微电阻测量系统毕业设计样本.docx
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微电阻测量系统毕业设计样本
微电阻测量系统
学生：
XX指引教师：
XX
内容摘要：
本设计依照题目规定制作一台简易自动电阻测试仪，可以测量100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档不同量程，并实现其中前三档自动量程转换功能，同步自动显示小数点和单位。
基于这些规定，通过讨论，决定运用555多谐振荡电路将电阻参数转化为频率，频率f是单片机很容易解决数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，并且单片机构成应用系统有较大可靠性。
通过输入单片机AT89C51控制继电器控制被测RC振荡电路频率自动选取，输入输出控制采用键盘输入控制电路、LCD12864显示系统和报警控制电路构成，能较好实现各个规定。
单片机具备可编程性，硬件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。
核心字：
AT89C51单片机555多谐振荡电路继电器自动量程转换
Theresistancemeasurementsystem
Abstract：
Thedesignonthebasisofthesubjectdemandproducedasimpleautomaticresistancetester，capableofmeasuring100OmegaOmega，1K，10K，10MOmegaOmegafourprofileatdifferentrange，andrealizestheautomaticconversionrangebeforethethird，whileautomaticallydisplayadecimalpointandunit.Basedontheserequirements，afterdiscussion，decidedtousethe555multivibratorcircuitresistanceparametersaretransformedintofrequency，frequencyofFSCMiseasilyhandledthedigitalquantity，ahighmeasuringprecision，ontheotherhand，soeasytorealizeautomationofinstrumentation，andchipmicroprocessorapplicationsystemhashigherreliability.Throughtheinputofsingle-chipAT89C51controlrelaytocontrolthetestedRCoscillatingcircuitfrequencyautomaticselection，input/outputcontrolusingthekeyboardinputcontrolcircuit，LCD12864displaysystemandanalarmcontrolcircuit，canachieveaverygoodall.Microcontrollerhavingprogrammable，hardwaredescriptionofthefunctioncanbecompletelyrealizedinsoftware，ontheotherhand，soeasytorealizeautomationofinstrumentation，shortdesigntime，lowcost，highreliability.
Keywords：
singlechipAT89C51555multivibratorcircuitrelayautomaticrangeswitching
微电阻测量系统
前言
当代电子产品正此前所未有速度，向着多功能化、体积最小化、功耗最低化方向发展。
本次设计出具备四档量程简易自动电阻测试仪，量程分别为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档，难点在于小电阻测量精度。
测量时电阻值为3位数字显示（最大显示数必要为999），能自动显示小数点和2字单位，如98.7欧姆，并实现前三档自动量程转换。
在本设计中咱们着重简介一种把电子元件参数R转换成频率信号f，然后采用单片机控制后，再通过程序解决运算求出R，最后应用LCD12864显示办法。
量程自动转换原理分别是RC振荡电路和LM555多谐振荡器，这样就可以把待测电阻转换为频率，而频率f是单片机很容易解决数字量。
当前市面上测量电子元器件参数R仪表种类较多，办法和优缺陷也各有不同。
普通测量办法都存在计算复杂，不易实现自动测量并且很难实现智能化等缺陷。
将电阻参数转化为频率，这样解决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，并能较好实现各个规定。
1基本原理
方案一：
最基本就是依照R定义式来测量。
在如图1-1中，分别用电流表和电压表测出通过电阻电流和通过电阻电压，依照公式R=U/I求得电阻。
这种办法要测出两个模仿量，不易实现自动化。
而指针式万用表欧姆档是把被测电阻与电流一一相应，由此就可以读出被测电阻阻值，如图1-2所示。
这种测量办法精度变化大，若需要较高精度，必要要较多量程，电路复杂。
图1-1定义法测电阻图1-2万用表测电阻
方案二：
把电阻转换成频率信号f，转换原理分别是RC振荡电路和555电路，单片机依照所选通道，向模仿开关送两路地址信号，获得振荡频率，作为单片机时钟源，通过计数则可以计算出被测频率，再通过该频率，通过公式计算出各个电阻参数。
然后依照所测频率判断与否转换量程，或者是把数据解决后，把电阻值送显示某些显示出相应参数值，运用编程实现量程自动转换。
总结：
通过精准度以及以便使用角度考虑，方案二办法更好。
2设计思路
2.1总体方案构成和阐明
本系统电路设计方框图如图1-2所示，它由四某些构成：
①控制某些主芯片采用单片机AT89C51；②测量某些重要是采用运用RC振荡电路和555振荡电路实现将被测电阻转换为频率；③通道选取某些重要是通过51单片机I/O接口控制继电器来自动选取被测频率档位；④显示某些是通过LCD12864、二极管批示灯及按键选取测量电路。
图2-1系统设计框图
2.2构成某些及阐明
第一，控制某些
（1）分析阐明：
本设计以单片机为核心，采用AT89C51单片机，运用其管脚特殊功能以及具备中断系统，延时程序来控制换挡，以及12864液晶屏显示等等功能。
（2）原理图
图2.2-1单片机最小系统
第二，测量某些
●计算分析：
RC振荡电路时运用555振荡电路实现被测电阻频率，通过51单片机I/O接口自动辨认量程，来实现自动测量。
●原理图
图2-2LM555振荡电路
第三通道选取
★分析阐明：
本设计通过单片机控制来控制继电器自动选取，继电器是一种电子控制器件，它具备控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），普通应用于自动控制电路中，它事实上是用较小电流去控制较大电流一种“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。
（2）原理图
图2-3继电器自动选取
第四，显示某些
●分析阐明：
使用12864液晶显示屏,具备画面效果好，辨别率高，抗干扰能力强等特点，可以显示4行字，符合本次设计任务规定。
●
（2）原理图
图2-412864显示
3设计实现
3.1测量电路设计
依照题目规定，采用555多谐振荡电路，将电阻量转换为相应频率信号值。
考虑到单片机对频率敏捷度，详细讲就是单片机对10HZ~10KHZ频率计数精度最高。
因此要选用合理电阻和电容大小，同步又要考虑到不能使电阻功率过大。
因此一方面要拟定相应档位时适合频率，然后在拟定电阻或电容值，从而算出4个电阻和电容值以及相应频率范畴。
电阻测量采用“脉冲计数法”，如下图所示由555电路构成多谐振荡电路，通过计算振荡输出频率来计算被测电阻大小。
555接成多谐振荡器形式，其振荡周期为：
T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1，得出：
即，求出Rx
表3-1振荡测量电路相应量程参数
档位
电阻R1
电容C1
频率范畴
0~100Ω
R1=200Ω
C1=4.7uF
766~1543HZ
100Ω~1KΩ
R2=15KΩ
C2=10nF
8487~9492HZ
1KΩ~10KΩ
R3=20KΩ
C3=10nF
3606~6568HZ
10KΩ~10MΩ
R4=10MΩ
C4=4.7pF
10930~16387HZ
3.2通道选取电路设计
运用实现测量CD4052类别转换，CD4052是差分4通道数字控制模仿开关器件，有A0和A1两个二进制控制输入端和INH输入，具备低导通阻抗和很低截止电流。
表3-2CD4052真值表
INHIBIT
B
A
0
0
0
0x,0y
0
0
1
1x,1y
0
1
1
2x,2y
0
1
1
3x,3y
1
x
x
None
该电路通过CD4052双向模仿开关控制量程自动切换，直到进入恰当量程为止。
电路流程图如下：
图3-3量程自动转换流程图
注：
实际测试时由于CD4052浮现问题，咱们改用继电器实现量程转换，但原理相似。
3.3控制电路设计
本设计使用单片机为核心部件，来控制换挡以及显示。
如下是单片机管脚阐明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一种8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8TTL门流。
当P1口管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0可以用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必要被拉高。
P1口：
P1口是一种内部提供上拉电阻8位双向I/O口，P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接受。
P2口：
P2口为一种内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因而作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址高八位。
在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器内容。
P2口在FLASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接受输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。
P3口也可作为AT89S52某些特殊功能口，如表1所示：
表1P3特殊功能口
P3口引脚
第二功能
P3.0
RXD（串行口输入）
P3.1
TXD（串行口输出）
P3.2
INT0（外部中断0输入）
P3.3
INT1（外部中断1输入）
P3.4
T0（定期器0外部脉冲输入）
P3.5
T1（定期器1外部脉冲输入）
P3.6
WR（外部数据存储器写脉冲输出）
P3.7
RD（外部数据存储器读脉冲输出）
P3口同步为闪烁编程和编程校验接受某些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存容许输出电平用于锁存地址地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。
因而它可用作对外部输出脉冲或用于定期目。
然而要注意是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一种ALE脉冲。
如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
此外，该引脚被略微拉高。
如果微解决器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效/PSEN信号将不浮现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不论与否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。
XTAL2：
来自反向振荡器输出。
3.4显示电路
系统显示某些采用OCM12864液晶显示模块。
3.5软件设计
系统通过频率来控制量程自动切换，并依照RC振荡频率公式换算成相应电阻，然后再控制显示模块输出。
图3-2程序设计流程图
4测试及成果分析
4.1测试办法及使用仪器
测量办法：
采用555多谐振荡电路，将电阻量转换为相应频率信号值。
再运用单片机及关于程序对范畴选取，显示侧量出数值。
测试使用仪器设备：
数字万用表、示波器。
4.2指标测试和测试成果
表4.1.2测试成果对照分析表
档位
测量值
测量值
实际值
0~100Ω
23Ω
14Ω
100Ω~1KΩ
768Ω
231Ω
1KΩ~10KΩ
5614Ω
5501Ω
10KΩ~10MΩ
8978KΩ
8870KΩ
5结束语
本设计实现了一种运用51单片机实现简易电阻测试仪，基于单片机和量程自动切换电路控制系统，可以依照待测电阻大小实现恰当频率控制，再分别采样频率，通过程序计算待测电阻Rx并在12864液晶上显示。
并且测量数据成果较稳定。
设计过程中浮现问题有如下：
1.在测量振荡电路中电阻和电容值时，由于单片机对10HZ~10KHZ频率计数精度最高。
因此要选用合理电阻和电容大小。
同步又要考虑到不能使电阻功率过大，这样给咱们计算带来了诸多麻烦。
2.咱们接受到频率较高，因此通过电路很难控制精准度，产生误差比较大。
3．CD4052是差分4通道数字控制模仿开关器件，有A0和A1两个二进制控制输入端和INH输入，具备低导通阻抗和很低截止电流。
但是其频率较高不能自动换挡，最后咱们选取了继电器来显示代替CD4052来自动换挡功能。
4、在实验过程中时常有捉襟见肘感觉，一方面是理论局限性，诸多好方案，好思想由于理论匮乏，无法理解，也不能使用，在后来学习过程中理论学习始终是重点；尚有就是程序问题，由于编程水平跟不上，加上思路也不清晰，导致程序编写存在很大问题，好思想，无法在程序中呈现出来，这也是后来需要加强地方。
在做毕业设计这段时间里，我学会了诸多知识，同窗之间团结互助，教师孜孜不倦辅导，使咱们感受了教师们认真负责态度，毕业论文制作给了我难忘回忆。
在我徜徉书海查找资料日子里，面对无数课本罗列，最难忘是每次找到资料时激动和兴奋；亲手设计电路图时间里，记忆最深是每一步小小思路实现时那幸福心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出一字一句，心里满满只有喜悦毫无疲倦。
这段路程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽宝藏。
参照文献
1.高吉祥，黄智伟，丁文霞.数字电子技术[M].北京：
电子工业出版社，，P17-P32
2.邹其洪黄智伟高嵩.电工电子实验与计算机仿真[M].北京：
电子工业出版社，，P51-P67
3.张友汉.电子线路设计应用手册[M].福建：
福建科学技术出版社..P132-P156.
4.黄智伟.电子电路计算机仿真设计[M].北京：
电子工业出版社，，P43-P58
附录
附录1：
重要元器件清单
单元电路
元器件
型号及大小
数量
5V电源电路
变压器
220V
1个
整流桥
2W10
2个
电解电容
2200UF
2个
电解电容
2200UF
2个
元片电容
104
4个
三极管
7805
1个
三极管
7905
1个
电阻
510Ω
2个
发光二极管
2个
插针
若干
多路选
择继电器
继电器
943-1C-SDS
8个
三极管
C8050
8个
电阻
1K
8个
二极管
8个
插针
若干
单片机
最小系统
芯片
AT89C51
1个
晶振
11.0592MHZ
1个
电容
22PF
2个
电容
10UF
1个
按钮开关
SW-PB
1个
电阻
10KΩ
1个
电阻
1KΩ
1个
插针
若干
555振荡电路
LM555
1个
电阻
4个
RC振荡电路
4个
未知电阻
附录2：
程序清单
/*12864子程序*/
#include
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint//宏定义
/*12864接口定义*/
sbitLCD_RS=P2^0；//1:
输入数据；0:
输入命令
sbitLCD_RW=P2^1；//1:
读数据0:
写数据
sbitLCD_EN=P2^2；//LCM使能端
#defineLCD_DATAP1//12864总线端口
/*LCD功能初始化指令*/
#defineCLEAR_SCREEN0x01//清屏指令：
清屏且AC值为00H
#defineAC_INIT0x02//将AC设立为00H。
且游标移到原点位置
#defineCURSE_ADD0x06//设定游标移动方向（默认游标右移）
#defineFUN_MODE0x30//工作模式：
8位基本指令集
#defineDISPLAY_ON0x0c//显示开,显示游标，且游标位置反白
#defineDISPLAY_OFF0x08//显示关
#defineCURSE_DIR0x14//游标向右移动:
AC=AC+1
#defineSET_CG_AC0x40//设立AC，范畴为：
00H~3FH
#defineSET_DD_AC0x80
/*中文地址表*/
ucharcodeaddr_tab[]={//便于依照中文坐标求出地址
0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,//第一行中文位置
0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97，//第二行中文位置
0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f，//第三行中文位置
0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f，//第四行中文位置
};
/*n（ms）延时子程序*/
voiddelayms（uintt）//约延时n（ms）
{
uinti;
while（t--）
{
for（i=0;i<150;i++）;
}
}
/*等待12864显示屏忙*/
voidWaitBusy（void）//延时一小段时间，等待12864显示屏空闲
{
uchari=5;
while（i--）;
}
/*写指令代码*/
voidLcd_WriteCmd（ucharcmdcode）
{
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_EN=1;
WaitBusy（）;
LCD_DATA=cmdcode;
LCD_EN=0;
}
/*写数据*/
voidLcd_WriteData（uchardispdata）
{
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_EN=1;
WaitBusy（）;
LCD_DATA=dispdata;
LCD_EN=0;
}
/*初始化12864显示屏*/
voidLcd_Init（）
{
delayms（50）;
Lcd_WriteCmd（0x30）；//选取基本指令集
delayms
（2）；
WaitBusy（）;
Lcd_WriteCmd（0x30）；//选取8bit数据流
delayms
（2）;
Lcd_WriteCmd（0x0c）；//开显示（无游标、不反白）
delayms
（2）；
Lcd_WriteCmd（0x01）；//清除显示，并且设定地址指针为00H
delayms（20）;
}
/*字符显示*/
voiddisplay10（unsignedlongm）/*这样写好处就是能让每一位都能显示，且数据地址指针是自动加一位*/
{
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//lcd_pos（2,4）；//第四行第四个字节上显示；
Lcd_WriteData（m+0x30）；//显示个位；
Lcd_WriteData（'.'）;//写入“.”小数点固定
Lcd_WriteData（0+0x30）；//显示百分位
Lcd_WriteData（0+0x30）；//显示十分位
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//锁定显示位置；
}
voiddisplay11（unsignedlongu）/*这样写好处就是能让每一位都能显示，且数据地址指针是自动加一位*/
{
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//lcd_pos（2,4）；//第四行第四个字节上显示；
Lcd_WriteData（u/10+0x30）;//分离出十位；
Lcd_WriteData（u%10+0x30）;//个位
Lcd_WriteData（'.'）;//写入“.”小数点固定
Lcd_WriteData（u%10/10+0x30）；//显示百分位
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//锁定显示位置；
}
voiddisplay12（unsignedlongv）/*这样写好处就是能让每一位都能显示，且数据地址指针是自动加一位*/
{
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//lcd_pos（2,4）；//第四行第四个字节上显示；
Lcd_WriteData（v/100+0x30）;//分离出百位；
Lcd_WriteData（v%100/10+0x30）;//分离出十位；
Lcd_WriteData（v%10+0x30）;//分离出个位；
Lcd_WriteCmd（0x9a）;//锁定显
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