd_dsp(3,0,dsp_,16);show_line(buf);elseif(key=0x1b) beef_cont=1;if(set_mode=0)set_r+;elseif(set_mode=1)r_wc+;elseif(key=0x3b) key_cont=180;beef_cont=1;if(set_mode=0)set_r+;elseif(set_mode=1)r_wc+;elseif(key=0x3d)key_cont=180;if(set_mode=0)if(set_r)

30、set_r-;elseif(set_mode=1)if(r_wc)r_wc-;beef_cont=1;elseif(key=0x1d)if(set_mode=0)if(set_r)set_r-;elseif(set_mode=1)if(r_wc)r_wc-;beef_cont=1;elseif(key=0x1e)set_mode=set_mode0x01;beef_cont=1;elseif(key=0x3e)call_en=!call_en;if(call_en)beef_cont=0x81;elsebeef_cont=1;void beef_control(void)if(beef_del

31、ay=0)if(beef_en)beef_en=0;beef_delay=20;elseif(beef_cont&0x0f)beef_cont-;beef_en=1;if(beef_cont&0x80)beef_delay=100;elsebeef_delay=20; void key_scan(void)if(p2&0x1f)!=0x1f)if(key_cont=10)&(key_cont200)key=key_buf;key_out=1;key_cont=0;void ad_read(void)uint temp,i,cons;/ max0,min0,max1,min1,uint data

32、05,data15;/,t0,t1;long temp0=0,temp1=0;cons=5;if(flg_200ms)flg_200ms=0;for(i=0;icons;i+)ad7705_write_reg(0x38); /啟動ad7705ad轉(zhuǎn)換delay_ms(2);ad_data0=ad7705_read_reg(); /保存高8位數(shù)據(jù)data0i=ad_data0; delay_ms(2);ad_data1=ad7705_read_reg(); /保存低8位數(shù)據(jù) data1i=ad_data1;for(i=0;i=2)ad_cont=0;ad_uor=ad_buf1/2;ad_buf

33、1=0;ad_out=1;if(tast_delay)tast_delay-; void main(void) ad7705_reset(1);setup();t0_int();run_flg=0;moto_cont=8;set_step=3;beef_cont=1;set_r=4000;r_wc=10;set_mode=0;call_en=0;while(1) if(colck) colck=0;if(mode=0)tast_control();delay_ms(2);ad_read(); beef_control();key_scan();key_control(); 第4章 系統(tǒng)測試1、

34、測試原理：在系統(tǒng)設(shè)計中，stc89c52單片機為核心的簡易自動電阻測試儀，將電阻對應的電壓實現(xiàn)各個參數(shù)的測量。，將模擬電壓信號送入ad采樣，通過ad把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再把數(shù)字信號送入stc89c52單片機處理。使用c語言編寫了系統(tǒng)應用軟件；包括主控制模塊、顯示模塊、電阻測試模塊和電機驅(qū)動模塊。2、測試方法：在測試時將被測參數(shù)通過本系統(tǒng)測量出來的示值與參數(shù)的標稱值進行對比，得到本系統(tǒng)的測量精度。3、測試儀器：示波器，萬用表。4、測試結(jié)果：通過按鍵操作，實現(xiàn)測量類型和量程的選擇。電阻測試數(shù)據(jù)如表1所示。表1電阻測試數(shù)據(jù)標稱值()系統(tǒng)測量（）相對誤差(%)20.020.010.05200.0199.770.16000.05993.750.10450000.049926.630.147301000.0297839.501.05自動篩選功能展示圖，如圖10所示。圖10 自動篩選功能展示圖電位器阻值變化曲線，如圖11所示圖11 電位器阻值變化曲線5、測試分析：根據(jù)以上的測試結(jié)果表