简易自动电阻测试仪
基于STM32简易自动电阻测试仪-文档资料
精品jing
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。其二不能自动筛选电阻，需要人为判断。万用表 不能快速智能的完成电阻的阻值测量及筛选且使用起来过程 繁琐，使人们在设计检修电路时时间加长，而在设计检修中 我们希望能够快速的测量电阻的阻值，自动完成电阻阻值的 测量筛选。基于以上运用本人设计了“简易自动电阻测仪”。
系统设计
电源模块
显示
DA
STM32F103Z ET6
AD
步进 电机
AD
恒压芯片 恒压采样 电压跟随 电压跟随
固定电阻 网络
档位切换
待测电阻
采样
电源模块
OPA548构成的5V恒压模块
J4
1 2 DA
J6
1 2 3
C ON 4
+1 2V -1 2 V
J5
1 2 AD
R1 1k
J7
2 1 C ON 2
SC J1
1 2 CS
1M
J2 1 2
CS
1M
继电器构成的自动换挡测电阻模块
电机驱动模块
TFT触屏显示模块
软件设计
开始 初始化配置
初始化配置
自动换挡
电阻筛选
描绘曲线
屏幕显示
THANKS
+5 V
+1 2V C1
+
10 uF C2
0.1u F
5
R2 1 0 kE/ S
7
2
-
6
1
+O PA 5 4 8
L/ M
3
4
毕业设计---简易自动电阻测试仪的设计
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。
简易RCL测试仪报告
简易电阻、电容和电感测试仪摘要：在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，它不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力，所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
本系统是以STC89C52单片机为基础，用555定时器振荡电路测量电阻、电容，用电容三点式测电感。
三种方式产生的频率值送到单片机的计数器口进行计数，通过单片机操作实现频率到各个电参数的转换，然后用数码管显示出来。
本系统实现了使用三个按键分别控制R、C、L的测试，用红、黄、绿三个发光二极管分别代表三种类别的测试，同时每个电参数都有两档，用发光二极管的自动转换来指示。
关键词：STC89C52单片机555多谐振荡电路电容三点式振荡Abstract：In modern production, learning, experiment, often require specific parameters of a component is measured, the multimeter with its easy to use, low power consumption advantages used by most people. so making a reactance components easy to use measuring instrument is very necessary.The system is based on STC89C52, using 555 timer oscillator circuit measuring the resistance, capacitance, inductance capacitance measurement with three point. Three ways to produce frequency counter to the port count, through the SCM operation to realize frequency conversion to various electrical parameters, and then use the digital tube display. This system has realized using three buttons control R, test C, L, three categories representing with red, yellow, green three light-emitting diode test, at the same time, each of the electrical parameters are two files, automatic conversion LEDs to indicate.目录一、设计功能及要求 (3)1.1 设计要求 (3)1.2 系统功能 (3)二、方案设计与论证 (3)2.1 方案一电桥法 (3)2.2 方案二振荡法 (4)三、系统硬件电路设计 (4)3.1 电路方框图及说明 (4)3.2 各部分电路设计 (4)3.2.1 电阻测量电路 (5)3.2.2 电容测量电路 (5)3.2.3 电感测量电路 (6)3.3 测量数据 (7)3.3.1 电阻值及误差 (7)3.3.2 电容值及误差 (8)3.3.3 电感值及误差 (9)四软件实现 (10)4.1主程序流程图 (10)4.2用软件补偿后的测量值 (11)4.2.1 电阻值及误差 (11)4.2.2 电容值及误差 (12)4.2.3 电感值及误差 (12)4.2.4 分析 (13)五心得 (13)1.1 设计要求设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：1．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
简易电阻、电容和电感测试仪报告概述
简易电阻、电容和电感测试仪1.1 基本设计要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
（2）测量精度：±5% 。
（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。
示意框图1.2 设计要求发挥部分（1）扩大测量范围；（2）提高测量精度；（3）测量量程自动转化。
摘要：本系统是依赖单片机MSP430建立的的，本系统利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式振荡转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率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。
系统扩展、系统配置灵活。
容易构成何种规模的应用系统，且应用系统较高的软、硬件利用系数。
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，而且设计时间短，成本低，可靠性高。
综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。
所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。
关键词：430单片机，555多谐振荡电路，，电容三点式振荡一、系统方案电阻测量方案：555RC多谐振荡。
利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，再交由单片机处理。
综合比较，本设计采用方案三，采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。
电容测量方案：555RC多谐振荡同样利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，能够较好满足题目的要求。
采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。
电感测量方案：电容三点式采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。
简易电阻、电容、电感测量仪 ppt课件
555定时器构成多谐振荡器
▪ 根据555定时器构成多谐振荡器，产生脉冲波形，通过单 片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值。 由
得到公式：
f=1/ [(R1+2R2)*C*In2]
R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)-R1]
▪ 上述四种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度 极差，方案二电阻测量范围较窄，方案三需要测量的电阻 值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而 言，方案四还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取 转化，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案四。
这些因素导致电阻测量范围较窄。
▪ 方案三：直流单臂电桥
在《电工基础课》中已经讲到，根据电路平衡原理， 不断调节电位器，使得电表指针指向正中间，1 有以下关系 式成立：
R2
RX=
×R4
R3
Rx R4
R2 R3
D
E
S
图 直流单臂电桥原理图
R1
R3
◆优点：万用表操作简单但精度不高，直流单臂电桥的测
量精度较高；
禁止端 模拟信号接地端 数字信号接地端
电源+
CD4052接口电路
▪ CD4052真值表
▪ CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关，其使用真值 表如
引脚号 1245 11 12 14 15
9 10 3 13 6 7 8 16
CD4052各引脚分布图
CD4052引脚功能说明 符号
IN/N
INH VEE Vss VDD
CD4052引脚功能说明表
功能 Y 通道输入/输出端 X 通道输入/输出端
地址端 Y 公共输出/输入端 X 公共输出/输入端
JK2512 系列型智能直流低电阻测度仪使用说明书
MODEL2512B系列智能直流低电阻测度仪操作使用手册常州市金艾联电子科技有限公司TEL：*************89187775概述JK2512B智能直流低电阻测试仪的外观流畅简洁，操作简便直观。
以新颖的设计思路，让各类触及者拥有全新的感觉。
特点介绍1直观的显示使用液晶显示，使得各项参数的显示都有明确的提示，也不管白天黑夜，都有清晰的字符让您一目了然，更没有让人眼花缭乱的各种指示灯让您难以记忆。
2少量的按键本仪器仅有四个操作按键，让您无须记忆更多条条款款，设置更多的功能数据。
3多参数显示当您读出了电阻值将其换算成百分比误差而感到麻烦，当您读出了百分比误差而将仪器显示改为显示电阻时感到重复工作时，您不妨选择本仪器的分选功能吧。
本仪器在分选测量时既显示电阻值，又显示百分比误差；在直读测量时既显示电阻值，又显示测量量程和读数范围，方便了您的阅读。
并且在设置时显示文字告知您正在做什么。
4等级品讯示在生产线上您也许要将电阻分成三个精度级别，本仪器完全可以满足您的要求。
本仪器可以按百分比的形式设置为三个等级品。
有合格闪光提示和合格的级别显示，也有合格讯响，但您可以关掉讯响而仅有合格灯指示和级别显示。
5通信接口如果您需要自动化测量，您可以利用通信接口达到这一目的。
本仪器的接口设计充分考虑了用户的方便性，您只要根据说明书对您的“编程器”或“计算机”简单编程，也可以用简单的硬件电路就可轻松完成。
6方便的校准如果为了校准要打开仪器机箱是一件多么麻烦的事情，如果为了校准要调节电位器是一件多么古老的方法。
本仪器的一种新的校准方法——人机对话的标准方式，只要按按键盘即可完成校准。
手册目录章节目录次目录页次第一章测试中注意事项4第二章安全规定4第三章安装要点5第四章技术规范6第五章面板和背板7面板图7面板说明7背板说明8第六章中英文词语对照表9第七章测试参数设定程序10第八章操作程序及步骤13第九章校准程序和步骤15JK2512B型智能直流低电阻测试仪使用说明书第一章：测试中的注意事项1开机预热仪器开机测试前必须预热15分钟，以等待仪器内部线路电参数稳定后再测量。
NEPRI-6253-20A直流电阻测试仪使用说明书
NEPRI-625320A直流电阻测试仪使用说明书国科电研（武汉）股份有限公司一、概述变压器直流电阻是变压器制造中半成品、成品出厂试验、安装、大修、改变分接开关后、交接试验及电力部门预防性试验的必测项目。
可以检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路，可以检测电压分接开关的各个位置接触是否良好以及分接开关实际位置与指示位置是否相符，引出线是否有断裂，多股导线并绕是否有断股等情况。
为了满足变压器直流电阻快速测量的需要，我公司研制的NEPRI-6253-20A直流电阻测试仪。
该仪器采用全新电源技术，具有体积小、重量轻、输出电流大、重复性好、抗干扰能力强、保护功能完善等特点。
整机由高速单片机控制，自动化程度高，具有自动放电和放电报警功能。
仪器测试精度高，操作简便，可实现变压器直阻的快速测量。
二、主要技术指标主要技术指标三、功能特点1、整机由高速单片机控制，自动化程度高，操作简便。
2、仪器采用全新电源技术，电流档位多，测量范围宽，适合大中型变压器的直流电阻测量。
3、保护功能完善，能可靠保护反电势对仪器的冲击，性能更可靠。
4、具有声响放电报警，放电指示清晰，减少误操作。
5、智能功率管理技术，仪器总工作在最小功率状态，有效节能，减少发热。
6、七寸高亮度触摸彩色液晶，强光下显示清晰，全触屏操作，中英文自由切换。
7、仪器自带万年历时钟和掉电存储，可存储1000组测试数据，可随时查阅8、仪器配备RS232和USB接口，可和计算机通讯以及U盘存储9、自带面板式微型打印机，可汉化打印测量结果10、仪器可以使用安卓手机或平板，关注微信公众号，下载专用APP，通过专用软件全程控制仪器，测试数据存储上传，方便查阅。
四、面板结构AC220 开关仪器工作电源，交流220V。
接地柱仪器整机接地点，安全保护I+、 I- 输出电流接线柱，I+为输出电流正，I-为输出电流负。
V+、V-电压采样端，V+为电压线正端，V-为电压线负端。
RS232 通用串行接口，可通过计算机控制仪器。
HM2540B 直流电阻智能测试仪 说明书
目 录一、概述..........................................................................................1 二、技术指标....................................................................................1 三、工作原理....................................................................................3 四、结构特征....................................................................................3 五、操作使用说明 (5)5.1 注意事项.................................................................................5 5.2 键功能 (5)5.3 仪器的测量状态及功能 (5)5.3.1 蜂鸣器的设置 (6)5.3.2 显示方式的设置 (6)5.3.3测量速度的设置 (6)5.3.4统计／计数方式的设置 (6)5.3.5标称分选范围的自动设置 (7)5.3.6测量值及统计结果的查看......................................................7 5.3.7 仪器的自动保护功能 ...............................................................8 5.4 仪器的设置状态及功能 (8)5.4.1 测量方式的设置 (9)5.4.2量程的设置...........................................................................9 5.4.3数据输入的一般方法 (10)5.4.4自动分选功能........................................................................10 5.4.5调零和样校功能........................................................................11 5.4.6 I/O 接口功能 (12)六、维护与维修 (13)Un Re gi st er ed1一 概 述HM2540B 是直流电阻智能测试仪。
GDHL-100H手持式回路电阻测试仪说明书
GDHL-100H 手持式回路电阻测试仪一、概述本测试仪是一款创新型产品，产品体积小巧，手持式操作，电池供电，便于携带。
产品主要应用于开关触点的接触电阻和其它微欧电阻的测量，测试速度快、准确度高。
二、性能特点1、锂电池供电，一次充电可连续进行600次以上测试，测试过程简单、方便。
2、输出电流最大到100A，多档电流可选，测试范围宽。
3、100A测试时，最长测试时间可达60秒，满足现场各种应用。
4、量程宽、精度高，100A时可达5mΩ。
5、具有开路保护、过热保护等完善的保护功能。
6、5.6寸超大工业级高亮度彩色液晶屏，在强阳光下显示依然清晰可见。
可选配外置式打印机，便于数据打印。
7、具有本机存储和优盘存储，方便数据保存。
三、技术指标1、测试电流：30A，50A，80A，100A2、测量范围：30A 0~20mΩ50A 0~10mΩ80A 0~8mΩ100A 0~5mΩ3、准确度：±（读数*0.5%+1uΩ）4、分辨率：0.1uΩ5、显示位数：四位半6、试验电源：恒流限压，约2V7、输入电压：最大5V8、测量时间：快速，10~60秒可选9、电池容量：7.5AH动力锂电池10、测量次数：大于600次（可充电，快速测量模式）11、测试线：电阻小于10mΩ12、工作电源：内置锂电池或外置充电器，充电器输入100~240VAC，50Hz/60Hz13、充电电压：12.6V 充电电流：≤3A充电时间:约3小时自动关机：5分钟无操作自动关机主机重量：1.7kg四、功能模块说明五、操作说明◆测试接线将两个测试钳夹到开关触点或试品两端，I+/U+端子连接红色测试线，I-/U-端子连接黑色测试线，其中粗线插片连接电流接线柱I+/I-，细线弹棒插入电压接线柱U+/U-。
必须使用仪器配套的专用低阻测试线，电流接线柱要拧紧，测试夹要牢固夹持，以降低引线电阻，节省电池电量。
如果测试线接触不良，电流不能达到设定值，仪器会停止测试并报警。
北京爱思德克电力设备 AST 3AE 电阻测试仪 说明书
AST 3AE 电阻测试仪使用说明北京爱思德克电力设备有限公司在使用本仪器前，请仔细阅读使用说明书，保证安全是用户的职责。
一、产品简介：AST3AE系列电阻测试仪，系北京爱思德克电力设备有限公司开发的新一代集便携式变压器直流电阻测试与接地引下线导通测试于一体的仪器。
该仪器以高速微控制器为核心，全数字化设计，测试数据稳定、可靠、重复性好，抗干扰能力强，保护功能完善。
采用电池充电智能模块,具有可靠的充放电保护，可延长电池使用寿命。
整机故障率低，可广泛适用于电力预防性规程中所规定的电力变压器的直流电阻的快速测试,及接地引下线导通测试。
二、主要功能及特点：1、采用大容量12Ah的免维护铅酸电池供电.2 支持测试电流自动选择，可实现宽测量范围。
3、具有完善的反电动势保护功能和现场抗干扰能力。
4、采用16位A/D转换器，测量数据稳定、可靠。
5、有载调压变压器，纵向测试可连续快速测试。
6、采用128X64四行点阵全中文界面，操作简单，直观方便。
7、可存储199条记录，掉电不丢失。
记录内容：存储序号，阻值,测试电流及日期。
配置万年历精准时钟.8、采用四端子测量法，电压、电流同时采样可消除连线电阻、接触电阻的影响。
9、采用高强度注塑安规机壳，体积小、重量轻，适于便携使用。
三、电路框图及产品技术指标：1220V2、产品型号含义电池供电系列 表示电流单位“安培”产品额定工作电流值北京爱思德克电力设备有限公司代码3、产品技术指标变压器直流电阻测试仪产品型号 测量范围输出电流 测量精度 AST3AE 1m Ω~15K Ω 1mA ~3A ±(0.2%RGD+2d)分 辨 率：1µΩ (扩展量程至20K Ω)充电电源：AC220V ± 10% 50HZ 100VA工作环境：0~40℃ 湿度：<90%,无结露。
仪表外壳：400mm ×278mm ×135mm 8kg接地引下线导通测试仪产品型号测量范围输出电流测量精度AST3AE 1mΩ~1000Ω1mA~5A±(0.2%RGD+2d)分辨率：1µΩ充电电源：AC220V± 10% 50HZ 100VA工作环境：0~40℃湿度：<90%,无结露。
简单电阻,电容和电感检验测试仪设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计初始条件：LM317 LM337NE555 NE5532STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶要求完成的主要任务:1、测量范围：电阻100Ω-1MΩ；电容100pF-10000pF；电感100μH-10mH。
2、测量精度：5%。
3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。
时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日目录摘要 (4)ABSTRACT (5)1、绪论 (7)2、电路方案的比较与论证 (7)2.1电阻测量方案 (7)2.2电容测量方案 (9)2.3电感测量方案 (11)3、核心元器件介绍 (12)3.1LM317的介绍 (12)3.2LM337的介绍 (13)3.3NE555的介绍 (14)3.4NE5532的介绍 (17)3.5STC89C52的介绍 (18)3.6TLC549的介绍 (20)3.7ICL7660的介绍 (23)3.81602液晶的介绍 (24)4、单元电路设计 (26)4.1直流稳压电源电路的设计 (27)4.2电源显示电路的设计 (28)4.3电阻测量电路的设计 (29)4.4电容测量电路的设计 (30)4.5电感测量电路的设计 (31)4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (32)5、程序设计 (33)5.1中断程序流程图 (33)5.2主程序流程图 (34)6、仿真结果 (34)6.1电阻测量电路仿真 (34)6.2电容测量电路仿真 (35)6.3电感测量电路仿真 (36)7、调试过程 (37)7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (37)7.2液晶显示电路调试 (38)8、实验数据记录 (38)心得体会 (40)参考文献 (41)附件 (42)附件1：电路图 (42)附件2：元件清单 (43)附件3：程序代码 (45)附件4：实物图 (64)摘要近几年来，电子行业的发展速度相当快，电子行业的公司企业数目也不断增多。
简易电阻、电容和电感测试仪设计.(DOC)
元器件参数测量仪的设计一、课程目的1．加深对电路分析、模拟电路、数字逻辑电路、微处理器等相关课程理论知识的理解；2．掌握电子系统设计的基本方法和一般规则；3．熟练掌握电路仿真方法；4．掌握电子系统的制作和调试方法；二、设计任务1．设计并制作一个元器件参数测量仪。
2．（基本要求）电阻阻值测量，范围：100欧~1M欧；3．（基本要求）电容容值测量，范围：100pF~10 000pF；4．（基本要求）测量精度：正负5% ；5．（基本要求）4位显示对应数值，并有发光二极管分别指示所测器件类型；6．（提高要求）增加电感参数的测量；7．（提高要求）增加三极管直流放大倍数的测量；8．（提高要求）扩大量程；9．（提高要求）提高测量精度；10．（提高要求）测量量程自动切换；三、任务说明：电阻电容电感参数测量常用电桥法，该方法测量精度，但是电路复杂。
也可为简化起见，电阻测量也可采用简单的恒流法，电容采用555定时电路；1、绪论在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，比如：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。
所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。
该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。
2、电路方案的比较与论证2.1电阻测量方案方案一：利用串联分压原理的方案V CC GNDR x R0图2-1串联分压电路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。
简易导电薄膜方块电阻测试仪
【 关键词 】 导电薄膜 ； 方块 电阻
再根 据运放 “ 开路 ” 虚 的特 性 ， 进运放 输入 端 的电流 近似 为 流 １引 言 、 零。由于负载 与 Ｒ ３组成 通路 ． 所以 负载 中的 电流 与 Ｉ相等 。由式 。 近年来 随着平 面显 示器 、 阳能电 池 、 镜 、 能 窗和薄膜 电 太 热 智 （） 以看 出， 过调节 电位器 Ｒ 就可得到 不同大 小的恒定 电流 。 ３可 通 。 池 的发展 ， 涌现 出了大量的 透 明半导体薄 膜材 料。而 导电薄 膜 因 这 种 电路使 用稳压 器件 设置 电压 ， 利用 带有 深度 负反 馈 的集 具 有一系列独 特性能 ，从 而得到 了广泛的应 用。 成运放 来输 出电流 ，这 些都 有利 于提 高恒 流源 电流 的稳定 性 ； 而 ２ 系统 结 构 与测 量 原理 、 且， 电路 中的 集威运 放 用拉 电流 驱 动 负载 ， 其 充分 利 用 了运放 使 此 测试仪 可 以由电池 供电 ， 可 以 Ａ ／Ｃ 开 关电源供 电， 也 ＣＤ 主 的负载驱 动能 力。通过 Ｌ １ Ｔ ４ １ Ｍ３ ７和 Ｌ３ 的精调 电 阻可 以对它们 要分 为恒流源 部分 、 电压采 集 电路 、 程转换 电路 、 模转 换 电路 量 数 的输 出电压 进 行精密调 节 ， 从而提 高 了恒 流度 。 和显示部 分。测试仪 的测量 范 围为 Ｏ至 ２Ｘ１ 口 。 ０ Ｑ／ 由于范 围较 因此 ， 以采用 减法 电路 。 可 取得 样品 两端 的 电压 差 ， 从而 来得 大 ， 以可 以满足大 多数导 电薄膜 的方块 电阻测量 。 所 到采 样 电压 。 ３ 关键 测 试 部分 设 计 、 最 常用 的减法 电路有 以下两 种 ， 恒流源 设计 由测试仪 的结 构 可 以看 出 ， 流源 是最 重要 的一 恒 第一 个 电路 的缺 点是 同 相输 入 和反 相输 入 阻抗 小 而 且不 相 个 环节 。 流源 的精 度 直接 影响 到测 量 的精 度 ， 流 源 的性 能在 恒 恒 等， 这就要 求驱 动放大器 的信 号源 的输 出阻抗要 低 。四个 电阻必 很 大程度上决定 了整 个测试 仪的性 能。 须精 确 匹配 ， 则难 以获得优 良的共模 抑 制性 能。而 第二 个 电路 否 对恒流源有 以下要 求 ： 克服 了前都 的缺点 。其输入 阻抗 高 ， 许信 号源 为不平 衡输 出阻 允 （） １精度要高 ， 测量 时电流要始 终保持 恒定 ： 抗 ； 点是 共模 电压输 入范 围随增 益影 响较 大 。但 是在 低 增益 时 缺 （） ２ 电流的不能 太小 ， 则 ． 能Ｉ ｅ 流过 样品 ； 否 不 ｄ ｒ ｋ 如 果输入 共模 电压 范 围大 幅度降 低 ， 容易导 致 Ａ 很 １饱和 ， 且同样 （ ） 注入样 品时会 产生 少子 注人问题 ， ３ 电流 电流 的 注入还会 使 存 在电阻 匹配 的问题 。 样 品发 热 ， 品的被测 区域 的温度 会 升高 。一般 的掺 杂半 导体在 样 仪表 放 大 器与 减法 电路 相 比优 点 ： 输入 电 阻更 高 ， 模 抑制 共 温度 升高 （ 在室 温 附近 ） 。 流子 的 晶格散 射 作用 会 加强 ， 时 载 引起 比更大 ， 称性 更好。 对 本测试仪 采用仪 表放大 器 Ａ ６ ０ 采 样样 品 Ｄ２。 电阻率增加 。所 以注 入电流 的数值也 不能过 大。 的 电压 。 （） ４随被测样 品 电阻率 的不 同 ， 要选择 不 同的注入 电流来 进行 Ａ ６ ０能确保 高增 益精密 放大所 需的低 失调 电压 、 失调 电 Ｄ２ 低 测量 ， 即恒流源 的输 出电流必 须可调 。 压漂移 和 低噪 声等 性能指 标 ； 用一 只外部 电 阻就能 设置 放 大倍 只 但是也有 其难 以克服 的不足之处 ： 数 ， 积小 ， 体 只有 ８个 引脚 ； 低功耗 ． 最大 供电 电流 为 １ ｍＡ ． 。 ３ （） １ 电路 的工作 范围 受到 限制 。 由“ 串联型 稳压 电路 ” 原理 的 由于该 电路结 构上 的对称 性 ． 输入放 大器 的共 模 信号 最终会 可知， 为了使 电路 的输 出稳 定 ， 其静态 工 作点 必须 处 于调 整管 的 在 输 出级 的减 法器 中被 消除 ， 从而 具有 放大 差模信号 的 同时抑 制 线性 放大 区。但在 电路输 出 的调 节范 围很 大 的情况 下 ， 态工 作 静 共 模信号 的功 能。 点会 发生改变。当输 出 电流 Ｉ减小 时 ， 。 负载 上的电压 减小 ， 造成调 作 为仪表放 大 器 ， Ｄ ２ Ａ ６ ０由于经 过优 化处 理 ， 以具 有更高 所 整管 的 Ｕ 增 大 ， 静态 工作点 向截止 区移动 ， 极端情 况下 工作点 在 精度 和更低 噪声 的性能。 另外在整 个温度范 围 内都 能使元 件保持 会 进入截 止区使 电路 失去稳 定 的功能 。反之 。 当输 出电流 增大 ｌ 匹配 ， 从而保 证在宽 温度范 围 内的性能优 良。 时。 负载 上 的电压 增大 ． 造成 调 整管 的 Ｕ 减 小 ， 态 工作点 向饱 静 Ｖ ＝ １ ）ＶＩＶ ） ｏ （＋ （ ＋ ｚ 和 区移 动 。 极 端情 况 下工 作 点会进 入 饱和 区 ， 在 从而 使 电路 失去 稳定 的功能 。 Ａ ６ ０的 共模输入 和 差分输入 阻抗 均 为 １ Ｇ欧 姆远 远大 于 Ｄ ２ ０ （） ２ 输出效率 低 ， 大部 分 电流浪费在 调节管上 。输 入的 电压 需 被 测样 品最大 值 ， 以用来采样 电压 是没有 问题 的 。 所 要经 过三极 管的调节 再 加到 负载上 ， 即三 极管 需要分 担 负载上 不 为了高精 度的显 示方块 电阻值 ， 测试仪采 样 １ 本 ２的 Ａ Ｄ转换 需要 的电压 。当输出 电流 需求较 小 时 ， 三极 管上 就承 担 了较 多的 芯 片 ＩＬ １９及 与 ＩＬ １９配套 的 ４ 半液晶显 示器 。 Ｃ ７ ２ Ｃ ７ ２ 位 电压 。整个 电路 的转 化效率 比较低 。 综合考 虑 ， 恒流源 与 Ａ 的量程转换 进行优 化设 计 ， 他们 将 Ｄ 使 但是 ， 由于 晶体 管均 工作 在放 大 状态 ， 晶体 管 串入 了样 品 且 共用 一个量 程转换 电路 ， 得量程 转抽换快 速一致 。 使 测量 电路 之 中． 了保证 晶体 管 工作在放 大状 态 ， 必须保 证 Ｕ 这 则 ３３测 量结果及 分析 ． 大于 Ｕ 否则 ， 匪。 它们将 进入 饱和状 态 。这意味 着各 晶体 管的 集电 最后 ， 测试 仪对不 同阻 值 的导 电薄膜 的方 块 电阻进 行 了测 此 极与 发射极 之间要 有 ０７ ｌＶ左右 的 电压 差。在 电源 电压 有限 的情 量。 况下 ， 如果被 测样 品的 电阻较 高 。 集射 集上分 压小 。 满足 上述 则 要 测 量 结 果表 明 ，此 测试 仪 能 对 方块 电阻 值 在 ０ ２Ｘ１ ６ ／ — ０ Ｑ 条件就 比较 困难 。 口范 围内的导 电薄膜进 行较准 确测量 。 用运 算放大 器 构成 恒流 源 电路 由运算放 大 器 Ａ 、 ２及其 外 １Ａ 【 参考文献 】 接电阻组成 ． 、 ２采用 高 阻型 运放 。 算放大器 Ａ１Ａ Ａ１Ａ 运 、 ２按理 想 ［ 孙 以材 ， 福等 ． 区薄 层 电阻 四探针 测试 以及其 应 用 ［ ． １ 】 刘新 微 Ｊ 固 ］ 参数 及忽略 基准电压源 ｖ 内阻对恒 流源输 出特性影 响时 ， 了解 ｏ 为 体 电子学 研究与进 展，０ ２２ （ ） ３ ９ ２ ０ ， １： — ９ ２ ９ 决上述 问题 ， 用 了一 种恒流 源． 采 ［】 凯 良． 流源及 其应用 电路［ ． 江科学 技术 出版 社 ，９ ２ ２陈 恒 Ｍ］ 浙 １９ ． Ｌ １ Ｍ３ ７的输 出端 经过 电位 器 Ｒ ３接到 集成 运 放 的反 相输 入 【】 ． 导体 的检测 与分 析 ［ ． 京 ： 学 出版 社 ． ８ ．７ ３周洁 半 Ｍ】 北 科 １ ４３ ３— ９ 端。 可调 式精 密稳压 源 Ｔ ４ １的输 出端接 到集成运 放的 同相 输入 ３８１ Ｌ３ 端。Ｌ １ Ｍ３ ７的输 出设为 １５ Ｔ ４ １的输出设 为 ２５ 。Ｌ ，２ ． Ｌ３ Ｖ， Ｖ １Ｌ 分
基于单片机的简易自动电阻测试仪
１）步距 角 的选择 电机 的 步 距 角 取 决 于 负 载 精 度
单片 机 中 的模 数 转换 电路 ，经 过模 数 ３所 示 。
的要 求 ， 将 负 载 的 最 小 分 辨 率 （当
转换后 ，单片机通过程序计算 出Ｒ 的
２．主要 电路 与程 序设 计
量 ）换 算 到 电机 轴 上 ，每 个 当量 电机
步 进 电 机 有 步 距 角 （涉 及 到 相
压 接 在 Ｒ 上 端 节 点 ５上 ，模 拟 开 关 内 转动 电位器 的旋钮 ，再 次采 样 电位 器 数 ） 、 静 转 矩 、 及 电 流 三 大 要 素 组
阻 设 为Ｒ ，根据 安培 定 理 ，Ｕ＝ＩＲ， 即 的端 电压 ，换 算 成 电位 器 的 阻值 后送 成 。一旦 三 大要 素 确 定 ，步进 电机 的
载二 种 。单 一 的 惯性 负 载和 单 一 的摩 力矩 的大 小 ，相邻 两 合 成磁 场 矢量 之
ＴＲ０＝０：
擦 负载 是 不存 在 的 。直 接起 动 时 （一 间的夹角 大小 决定 了步距 角 的大小 。
ｒｅｆｉｎ＝０：
、
般 由低 速 ） 时二 种 负载 均要 考 虑 ，加 实现 细 分 方式 有 多 种方 法 ，最 常用 的
ｃｋｌ＝ｌ：
静 力矩 一 旦选 定 ， 电机 的机 座 及 长度 片 。下 面 介 绍基 于ＴＡ８４３５芯 片 的步进
ｃｗ＝ｌ：
／／正转
便 能确定 下来 （几 何尺 寸 ）。
电机 驱动 电路 及驱 动程序 。
３）电流 的选 择
图 ５是 单 片 机 与 ＴＡ８４３５相 连 控
静 力 矩 一样 的 电机 ， 由于 电流 参 制 步 进 电 机 的 原 理 图 ， 图 中 ， 设
简易电阻测试仪
一、系统方案
❖ 本系统主要由测量模块、数模转换模块、 控制显示模块，驱动电机模块，下面分 别论证这几个模块的选择。
1.1测量模块的论证与选择
❖ 方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将 被测电感串入电路或将电容并入回路中进行 测量。但谐振法要求较高频率的激励信号， 一般不容易满足高精度的要求。由于测试频 率不固定，测试速度也很难提高，误差就很 难达到要求。
R1 100
RL2 SPCO-Default R2 1k
RL3 SPCO-Default R3 10k
J3
T3 !NPN J4
R8 1k
V2 5
T4 !NPN
RL4 SPCO-Default R4 10M
Rx 0
V3 5
R9 1k
P1 5k
++
-
V4 5
U1 LMV393
J6
2.3液晶显示、按键模块硬件设计
2.5 AD转换模块设计
❖ AD模块的作用在前面电阻测量电路中已经提 到，即由+In端测得Rx的模拟电压，AD模块就 将其转化为数字的电压送入单片机，由单片 机对数据进行处理。
原理图如下：
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
二、系统硬件电路设计
2.1系统的整体设计 ❖ 本简易自动电阻测试仪采用了TI公司的单片
机MSP430。该系统主要包括电阻测量模块， LCD显示、按键模块，电源电路等功能模块。 基于上述各方案的论证与分析，我们确定了 最终方案。系统的总体结构框图如下图：
2.2电阻测量硬件电路设计
❖ 本方案通过串联分压法来测量Rx的电阻，当刚开始 测量时，有单片机给J1端一个高电平使得三极管T1 导通，此时继电器RL1通电吸合使得R1与Rx导通，此 时ADS7816将Rx的模拟电压转换为数字电压送入单片 机，单片机就可以读出Rx的电压。将Rx 电压送入 比较器的正输入端，在R9和P1的支路中，调节P1， 是其值与R9完全相同，这样便得到了电压比较器的 基准电压为2.5V，当Rx的电压小于2.5V时
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一、系统方案选择和论证
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AT89S52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AT89S52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LCD12864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LCD12864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LCD12864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
被测电阻
R/V 电路
A/D 转换模块 单片机控 制系统
LCD12864 显示模块 继电器档位 切换模块
键盘输 入模块
电机控制电位 器及角度测量
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x
out i
REF R U R V -=-00。
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：
比较接近，误差≤0.5%。
（2）自动筛选测试结果如表G-4-2所示
差值的范围内，完全符合筛选要求的指示。
（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。
五、设计制作总结
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。