简易自动电阻测试仪

1. 主控电路选择

方案一：由FPGA构成主控电路，系统板体积小，而且功能强大，但是FPGA逻辑能力较弱，价格比较高。

方案二:采用ATS52单片机构成的主控电路，支持ISP下载技术，控制操作简单，价格低廉，通用性强。

方案比较：考虑到传统的ATS52单片机就可以满足题目的需要，而且价格低廉，电路简单，性价比高，因此选择方案二。

2. 显示模块选择

方案一：选用LCD1602作为系统显示器件，供电电源为5V直流电源，电路简单书写方便，但显示的内容少，不方便系统拓展使用。

方案二：选用LCD128作为系统显示器件，此显示器件能显示数字、汉字、符号、图形。电路结构简单，操作方便，符合系统电路的要求。

方案比较：题目要求能够显示波形，但LCD1602不能满足此要求，因此决定选用方案二，使用LCD128作为本系统的显示器件。

3.R/V电路选择

方案一：采用电阻分压电路。此电路结构简单，易于实现，但当被测电阻的阻值较小或较大时，测量误差较大。 

方案二：采用恒流源构成R/V电路。电路转换良好，但调节难度大，很难调节到精准值，且电路存在稳定性差和误差大的缺点。

方案三：采用运放LMC6062构成R/V电路。此方法主要是利用了运放虚短虚断的特点来测量被测电阻的阻值。这样不仅可以准确的计算出被测电阻的阻值，而且误差比较小达到了题目的要求。

方案比较：经上述论证比较决定选择方案三。

4.档位切换模块选择

方案一：由数字电位器构成档位切换模块。电路容易控制，操作简单，但档位选择有限，且输出电压不稳定，误差较大，无法满足题目的要求。

方案二：通过继电器控制档位的选择。在每一个档位中加入一个精密电阻作为基准电阻，用继电器控制档位的切换，不仅电路稳定性好，误差小，而且易于控制。

方案比较：题目要求测量精度为1%，因此要求电路的稳定性好，误差小，精度高，所以决定选择方案二。

二、系统硬件模块的分析与设计

1.系统设计分析

系统主要由单片机控制电路、R/V电路、A/D转换电路、电机控制及角度测量电路、继电器档位切换电路、显示电路和键盘输入电路七个部分组成。首先由单片机控制电路采集A/D数据，并根据所采集到的数据信息控制继电器的档位切换，同时单片机还可以控制电机驱动电路的高低电平来控制电位器的正反转，最后通过液晶显示器将整个系统的工作状态显示出来。系统框图如图G-2-1所示。

图G-2-1 系统方案框图

2．单片机主控电路

主控电路包括单片机最小系统、键盘扫描和液晶显示控制，电路如图G -2-2所示。单片机P1口对1*8键盘进行扫描，以判断按键输入信息；P0口则用于传输显示数据，使LCD128能够实时显示系统工作状态。

图G-2-2  单片机主控电路图

3.R/V电路

R/V电路如图G-2-3所示，采用双运放LMC6062和外围电路构成，通过前级运放IC1A求出被测电阻的阻值，公式。此时IC1A输出的电压为负电压，经反向器IC1B进行反向后输出正向电压。电路中，D9和D10主要是过压保护，使整个模块电路能正常工作。

图G-2-3  R/V电路图

4．A/D转换电路

电路如图G-2-4。MAX187是一个串行12位模数转换器可以在单5V电源下工作，接收0～5V的模拟量输入。芯片4脚接4。7uF的电容时为内部基准电压4。096V，D1D3由单片机控制，芯片使能低电平有效。

图G-2-4  A/D转换电路图

5．继电器档位切换电路

档位切换电路选用8个继电器作为档位切换开关，通过单片机程序控制，可以使继电器自动调档，其中二极管起到了保护继电器的作用，电路如图G-2-5。

图G-2-5  继电器档位切换电路图

三、软件的设计和系统总图

系统的软件程序由C语言编写，使用Keil编译环境，程序流程图如图G-3-1。

图G-3-1  主控程序流程图

四、系统测试与分析

1. 测试仪器

五位半万用表1台、双路直流稳压电源1台。

2．系统测量与结果分析

（1）档位测试结果如表G-4-1所示：

表G-4-1  测量数据

（2）自动筛选测试结果如表G-4-2所示

表G-4-2  测量数据

（3）电位器阻值随旋转角度变化曲线测试结果如表G-4-3、表G-4-4所示。

表G-4-3  测量数据

系统通过单片机实现了在100Ω、1KΩ、10KΩ、100KΩ、1MΩ、10MΩ六种档位下电阻的测量和实时显示电阻阻值和旋转角度变化曲线功能，并且可以进行电机控制电位器和角度测量同时还可以通过单片机进行电阻筛选，准确度高。通过测试，完成了题目所有要求。整个系统性价比高，而且节能环保。另外一些参数较题目要求还有扩展，例如档位选择范围扩展到六个档位、误差≤0.5%等。