自动测量电阻表设计实训报告.doc

1、 自动测量电阻表设计实训报告专业班级：电子信息工程技术姓 名： XXX XXX XXX学 号： XXXXXXXXXXX 指导教师： XXXX XXXXXX成 绩：99实 训 时 间： XXXXXXXXXXXXXXXX 摘要：本设计介绍了一种自动测量电阻表，包括系统的硬件和软件设计。本电阻表测试仪以单片机AT89C52构成的最小系统为控制核心，由电阻测量模块，步进电机驱动模块，LCD显示、电源电路等模块构成。能够为 1k、100k、2M三档进程量程，测量准确度为（5%读数3 字）；这三档量程具有自动量程转换功能。关键词：AT89C52、ADC0832、LCD1602液晶显示器、电阻测量、继电器1

2、5目录1 实训任务.32 实训设备.33 项目分析与设计.34 硬件设计.441 总体设计框图.442 电压测量的设计.44.3 模数ADC转换的设计.54.4 液晶显示电路的设计.55 软件设计.66 软件仿真.6设计总结.7参考文献.7附录.81仿真原理图.82系统软件代码 .81实训任务：基于51 单片机设计一个电阻表，可以实现对102M的电阻进行自动测量，量程分为200/2k/20k/200k/2M/，电阻表能自动转换量程，测量结果使用LCD 显示，误差小于5%，系统如图1 所示。2实训设备：安装有Protues、Keil uVision4的电脑一台。3项目分析与设计：我们对实训进行深

3、入的分析和思考，将本次设计系统分为一下几个部分：A/D转换电路、被测电阻、单片机系统、显示电路、电机控制电位器电路。单片机系统电源电路档位选择电路档位电路显示电路控制电路被测电阻A / D 转 换 电 路图2 自动测量电阻表系统框图电阻的测量电路：电阻电压转换测量法，采用R/U转换器将被测电阻转换成电压，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号，由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。电机控制电位器电路：采用继电器作为档位开关控制，继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大

4、电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。采用2个继电器分别控制不同电阻测试档位。控制系统由单片机系统控制。A/D转换器:我们选用ADC0832；单片机：我们选用AT89C51；显示器：我们选用LCD1602。4硬件电路设计：41 总体设计框图本系统是一个简单的单回路控制系统。为了实现对电阻的精确测量和测量档位自动切换，本系统采用了AT89C52单片机作为系统的控制中心，在测试电阻阻值时，有信号测试端将所测信号送入A/D转换器ADC0832，经A/D转换后将数据送入单片机进行数据处理，实时将所测电阻阻值经液晶显示模块显示。在进行档位切换时。由单片机控制的继电器构

5、成档位开关，对档位进行正确切换。总体设计框图如图2.AT89C52（CPU）阻值信号采集数据显示A/D转换分频电路电源电路档位切换图2 总体设计框图42 电压测量的设计如图2所示为被测电阻电压测量。电压经过已知电阻R1和被测电阻Rx接到地。通过OUT输出被测电阻Rx上的电压。送到ADC0832的CH0口。图3 被测电阻电压测量图4.3 模数ADC转换的设计由电压测量得到的电压经过ADC模数转换可得到8位的电压值，经过欧姆定律（即电压之比等于电阻之比）可得到被测电阻的阻值的大小。公式如下本设计用到的R1的阻值为200、20k和200k。由被测电阻得到的电压值经ADC0832的2脚CH0输入，经过

6、内部的AD转换，在DO 6输出数字电压量，经过上述公式的转变，在P1.1口上的显示的数字量为被测电阻的阻值数字量。如图3所示为被测电阻电压量转换为阻值量。P1.1OUTCH0 ADC0832 DO图4 被测电阻电压量转换为阻值量图4.4 液晶显示电路的设计经过ADC0832模数转换得到的电阻值数字量，在MCU的P1.1口输入，MCU系统处理后在P0口由LCD1602显示出来该被测电阻的阻值。如图4所示为被测电阻阻值显示。 P0 单片机P1.1D0D7 LCD1602OUT图4 被测电阻阻值显示图 5软件设计：我们的程序机构主要包括：主控程序模块、LCD1602液晶显示程序、阻值数据显示处理子程

7、序、标志符号显示子程序、延时子程序等几个部分组成。主控程序流程图：开始设定初始化获取IntInt100100P16=0;P17=1;Data=200从新获取IntP16=0;P17=1;Data=200从新获取IntP16=0;P17=1;Data=200从新获取Int显示Int值6软件仿真本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编译，所仿真原理图见附录二。在实验调试过程中我们每个测量量程档选用2个电阻进行测量，下表就是我们测试的实际电阻值和测量电阻值数据，以及测量误差。量程档实际电阻值仿真测量电阻值误差1K7.37-4.10%15.215-1.31%52.7530.57

8、%2002010.5%5005081.6%7507621.6%9009080.89%100010141.4%100K1.5K15181.2%5K51232.46%10.32K10 K-3.1%30.6K30 K-2%65.5K66 K0.76%81.5K82 K0.61%89.3K89 K-3.36%96.8K98 K1.23%2M123K124 K0.81%216K218 K0.92%353K354 K0.28%815K800 K-1.84%923K908 K-1.62%1.3 M1257 K-3.3%2.5 M2.35 M6%设计总结：我们的自动测量电阻表能够完成基本部分和部分发挥部分的要

9、求，即能够完成测量量程为 1k、100k、2M三档，测量准确度为（5%读数3 字）；5 位数字显示（最大显示数必须为 99999），能自动显示单位,测量速率大于 5 次/秒；这三档量程具有自动量程转换功能。 参考文献：王敬栋. 单片机C语言应用100例. 北京. 电子工业出版社，2011谭浩强. C 语言程序设计(第三版). 清华大学出版社,2005附录： 1仿真原理图：2系统软件代码/基于ADC0832的自动测量数字电阻表#include /包含单片机寄存器的头文件#include /包含_nop_()函数定义的头文件sbit CS=P34; /将CS位定义为P3.4引脚sbit CLK=P

10、10; /将CLK位定义为P1.0引脚sbit DIO=P11; /将DIO位定义为P1.1引脚/unsigned char code digit10=0123456789; /定义字符数组显示数字unsigned char code Str=Resistance :; /说明显示的是电阻/*以下是对液晶模块的操作程序*/sbit RS=P20; /寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚sbit RW=P21; /读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚sbit E=P22; /使能信号位，将E位定义为P2.2引脚sbit BF=P07; /忙碌标志位，将BF位定义为P0.7引脚sbit P1

11、6=P16; /20k与2k的转换档位sbit P17=P17;/200R与2k、200k的转换档位/*函数功能：延时100us(3j+2)*i=(33+2)10=101(微秒)，可以认为是100微秒*/void delay100us() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j3;j+) ; /*函数功能：延时1ms(3j+2)*i=(333+2)10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33;j+) ; /*函数功能：延时

12、若干毫秒入口参数：n*/ void delaynms(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;i9990) x = x/1000; WriteAddress(0x4c); /写显示地址，将在第2行第12列开始显示 WriteData(k); /将字符常量写入LCD WriteAddress(0x49); WriteData( ); WriteAddress(0x4b); WriteData();else WriteAddress(0x4c); /写显示地址，将在第2行第10列开始显示 WriteData(); /将字符常量写入LCD WriteAddr

13、ess(0x49); WriteData(.); WriteAddress(0x4b); WriteData( );i=x/10000; /取万位Data0=i; j=(x%10000)/1000; /取千位Data1=j;Data2=,;k=(x%1000)/100; /取百位Data3=k;l=x%100/10; /取十位Data4=l;y=x%10; /取个位Data5=y; WriteAddress(0x43); for(n=0;n=5;n+) /清空电阻值显示数字 WriteData( ); for(n=0;n=5;n+) if(Datan!=0&Datan!=,) /判断电阻值高位

14、的哪一位开始不为0或, m=n;break; a=0x43+m;WriteAddress(a); /写显示地址,将在第2行第3+m列开始显示for(m;m=5;m+) if(m=2) WriteData(Datam); else WriteData(digitDatam); /*函数功能：将模拟信号转换成数字信号*/ unsigned char A_D() unsigned char i,dat; CS=1; /一个转换周期开始 CLK=0; /为第一个脉冲作准备 CS=0; /CS置0，片选有效 DIO=1; /DIO置1，规定的起始信号 CLK=1; /第一个脉冲 CLK=0; /第一个脉

15、冲的下降沿，此前DIO必须是高电平 DIO=1; /DIO置1， 通道选择信号 CLK=1; /第二个脉冲，第2、3个脉冲下沉之前，DI必须跟别输入两位数据用于选择通道，这里选通道CH0 CLK=0; /第二个脉冲下降沿 DIO=0; /DI置0，选择通道0 CLK=1; /第三个脉冲 CLK=0; /第三个脉冲下降沿 DIO=1; /第三个脉冲下沉之后，输入端DIO失去作用，应置1 CLK=1; /第四个脉冲 for(i=0;i8;i+) /高位在前 CLK=1; /第四个脉冲 CLK=0; dat=1; /将下面储存的低位数据向右移dat|=(unsigned char)DIO; /将输出

16、数据DIO通过或运算储存在dat最低位 CS=1; /片选无效 return dat; /将读书的数据返回 /*函数功能：主函数*/ main(void) unsigned long int Int,AD_val,Data; /储存A/D转换后的值 LcdInitiate(); /将液晶初始化 delaynms(5); /延时5ms给硬件一点反应时间display_volt(); /显示电阻说明 display_R(); /显示电阻的单位 P16=0; P17=0; Data=20000; while(1) AD_val= A_D(); /进行A/D转换 Int=(AD_val*Data)/(

17、255-AD_val); /计算电阻值 if(Int100100) /判断是否转换到基准电阻为200k的档位 P17=1; P16=1; Data=200000; delay100us(); AD_val= A_D(); /进行A/D转换 Int=(AD_val*Data)/(255-AD_val); /计算电阻值 else/判断是否转换到基准电阻为20k的档位 P16=0; P17=0; Data=20000; delay100us(); AD_val= A_D(); /进行A/D转换 Int=(AD_val*Data)/(255-AD_val); /计算电阻值 display1(Int); /显示部分 delaynms(250); /延时250ms