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。

职业技术学院毕业设计简易自动电阻测试仪的硬件设计系部电子信息工程系专业名称电子信息工程技术班级电子1091班姓名古亮亮学号200910305指导教师廖建文2012 年 02 月 10 日简易自动电阻测试仪的硬件设计摘要本设计由电源模块，STM32F103ZET6单片机小系统模块，OPA548构成的5V 恒压模块，继电器构成的换挡测电阻模块，步进电机模块，3.2寸TFT（Thin Film Transistor 薄膜场效应晶体管)真彩触摸屏显示模块组成。

该设计是通过单片机控制一个部集成的12位DA给OPA548运放芯片输入电压，从而控制运放芯片的输出电压，再送给继电器构成的换挡测电阻模块，最后通过测试电阻上产生的电压来判断所测电阻值。

其中STM32单片机小系统还控制部集成的两个12位AD，一个采集当OPA548输出的值，构成一个闭环系统使OPA548输出恒压5V，一个采集待测电阻值，从而控制继电器换挡测出待测电阻值。

关键词：STM32F103ZET6 12位AD/DA 继电器 3.2寸TFT真彩触摸屏Easy Autoresistance testerhardware designAbstractThedesign ofthepower supplymodule, STM32F103ZET6 smallsingle-chipsystem module, OPA548 constitute5vconstant pressuremodule, relaymoduleconsisting ofthe shiftresistor, stepper motormodule, 3.2-inch TFT (Thin Film Transistorfilmfield-effecttransistor) color touch screendisplaymodule.The design iscontrolledbyan internalintegratedsingle-chip12-bit DA chiptoOPA548op-ampinputvoltage, thereby controllingthe outputvoltageop-amp chip, and then sent tothe relaymoduleconsisting ofthe shiftresistor, and finally by testingthe voltageon theresistorto determinethe measuredresistance value. STM32microcontrollerwhichcontrolsa smallsystem alsointegratesthetwo 12-bit AD, acollectionwhen theOPA548outputvalueto form aclosed loopsystemso thatOPA548outputconstant5v,acollectiontestresistance value, thereby controlling therelayshiftmeasuredmeasuredresistancevalues.Keywords: STM32F103ZET6; 12-bit AD / DA; relay; 3.2-inch; TFT color touch; screen目录1 引言12 系统方案论证与选择22.1 主控芯片的选择22.2 5V恒压模块的选择22.3 显示模块的选择33 系统设计43.1系统总框图43.2 系统设计思路44 硬件电路设计64.1电源模块的设计64.2 OPA548构成的5V恒压模块设计64.3 继电器构成的自动换挡测电阻模块74.4 电机驱动模块84.5 TFT触屏显示模块95 软件设计106 系统测试116.1 100档位的测试116.2 1KΩ档位的测试116.3 10KΩ档位的测试126.4 10MΩ档位的测试127 设计总结13参考文献14致14附录附录1 主要元器件清单附录2 STM32F103ZET6小系统板原理图附录3 单片机小系统板转接板PCB图附录4 恒压源PCB图附录5 产品实物图片简易自动电阻测试仪的硬件设计1 引言目前人们广泛使用的电阻测试仪是万用表，用万用表测试电阻有两个缺陷：其一大多数时候测试一个电阻就需要人为的换挡。

“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。

毕业设计报告设计题目：简易自动电阻测试仪设计作者：陈占标专业班级/学号： 09机电（4）班（0906060***）合作者1：刘春水专业班级/学号：09机电（4）班（0906060***）合作者2：廖乃建专业班级/学号：09机电（4）班（0906060***）指导教师：林** 设计时间： 2011年12月05日——2012年01月08日目录1 引言 (3)2 设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 设计要求 (3)3 系统总体设计 (4)3.1系统结构框图设计及说明 (4)3.2 方案论证 (5)3.2.1控制器模块 (5)3.2.2测量模块方案论证选择 (5)3.2.3显示模块比较和选择 (7)3.2.4电机驱动模块方案比较和选择 (7)4 软、硬件设计 (8)4.1系统硬件设计 (8)4.1.1 100Ω档工作原理分析 (8)4.1.2 10MΩ档工作原理分析 (9)4.1.3 1K、10K档工作原理分析 (9)4.1.4 电机驱动模块原理分析 (10)4.2 系统软件设计 (11)4.2.1 软件系统总流程图及设计思路说明 (11)4.2.2 软件各功能模块的流程图设计 (12)5 安装与调试 (14)5.1安装调试过程 (14)5.1.1 硬件安装调试过程 (14)5.1.2 软件调试过程 (14)5.2 故障分析 (14)6总结和感谢 (15)7 参考文献 (15)8 附录 (15)附录一采样电路元器件清单 (16)附录二步进电机驱动元器件清单 (16)附录三显示模块元器件清单 (17)附录四使用设备清单 (17)附录五 PCB板总图 (19)附录六用户操作说明 (21)附录七硬件电路板外观图 (22)1 引言本简易自动电阻测试仪由STC12C5A60S2为主控制器。

待测电阻Rx经LM353、TL431搭建的测量电路由单片机控制继电器量程调整，再经转换送回单片机，单片机进行数据采集分析后可在LCD12864液晶上显示相应数字和单位，该测量仪测量量程为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档。

简易自动电阻测试仪摘要本设计根据题目要求制作一台简易自动电阻测试仪，能够测量100Ω、1kΩ、10k Ω、10MΩ四档不同的量程，并实现其中前三档的自动量程转换功能，同时自动显示小数点和单位。

基于这些要求，经过讨论，决定利用ADC芯片将电阻参数转化为频率，频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。

通过输入单片机AT89C52控制继电器控制被测频率的自动选择，输入输出控制采用LED指示灯、LCD1602显示系统和蜂鸣器电路组成，能很好的实现各个要求。

单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，另一方面便于使仪表实现自动化，设计时间短，成本低，可靠性高。

关键字：AT89C52单片机 ADC芯片继电器自动量程转换一、选择题目目前电子设备发展迅猛，很多便利仪器出现。

这次设计的仪器具有四个档位量程的简易自动电阻测试仪，量程分别为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四个档，难点在于小电阻的测量的精度。

测量时电阻值为3位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和电阻单位，如99.9欧姆，并实现前三个档位的自动量程转换。

在本设计中我重点介绍一种把电子元件的参数R转换成频率信号f的方法，之后采用单片机控制，再通过程序处理运算求出R的数值，最后应用LCD1602显示模块限制阻值。

目前市场测量电子元器件参数R的仪表种类繁多，并且方法和优缺点也各有不同。

一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点。

将电阻参数转化为频率，这样处理一方面使测量精度提高了，另一方面也便于使仪表实现智能化，并能很好的实现各个要求。

二、方案论证2.1方案论证与选择方案一：最基本的就是根据 R 的定义式来测量。

在如图2-1中，分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和通过电阻的电压，根据公式R=U/I求得电阻。

这种方法要测出两个模拟量，不易实现自动化。

简易自动电阻测试仪设计报告摘要：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—10M Ω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（见表3）。

关键词：A Tmega128 稳压源 恒流源 继电器 电阻分压原理1、系统方案：1、1方案描述 被测电阻 4.7半周克条电阻步进马达模拟放大电路数据采集系统电源图1 系统硬件图简易自动电阻测试仪由5大部分构成：（如图1）1、电源向检测电路提供+-12V ,+5V 模拟电源和+5V 数字电源，模拟地与数字地被光耦隔离。

2、模拟放大电路有三部分构成，第一部分是100Ω档的恒流源测阻电路，第二部分是1K Ω，10K Ω分压法测阻电路，第三部分是1M Ω.档的惠更斯桥I/V 变换测阻电路。

3、步进马达采用信农200步，每步1.8度。

驱动器采用A3977八细分驱动电路。

4、数据采集系统采用ATMEGA128L 单片机。

5、LCD240641、2比较与选择对于电阻的测试方法，一般可以从以下几个方面入手：1、四线测电阻法：为减少接触电阻对测量结果的影响,用一对线通电流(接触电阻对电流的测量无影响),用另一对线测电位(通过的电流很少,接触电阻对电位的影响可忽略)。

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。