大学生电子设计竞赛设计报告简易自动电阻测试仪

毕业设计（论文）任务书课题名称：简易自动电阻测试仪的设计一、原始依据（资料）：刘松曹金玲《单片机技术与应用》天津电子信息职业技术学院《智能电子》《智能PID调节器的设计及应用》《传感器技术》二、设计（论文）内容和要求：设计内容：本系统对于不同的量程分别采用恒流源测阻电路、分压法测阻电路和惠更斯桥I/V变换测阻电路进行电阻测量，充分的发挥出不同电路不同量程的工作特点，并且在软件上进行了校准。

本自动电阻测试仪恒流源以及稳压电路由CA3140、TL431等元器件实现，由ATmega128高速单片机为主控制器，通过其内部自带10位AD转换器的A/D转换，对被测电阻两端电压信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过LCD液晶显示屏显示电阻的大小。

该自动测试仪能够较精确的测量1Ω—10MΩ范围内的电阻，其测量误差为±1%，是一个简单易用的电阻测试仪方案。

该系统有，能够自动换档，筛选电阻，并且绘制电阻变化曲线。

实现了测量准确度为±（1%读数＋2 字）的三位有效数字显示的简易自动电阻测试仪。

通过偏置电源的改进提高了精度，又通过软件算法的改进再次提高了精度，对22个范围在0~10M电阻的反复测试，证明了该系统测量精度的明显改善。

设计要求：该简易自动电阻测试仪系统实现了测量准确度为±（1%读数＋2 字）的三位有效数字显示。

通过偏置电源的改进第一次提高了精度，又通过软件算法的改进再次提高了精度，对22个范围在0~10M电阻的反复测试三、建议查阅的技术资料：【1】刘松曹金玲《单片机技术与应用》天津电子信息职业技术学院【2】金发庆等编. 传感器技术与应用.北京机械工业出版社,2002【3】刘伯春．智能PID调节器的设计及应用．电子自动化，1995；(3)：20～25【4】赵娜，赵刚，于珍珠等.基于51 单片机的温度测量系统[J]. 微计算机信息，2007，1-2：146-148。

【5】LED市场受节能减排利好关注度持续飙升.中国经济网（北京）,2010/11/12【6】LED所涉及领域应用及研究报告,2010/11/24天津电子信息职业技术学院页号（1）序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签字1 2011.10.31-2011.11.6分析课题搜集资料分析课题搜集资料2 2011.11.7-2011.11.13硬件设计硬件设计3 2011.11.14-2011.11.20软件设计软件设计4 2011.11.20-2011.12.25总结并撰写论文总结并撰写论文567系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：系主任签字：年月日天津电子信息职业技术学院页号（2）注：1.本任务书由指导教师填写。

2011年全国大学生电子设计竞赛（全国二等奖获得者）简易自动电阻测试仪（G题）简易自动电阻测试仪摘要：本设计以STC89C51RC为主控制器，测量电路采用的是串联分压原理，以标准电阻为基准，用被测电阻与标准电阻上的分压进行比较，然后通过计算得出被测电阻的阻值。

再经过信号处理将测量电路输出的电压送给A/D转换器，用单片机控制器读取A/D转换后的值在其内部转换后输出给液晶进行显示被测电阻值。

按照此种方法计算较为简单，原理清晰，操作方便。

单片机主要完成采集和处理经过转化的数字量信号，完成键盘录入、液晶显示等功能。

此系统性能稳定，精度高，误差在1%以内，具有良好的实用价值。

关键词：A/D转换，STC89C51RC，液晶显示目录4444445667888991010电位器阻值变化曲线装置10 1010111测试使用的仪器设备1测试方案与测试条件1测试数据1结果分析35结论3基本部分3发挥部分3其它345571系统设计设计要求（1）测量量程为100Ω、1KΩ、10KΩ、10MΩ四档。

测量准确度为±（1%读数+2字）。

（2）3位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和单位，测量速率大于5次/秒。

（3）100Ω、1KΩ、10KΩ三档量程具有自动量程转换功能。

总体设计方案1.2.1 设计思路题目要求设计一台简易自动电阻测试仪，实现对电阻的测量。

设计主要分为电阻测量电路模块和MCU数据处理模块。

电阻测量电路模块是根据串联分压原理，让被测电阻与标准电阻串联，以标准电阻作为测量量程的基准，用恒压源给电路供电，根据被测电阻的不同，标准电阻两端的电压就会发生改变，将标准电阻两端的电压值经过处理后给A/D转换器，然后送给单片机，在单片机内通过A/D转换的电压值转换成被测电阻的阻值，采用矩阵键盘对需要设置项进行设置，以LCD12864液晶进行显示工作界面。

如图1 所示是系统总体框图：图1 系统总体框图1.2.2 系统方案设计（1）电阻测量方案论证方案一：串联分压原理图2串联分压原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。

简易自动电阻测试仪（G题）设计报告参赛学校：常州机电职业技术学院作者：朱化吉冯海涛骆翠玲简易自动电阻测试仪摘要该简易自动电阻测试仪可实现对电阻的自动测试功能，具有自动电阻筛选功能,并能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线。

根据选题要求，该测试仪以AT89C55为核心，结合键盘、显示、程控放大器、A/D、步进电机控制器等外围电路，较好地实现了要求的功能。

测量量程为100Ω、1kΩ、10k Ω、10MΩ四档。

测量准确度为±（1%读数＋2 字）。

3 位数字显示（最大显示数为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。

100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。

具有自动电阻筛选功能。

即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。

设计并制作了一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置，曲线各点的测量准确度为±（5%读数＋2 字）,全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。

关键词：单片机，电阻测试仪，自动量程转换，自动电阻筛选1 方案的选择与论证图1对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案：1.1 系统控制模块方案一：FPGA/CPLD方式。

即用FPGA/CPLD完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口等功能。

这种方案的优点在于系统结构紧凑、速度快，而且可以使用的I/O口线很多；缺点是FPGA的设计与调试与单片机相比比较繁琐，调试的效率比较低，不够灵活。

方案二：单片机方式。

使用单片机也可以完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口功能。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛，调试的效率也比较高。

毕业设计说明书课题名称：简易自动电阻测试仪的设计目录摘要 (2)1 系统电路原理及元件选择 (3)1.1 单片机模块的论证与选择 (4)1.2 A/D转换模块的论证与选择 (4)1.3 显示模块的论证与选择 (4)2 系统理论分析与计算 (5)2.1 电阻测量原理 (5)2.2 自动量程转换 (5)2.3 电阻筛选功能 (5)2.4 电位器阻值变化曲线装置 (6)3 硬件设计 (7)3.1 AD转换模块 (7)3.2辅助装置模块 (7)3.3键盘与显示模块 (7)4 软件设计 (7)4.1 自动档位处理模块 (7)4.2 A/D转换模块 (8)4.3 电阻筛选模块 (8)5 系统功能检测 (8)5.1 测试方案、测试条件及测试仪器 (8)5.2 测试结果完整性 (8)5.3 测试结果分析 (9)6 设计总结 (9)7参考文献 (10)致谢 (11)附录1：电路图图纸 (12)附录2：PCB图纸 (13)附录3（a）：自动档位处理流程图 (14)附录3（b）：电机驱动流程图 (15)附录3（c）：筛选模块流程图 (16)摘要本系统设计的是简易自动电阻测试仪，主要由单片机模块、A/D转换模块、自动换挡模块、电阻测量模块、辅助装置模块、键盘及显示模块组成。

本系统以STC12C5A60S2单片机为主控制器，AD574芯片为A/D转换芯片，LCD12864液晶模块为显示模块，可实现电阻自动测量显示以及测量量程100Ω、1KΩ、10KΩ、10M Ω四档自动切换功能，测量准确度为±（1%读数＋2字），测试速率大于5次/秒。

同时，本系统可实现显示旋转电位器随旋转角度阻值变化曲线的辅助装置，其全程测量不超过10秒，测量点不少于15个点。

整个控制系统硬件设计简单实用，性价比较高，功能全面，响应较快，经过测试本系统完全符合项目设计要求。

关键词：电阻测试；STC12C5A60S2；AD574；LCD12864液晶1 系统电路原理及元件选择本系统主要由单片机模块、A/D转换模块、自动换挡模块、电阻测量模块、辅助装置模块、键盘及显示模块组成。

“瑞萨杯”全国大学生电子设计竞赛2011年9月2日2011年全国大学生电子设计竞赛简易自动电阻测试仪（G题）【专科组】TP-01-专-G2011年9月3日【摘要】本设计采用555多谐振荡电路把电阻转换成频率信号，把电阻测量转换成频率测量。

然后采用STC90C51单片机实现对频率的测量，并完成测量值的处理、显示、曲线变化以及量程的自动切换。

通过测试，结果表明该样品的功能和指标都基本达到了设计要求，由于发挥了单片机、硬件结合的特点，因此电路结构简单、性能稳定可靠。

【关键词】电阻STC单片机555多谐振荡电路液晶显示模块L298N 步进电机目录1预设任务 (1)1.1 预设任务 (1)1.2 任务指标 (1)2方案比较与论证 (1)3电路与程序设计 (1)3.1电路的设计 (1)3.1.1系统总体框图 (1)3.1.2单元电路的设计与实现 (2)3.1.2.1 NE555多谐振荡器工作原理及测量电阻原理错误!未定义书签。

3.1.2.2阻值显示、自动量程转换以及阻值筛选功能的实现 (3)3.1.2.3电位器曲线显示 (3)3.1.2.4电源 (4)3.2程序的设计 (4)3.2.1程序功能描述与设计思路 (4)3.2.2测频率 (5)4测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (6)4.2 测试条件与仪器 (6)4.3 测试结果及分析 (6)4.3.1测试结果(数据) (6)4.3.2测试分析与结论 (6)附录1：电路原理图 (7)附录2：源程序 (8)1 预设任务1.1预设任务设计并制作一台简易自动电阻测试仪1.2 技术指标（1）测量量程为100Ω、1k Ω、10k Ω、10M Ω四档。

测量准确度为+（1%读数+2字）。

（2）3位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和单位，测量速率大于5次/秒。

（3）100 Ω、1k Ω、10k Ω三档量程具有自动量程转换功能。

2方案比较与论证电阻测量的方案很多，最基本的就是根据R的定义式来测量。

简易自动电阻测试仪（G题）设计报告参赛学校：常州机电职业技术学院作者：朱化吉冯海涛骆翠玲简易自动电阻测试仪摘要该简易自动电阻测试仪可实现对电阻的自动测试功能，具有自动电阻筛选功能,并能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线。

根据选题要求，该测试仪以AT89C55为核心，结合键盘、显示、程控放大器、A/D、步进电机控制器等外围电路，较好地实现了要求的功能。

测量量程为100Ω、1kΩ、10k Ω、10MΩ四档。

测量准确度为±（1%读数＋2 字）。

3 位数字显示（最大显示数为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。

100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。

具有自动电阻筛选功能。

即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。

设计并制作了一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置，曲线各点的测量准确度为±（5%读数＋2 字）,全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。

关键词：单片机，电阻测试仪，自动量程转换，自动电阻筛选1 方案的选择与论证图1对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案：1.1 系统控制模块方案一：FPGA/CPLD方式。

即用FPGA/CPLD完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口等功能。

这种方案的优点在于系统结构紧凑、速度快，而且可以使用的I/O口线很多；缺点是FPGA的设计与调试与单片机相比比较繁琐，调试的效率比较低，不够灵活。

方案二：单片机方式。

使用单片机也可以完成键盘设置、步进电机控制、显示电路的驱动、与电阻测量模块的接口功能。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛，调试的效率也比较高。

2011年全国大学生电子设计竞赛简易自动电阻测试仪（G题）高职高专组参赛队员：刘振杰，王志伟，马丽丽参赛单位：东北电力大学辅导老师：史海涛2011年9月3日＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿摘要本系统是通过单片机AT89S51测量电阻对振荡电路所产生的频率来实现参数的测量，使其测量精度高和仪表能实现自动化。

电阻是采用NE555P多谐振荡电路产生频率作为单片机AT89S51的时钟源，而单片机AT89S51的定时器可以利用外部时钟源来计数，通过计数则可以计算出被测频率在通过该频率计算出参数。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿目录摘要 (1)1系统方案 (2)1.1系统方案的比较与选择 (2)1、系统方案1.1系统方案的比较与选择方案一、基于模拟电路测量仪的论证与选择利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。

1.2可编程逻辑控制器(PLC)测量仪的论证与选择此方案采用PLC对硬件进行控制，应用较为广泛。

它能够非常方便地集成到工业控制系统中。

其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC 对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高，所以不采用。

1.3利用AT89S51单片机测量电阻的论证与选择利用AT89S51单片机测量电阻对振荡电路所产生的频率来实现参数的测量，使其测量精度高和仪表能实现自动化。

电阻是采用NE555P多谐振荡电路产生频率作为单片机AT89S51的时钟源，而单片机AT89S51的定时器可以对外部时钟源进行计数，通过计数则可以计算出被测频率在通过该频率计算出参数。

通过对上述方案的比较，利用振荡电路与51单片机结合实现电阻的测量简便，成本低，精度高。

所以，本文选定方案三。

2、系统理论分析与计算2.1电路总体方框图及说明系统分三大部分，即测量部分、控制部分和显示部分，如下图所示。

摘要近年来，电子工业发展很快，电子元器件更是发展迅速，应用最为广泛，在实际电子设计中我们往往要测量出电子元器件的大小。

如；电阻的阻值，因此，设计一个不仅安全性和可靠性高，而且简易实用的电阻测量仪具有很大的现实意义。

目前单片机渗透于我们生活的各个邻域，它具有结构简单、可靠性高、体积小、等优点，采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能强大，例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

在系统硬件设计中，利用STC公司(宏晶科技)生产的STC12C5A60S2系列做为核心控制芯片设计一款简易电阻测量仪，设计主要采用按键控制功能之间的切换，并实现各量程的自动转换从而实现各个参数的测量。

在系统软件设计中，利用keil c51软件开发系统的软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，编译后生成的汇编代码。

关键字：STC12C5A60S2、MzLH01-12864、单片机AbstractIn recent years, the electronics industry is developing very quickly, electronic components is developed rapidly, and most widely used in practical electronic design, we tend to measure the size of the electronic components. Such as; Resistance, therefore, resistance of the design a not only security and reliability of the high, and simple practical resistance measurement instrument has great practical significance.At present SCM penetration in our life in all neighborhood, it is simple in structure, high reliability, small volume, etc, and USES the monolithic control makes instruments digital, intelligent, miniaturization, and powerful functions, such as the measurement precision equipment (the power meter, oscilloscope, all kinds of analyzer).In the hardware design, the use of the company's digital multimeter MAXIM integrated chip MAX134 design a simple resistance measurement instrument, will use the resistance of the corresponding oscillating circuit transformation frequency so as to realize the various parameters measurement.In the design of software system, using the keil software development system software c51 provide rich library function and powerful integrated development debug tool, compiled generated assembly code.Key word: MAX134, MzLH01-12864 and single-chip microcomputer目录一前言................................................................... (4)二总体方案设计 (5)1方案比较………………………………………………….. .62 方案选择 (7)三模块设计………………………. …………………………….. .101 电源模块 (10)2显示模块................................................... .. (11)3主程序模块 (12)4电阻测试模块 (15)四软件设计 (16)1 软件设计流程 (13)五测试参数 (15)六设计总结 (16)1设计收获及体会 (16)七参考文献 (17)八附 (18)前言近年来，电子工业发展很快，由于生产技术的提高和加工工艺的改进，电子元器件发展迅速，应用最为广泛，成为近代科学发展的重要标志，在实际电子设计中我们往往要测量出电子元器件的大小。

2011年全国大学生电子设计竞赛简易自动电阻测试仪（G 题）【高职高专组】2011年9月1日简易自动电阻测试仪摘要电阻是现代电子电路中最常用最常见的电子元件之一，因此对电阻的测量是经常性的工作。

根据本届全国电子设计竞赛G题的要求，本系统利用 STC 公司的16位超低功耗单片机 STC12C5A32S2、CD7501和LM358，采用伏安法设计了简易自动电阻测试仪。

简易自动电阻测试仪具有：1、阻值测量精确（精度为读数的±1%+2字），2、自动选择合适量程的功能，3、电阻筛选功能，4、数码显示。

实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。

关键词电阻测量仪电子仪器自动量程转换目录一、总体方案设计 (2)1.1电阻测量方法选择 (2)1.2系统整体模块设计 (2)二、理论计算与参数 (2)2.1基准电阻计算选择 (2)2.2量程切换参数计算 (2)三、单元电路设计 (2)3.1 六路自动量程切换电路选择 (2)3.2 恒流源的设计 (4)3.3 单片机的选择与论证 (4)3.4 显示模块的论证与选择 (5)四、软件设计 (5)4.1 单片机资源分配 (5)4.2 软件延时程序. (5)4.3 按键键值读取程序 (6)4.4 ADC初始化程序 (6)4.5 ADC采样驱动程序 (6)4.6 被测电阻值计算程序 (7)五、系统测试 (9)5.1 测试方案 (9)5.2 测试条件与仪器 (9)5.3 测试结果及分析 (9)附录1：测试电路实物图 (10)附录2：电路原理图 (13)附录3：源程序 (14)一、总体方案设计1.1电阻测量方法选择方案一：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Z 1×Z 2=Z 3×Z 4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。

2019年全国大学生电子设计竞赛简易电路特性测试仪（D题）2019年8月7日摘要本系统以STM32为核心控制芯片，通过单片机对信号产生模块、电子开关模块、AD采样模块等控制，实现对放大器电路的相关电路特性的测量。

信号产生模块利用DDS技术，选用成熟稳定的DDS模块AD9851产生信号波形，通过单片机技术采样和处理电路相关参数，且在被测放大器电路前后级进行阻抗隔离。

系统可自动完成相应功能，并且在oled中显示结果。

关键字：STM32；DDS技术；单片机技术；阻抗隔离目录1系统方案 (1)1.1主要模块的论证与选择 (1)1.2系统组成及实现方法 (2)2系统分析与计算 (2)2.1系统理论分析...........................................................................错误！未定义书签。

2.2误差分析 (5)3电路与程序设计 (6)3.1主要电路的设计 (6)3.2程序的设计 (6)4测试结果 (7)4.1测试条件与仪器 (7)4.2测试结果及分析 (7)简易电路特性测试仪（D题）【本科组】1系统方案由题意，使该电路测试仪能满足题目所要求的相应功能，结合题目的精度要求，本系统由信号产生模块、液晶显示模块、键盘输入模块、A/D采集模块、辅助电源模块和单片机控制模块等组成。

1.1主要模块的论证与选择1.信号产生模块方案一：采用正弦波振荡电路。

使用振荡电路产生正弦波电路较简单，满足一定的参数条件即可起振，但缺点是很难稳定输出波形，另外输出正弦波形失真较大、频率有限。

方案二：采用先进的DDS技术。

利用DDS专用芯片产生信号，可根据需求对芯片编程控制设计出任意的信号波形，具有频率分辨率高、转换速度高、信号纯度高、输出波形无电流脉冲叠加等优势。

在对题目进行仔细分析后，DDS模块最高可产生100MHz 的信号且实现容易，可满足题目要求的上限频率范围，提高可靠性，符合产品设计的思路。