簡易自動電阻測試儀-畢業(yè)論文設(shè)計

PAGE嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)題目名稱：簡易自動電阻測試儀姓名：所在分院：機(jī)電與汽車分院專業(yè)班級：自動化101班指導(dǎo)教師：二O一三年四月二十六日PAGE1目錄1．方案選擇 11.1．可編程邏輯控制器(PLC) 11.2．利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合 11.3．利用并聯(lián)繼電器和單片機(jī)結(jié)合 11.4．小結(jié) 12．硬件設(shè)計 22.1．整體設(shè)計 22.2.AT89C51最小系統(tǒng) 32.3．電源 32.4.AD轉(zhuǎn)換模塊 42.5．電阻測量模塊 52.6．鍵盤輸入 63．軟件設(shè)計 63.1．主程序流程圖 64．參數(shù)計算 75．結(jié)果仿真分析與測試 75.1．仿真分析 75.2．測試分析 8總結(jié) 9致謝 10I簡易自動電阻測試儀摘要在電子設(shè)計中，電阻是最基本的元件，經(jīng)常要對它的值進(jìn)行測量。而在某些場合，對測量精度要求很高。因此，設(shè)計可靠，安全，便捷的電阻測試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。硬件設(shè)計中，采用以MCS-51單片機(jī)為核心的硬件電路。利用四個繼電器做量程轉(zhuǎn)化電路，選擇相應(yīng)的量程范圍，再將電阻的值通過AD轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過51單片機(jī)測量之，再通過對應(yīng)關(guān)系計算出參數(shù)值，最后顯示在1602上。軟件設(shè)計中，采用Keil4編寫C語言代碼，包括量程轉(zhuǎn)化電路，AD轉(zhuǎn)換模塊，輔助裝置連接模塊，顯示模塊。最后，采用protues7.7進(jìn)行整體仿真，仿真結(jié)果滿足題目要求。關(guān)鍵詞51單片機(jī)；繼電器；1602液晶屏；電路；protues7.7仿真-1．方案選擇電阻測試儀的設(shè)計可用多種方案完成，例如使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合、繼電器與單片機(jī)結(jié)合等等來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計前對各種方案進(jìn)行了比較。1.1．可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用廣泛，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(jìn)行控制，但是用PLC實(shí)現(xiàn)價格相對昂貴，因而成本過高。1.2．利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合利用555多諧振蕩電路將電阻參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，頻率f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量，測量阻值較小的電阻時測量精度高，但是測量范圍只有1Ω～300kΩ，量程不夠。1.3．利用并聯(lián)繼電器和單片機(jī)結(jié)合因?yàn)闇y量范圍至少要達(dá)到10MΩ，并聯(lián)繼電器的方法能達(dá)到這個要求，而且單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)計時間短，成本低，可靠性高。1.4．小結(jié)綜上所述，1.3利用并聯(lián)繼電器和單片機(jī)結(jié)合制作電阻測試儀更為簡便可行，而且成本比較低廉。所以，我將采用這種方法來制作簡易自動電阻測試儀。2．硬件設(shè)計2.1．整體設(shè)計 硬件電路以51單片機(jī)為核心，可分為四個模塊：控制模塊、測量模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊。設(shè)計框圖如圖2-1：被被測電阻測量電路AD轉(zhuǎn)換51單片機(jī)數(shù)字顯示圖2-1設(shè)計框圖各模塊功能和選擇理由如下：控制模塊：采用89C51，控制測量量的切換，1602的顯示,控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電位器。51單片機(jī)運(yùn)用廣泛技術(shù)成熟，可操作性強(qiáng)。測量模塊：我們采用并聯(lián)4個繼電器作為100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ4個量程的選擇開關(guān)。AD轉(zhuǎn)換模塊：該模塊的功能為將測量參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。MAX187具有外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器，顯示模塊：采用1602顯示。優(yōu)點(diǎn)是方便讀取數(shù)據(jù)，接線簡單。2.2.AT89C51最小系統(tǒng)設(shè)計核心AT89C51最小系統(tǒng)開發(fā)板電路圖如圖2-2所示。圖2-2AT89C51最小系統(tǒng)2.3．電源共2個電源，一個2V如圖3，另一個7.3V如圖4。圖2-32V電源圖2-47.3V電源2.4.AD轉(zhuǎn)換模塊AD轉(zhuǎn)換電路如圖5。圖2-5AD轉(zhuǎn)換電路2.5．電阻測量模塊電阻測量模塊電路如圖6所示：該模塊分為六檔，一檔為100Ω，二檔為1kΩ、三檔為10kΩ、四檔為100kΩ、五檔為1MΩ、六檔為10MΩ。圖2-6測量模塊電路2.6．鍵盤輸入8個按鍵的功能分別為：菜單：進(jìn)入菜單。個位、十位、百位：調(diào)整相應(yīng)數(shù)位上的數(shù)值，范圍為0～9。單位：可以調(diào)整單位，有Ω、kΩ、kΩ、MΩ四個選擇。誤差：誤差調(diào)整范圍為0%～0.9%小數(shù)點(diǎn)位置：可以在百位十位之間、十位個位之間或各位后的三個位置調(diào)整。3．軟件設(shè)計3.1．主程序流程圖在電阻測試儀的設(shè)計中，為于直觀性，在1602上顯示被測參數(shù)的選擇，主程序流程圖如圖3所示。首先插入被測元件，開關(guān)打開以后，進(jìn)行復(fù)位，之后單片機(jī)根據(jù)按鍵類別啟動相應(yīng)的參數(shù)測試程序，測試完畢后將結(jié)果送1602顯示。圖3-1主程序流程圖4．參數(shù)計算電阻的計算：（4-1）（R為精確電阻，為參考電壓，為讀數(shù)） 5．結(jié)果仿真分析與測試5.1．仿真分析繼電器能正常工作，說明測量模塊設(shè)計正確。。單片機(jī)計數(shù)器的最高頻率不能高于晶振頻率的二十四分之一，頻率太低又會使計數(shù)不準(zhǔn)，而產(chǎn)生誤差。因此，電阻值的選取十分重要，不能使震蕩頻率過高或過低?？傮w仿真后,1602能正確顯示所測量得數(shù)據(jù)，證明軟件設(shè)計正確。由于電路的一些參數(shù)影響，導(dǎo)致理論值和實(shí)際值之間存在誤差，于是我對程序中的計算公式作了一定的修正。修正后，誤差減小到要求的誤差范圍內(nèi)。本設(shè)計硬件電路簡單，便于實(shí)現(xiàn)，雖然精度不是很高，但在一般場合已經(jīng)夠用。單片機(jī)控制程序采用C語言編寫，思路清晰。系統(tǒng)的軟件部分是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)的關(guān)鍵。在Keil4的平臺上，通過各個模塊的調(diào)試，可以確保軟件無錯，能正常執(zhí)行。5.2．測試分析進(jìn)過多次測量計算調(diào)整誤差，得到的測試結(jié)果如表1：表5-1測試結(jié)果量程被測電阻測量值誤差量程為100Ω單位：Ω67.7567.06-1.0%50.9651.290.6%14.9414.27-4.5%量程為1kΩ單位：kΩ0.8020.8040.2%0.7620.760-0.3%0.6220.616-0.9%0.5580.556-0.4%0.4650.4690.7%0.3850.3860.4%0.3220.322-0.2%0.1480.1501.0%量程為10kΩ時單位：kΩ6.786.66-1.7%5.535.550.4%3.863.890.7%3.303.331.0%量程為10MΩ單位：MΩ9.859.991.4%0.980.991.1%0.390.39-0.6%總結(jié)本次設(shè)計已完成一下四點(diǎn)：（1）測量量程為100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四檔。測量準(zhǔn)確度為±（1%讀數(shù)＋2字）。（2）3位數(shù)字顯示（最大顯示數(shù)必須為999），能自動顯示小數(shù)點(diǎn)和單位,測量速率大于5次/秒。（3）100Ω、1kΩ、10kΩ三檔量程具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。（4）具有自動電阻篩選功能。即在進(jìn)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。致謝在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師王進(jìn)滿老師致以誠摯的謝意。在論文的寫作過程中，王老師給了我許許多多的幫助。在王老師的悉心指導(dǎo)中，我學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識。在此我謹(jǐn)向王同時，我要感謝我們學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆，學(xué)無止境。明天，將是我終身學(xué)習(xí)另一天的開始。由于水平有限,此篇設(shè)計論文難免存在一些錯誤,希望各位批閱者不吝賜教。在此向大家表示衷心的感謝!參考文獻(xiàn)[1]王松武.電子測量儀器原理及應(yīng)用（1）.哈爾濱工程大學(xué)出版社,2004.[2]林占江.電子測量技術(shù).電子工業(yè)出版社,2007.[3]林占江.電子測量儀器原理與使用.電子工業(yè)出版社,2006.[4]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(第三版).清華大學(xué)出版社,2005.[5]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,2005.[6]秦實(shí)宏.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2005[7]姜立東.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006[8]楊欣.電路設(shè)計與仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006[9]樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計實(shí)例[M]．北京：航空航天大學(xué)出版社，2004[10]盧艷軍.單片機(jī)基本原理及應(yīng)用系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005附錄一：元件清單列表：元件名稱：數(shù)量：SRD-05VCD-SL-C繼電器6單片機(jī)最小系統(tǒng)1RT1602C1Max1871178051LM3581TL4312三極管6穩(wěn)壓二極管58196104電容15V4.7uf電容2可調(diào)電阻10211k電阻12k電阻15.1k電阻210k電阻1100Ω電阻1按鍵8導(dǎo)線、引腳若干附錄二：程序#include"reg52.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineLCM_DataP0//數(shù)據(jù)接口sbitLCM_E=P1^7;//1602控制端接口sbitLCM_RW=P1^6;sbitLCM_RS=P1^5;sbitjd1=P0^0;//調(diào)節(jié)量程繼電器控制端sbitjd2=P0^1;sbitjd3=P0^2;sbitjd4=P0^3;sbitjd5=P0^4;sbitjd6=P0^5;sbitAD_CLK=P1^0;//AD控制接口sbitAD_CS=P1^1;sbitAD_OUT=P1^2;ucharLCD_b[4]={0};//存放AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)組ucharLCD_c[7]={0};//存放顯示的電阻值ucharLCD_r[7]={0}; //存放顯示設(shè)置的電阻值ucharRx[5]={0};//存放篩選中測定實(shí)際電阻的值ucharRs[5]={0};bitflag_c=0; //s=0測量s=1篩選bits=0;ucharunit;//單位判斷標(biāo)準(zhǔn)sbitkey1=P3^0;sbitkey2=P3^1;sbitkey3=P3^2;sbitkey4=P3^3;sbitkey5=P3^4;sbitkey6=P3^5;sbitkey7=P3^6;sbitkey8=P3^7;uintk1,k2,k3,k4,k5,k6,k7=2,k8;uchardanwei,ge,shi,bai,wucha;uintbai_Rx,shi_Rx,ge_Rx;uintRset,Rtest;uintRxx;voidLCM_WriteData(ucharWDLCM);voidLCM_WriteCommand(ucharWCLCM,BuysC);ucharLCM_ReadData(void);ucharLCM_ReadStatus(void);voidLCM_Init(void);voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData);voidDisplayListChar(ucharX,ucharY,ucharcode*DData);voidDelay5Ms(void);voidDelay400Ms(void);voidkey();voidcount_Rx();voidcompare();voiddelay(uintx){uchari;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}voiddelays(unsignedchara){unsignedchari;while(a--)for(i=0;i<100;i++);}/***********AD轉(zhuǎn)換程序****************************/uintadc(void){uchari;uinttemp=0;AD_CS=1;delays(3);AD_CLK=0;delays(3);AD_CS=0;delays(3);while(AD_OUT==0);//delays(100);AD_CLK=1;delays(3);AD_CLK=0;delays(3);temp=temp^AD_OUT;for(i=0;i<11;i++){AD_CLK=1;delays(3);AD_CLK=0;delays(3);temp=temp<<1;temp=temp^AD_OUT;}AD_CLK=1;delays(3);AD_CLK=0;delays(3);AD_CS=1;delays(3);returntemp;}/*************AD轉(zhuǎn)換數(shù)值的顯示數(shù)字轉(zhuǎn)換程序*************/voiddata_cov(uinta){charflag=0; 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unit=1; jd1=1;jd2=0;jd3=0;jd4=0; jd5=0; jd6=0;delay(100);j=adc();if(j>4000){delay(10);unit=2;jd1=0;jd2=1;jd3=0;jd4=0; jd5=0; jd6=0;delay(100);j=adc();if(j>4000){delay(10); unit=3;jd1=0;jd2=0;jd3=1;jd4=0; jd5=0; jd6=0;delay(100);j=adc();if(j>4000){delay(10); unit=4;jd1=0;jd2=0;jd3=0;jd4=1; jd5=0;jd6=0;delay(100);j=adc(); }if(j>4000){delay(10); unit=5;jd1=0;jd2=0;jd3=0;jd4=0; jd5=1;jd6=0;delay(100);j=adc(); }if(j>4000){delay(10); unit=6;jd1=0;jd2=0;jd3=0;jd4=0; jd5=0;jd6=1;delay(100);j=adc(); }}}data_cov(j);}/****************************1602A寫數(shù)據(jù)函數(shù)**************************//*函數(shù)原型:voidLCM_WriteData(ucharWDLCM)/*函數(shù)功能:1602A寫數(shù)據(jù)/**********************************************************************/voidLCM_WriteData(ucharWDLCM){LCM_ReadStatus();//檢測忙LCM_Data=WDLCM;LCM_RS=1;LCM_RW=0;LCM_E=0;//若晶振速度太高可以在這后加小的延時LCM_E=0;//延時LCM_E=1;}/****************************1602A寫指令函數(shù)**************************//*函數(shù)原型:voidLCM_WriteCommand(ucharWCLCM,BuysC)/*函數(shù)功能:1602A寫指令/**********************************************************************/voidLCM_WriteCommand(ucharWCLCM,BuysC)//BuysC為0時忽略忙檢測{if(BuysC)LCM_ReadStatus();//根據(jù)需要檢測忙LCM_Data=WCLCM;LCM_RS=0;LCM_RW=0;LCM_E=0;LCM_E=0;LCM_E=1;}/****************************1602A讀數(shù)據(jù)函數(shù)**************************//*函數(shù)原型:ucharLCM_ReadData(void)/*函數(shù)功能:1602A讀數(shù)據(jù)/*輸出參數(shù):1602A返回的數(shù)據(jù)/**********************************************************************/ucharLCM_ReadData(void){LCM_RS=1;LCM_RW=1;LCM_E=0;LCM_E=0;LCM_E=1;return(LCM_Data);}/****************************1602A讀狀態(tài)函數(shù)**************************//*函數(shù)原型:ucharLCM_ReadData(void)/*函數(shù)功能:1602A讀狀態(tài)/*輸出參數(shù):1602A返回的狀態(tài)/**********************************************************************/ucharLCM_ReadStatus(void){LCM_Data=0xFF;LCM_RS=0;LCM_RW=1;LCM_E=0;LCM_E=0;LCM_E=1;while(LCM_Data&0x80);//檢測忙信號return(LCM_Data);}/****************************1602A初始化函數(shù)**************************//*函數(shù)原型:voidLCM_Init(void)/*函數(shù)功能:1602A初始化/**********************************************************************/voidLCM_Init(void){LCM_Data=0;LCM_WriteCommand(0x38,0);//三次顯示模式設(shè)置，不檢測忙信號Delay5Ms();LCM_WriteCommand(0x38,0);Delay5Ms();LCM_WriteCommand(0x38,0);Delay5Ms();LCM_WriteCommand(0x38,1);//顯示模式設(shè)置,開始要求每次檢測忙信號LCM_WriteCommand(0x08,1);//關(guān)閉顯示LCM_WriteCommand(0x01,1);//顯示清屏LCM_WriteCommand(0x06,1);//顯示光標(biāo)移動設(shè)置LCM_WriteCommand(0x0C,1);//顯示開及光標(biāo)設(shè)置}/******************1602A按指定位置顯示一個字符函數(shù)**********************//*函數(shù)原型:voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData)/*函數(shù)功能:1602A按指定位置顯示一個字符/*輸入?yún)?shù):X坐標(biāo)Y坐標(biāo)要顯示的字符/**********************************************************************/voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData){Y&=0x1;X&=0xF;//限制X不能大于15，Y不能大于1if(Y)X|=0x40;//當(dāng)要顯示第二行時地址碼+0x40;X|=0x80;//算出指令碼LCM_WriteCommand(X,0);//這里不檢測忙信號，發(fā)送地址碼LCM_WriteData(DData);}/*******************1602A按指定位置顯示一串字符函數(shù)*********************//*函數(shù)原型:voidDisplayListChar(ucharX,ucharY,ucharcode*DData)/*函數(shù)功能:1602A按指定位置顯示一個字符/*輸入?yún)?shù):X坐標(biāo)Y坐標(biāo)要顯示字符串的首地址/**********************************************************************/voidDisplayListChar(ucharX,ucharY,ucharcode*DData){ucharListLength;ListLength=0;Y&=0x1;X&=0xF;//限制X不能大于15，Y不能大于1while(DData[ListLength]>0x20)//若到達(dá)字串尾則退出{if(X<=0xF)//X坐標(biāo)應(yīng)小于0xF{DisplayOneChar(X,Y,DData[ListLength]);//顯示單個字符ListLength++;X++;}}}/********************5ms延時函數(shù)************************//*函數(shù)原型:voidDelay5Ms(void)/*函數(shù)功能:5ms延時/**********************************************************************/voidDelay5Ms(void){unsignedintTempCyc=5552;while(TempCyc--);}/********************400ms延時延時函數(shù)************************//*函數(shù)原型:voidDelay400Ms(void)/*函數(shù)功能:400ms延時延時/**********************************************************************/voidDelay400Ms(void){ucharTempCycA=5;unsignedintTempCycB;while(TempCycA--){TempCycB=7269;while(TempCycB--);}}voidkey(){P3=0xff;if(key1==0) {delay(100); while(key1==0); s=~s; if(s!=0){LCM_WriteCommand(0x01,1); DisplayListChar(0,0,"startselect"); } else {LCM_WriteCommand(0x01,1); count_Rx(); compare(); if(flag_c==1) {DisplayListChar(6,1,"wrong"); } else {DisplayListChar(6,1,"right"); } } }if(s!=0){if(key2==0) { delay(100); while(key2==0); ++k2; ge=k2; if(k2==10)k2=0; LCM_WriteCommand(0x01,1); DisplayListChar(0,0,"gewei:"); DisplayOneChar(8,0,ge+0x30); delay(100); } if(key3==0) {delay(100); while(key3==0); ++k3; shi=k3; if(k3==10)k3=0; LCM_WriteCommand(0x01,1); DisplayListChar(0,0,"shiwei:"); DisplayOneChar(8,0,shi+0x30); delay(100); }if(key4==0) { delay(100); while(key4==0); ++k4; bai=k4; if(k4==10)k4=0; LCM_WriteCommand(0x01,1); DisplayListChar(0,0,"baiwei:"); DisplayOneChar(8,0,bai+0x30); delay(100); }if(key5==0) {delay(100); while(key5==0); ++k5; if(k5==4)k5=0; switch(k5) {case1:{danwei='';}break; case2:{danwei='K';}break; case3:{