数字式电阻测试仪

目录

摘要 (2)

1 数字式电阻测试仪系统的概述 (3)

1.1设计思路 (3)

1.2设计方案的分析与选择 (3)

1.2.1 利用555单稳态触发器和A/D转换实现 (3)

1.2.2 利用555单稳态触发器和74CD192实现 (4)

1.3系统框图及工作原理 (4)

1.3.1 系统框图 (4)

1.3.2 工作原理 (5)

2单元电路设计与分析 (5)

2.1 555单脉冲的产生 (5)

2.2 晶振多频震荡的产生 (7)

2.3 单频和多频相与 (8)

2.4 74CD192计数器计数 (9)

2.5 数码管显示 (12)

3 系统综述、总体电路图 (13)

3.1整体电路图 (13)

3.2 系统综述 (14)

4 结束语 (16)

4.1 收获和体会 (16)

4.2 缺点和改进 (16)

致谢 (15)

参考文献 (18)

元器件明细表 (18)

摘要：数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。本次课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电阻测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。设计共有三大组成部分：一是系统概述，本部分概括讲解了电路的设计思想和各部分功能；二是各单元所用器件、其性能和在电路中的功能；三是设计小结，这部分包括设计的完成情况，并提出本系统需要改进的地方及遇到的困难。

关键字：电阻转化电压555单稳态触发器74CD192 数码显示。

1数字式电阻测试仪系统概述

1.1设计思路

数字式电阻测试仪的基本原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，再通过计数、译码，由数码管直接显示出阻值。由555触发器产生单脉冲，由晶振经过分频产生多频脉冲。再利用74CD192计数器对单脉冲个数进行计数，然后再通过译码显示，将阻值直接显示在数码管上。

1.2设计方案的分析与选择

想要实现待测电阻的数字式测量，最主要的是将待测电阻相关的模拟信号转换为数字信号。我们利用的是555单稳态触发器来实现这点。知道555单稳态触发器能实现数模转换后，最关键的就是将待测电阻阻值的模拟信号以何种方式输入到555单稳态触发器中。根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、电桥法和充放电法。各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被样的电阻，电桥法则是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电阻。其中利用直接法测得的电阻（如“摇表”）存在读数不精确等明显的人为因素忧，在读数较大的情况下尤其如此；利用充放电法测得的电阻阻值偏大；而利用电桥法测量，则存在电桥调节费时费力等不利因素。下面列出两种方案进行分析：

1.2.1 利用555单稳态触发器和A/D转换器实现

利用单稳或电容充放电规律等，可以把被测电阻量的大小转换成脉冲的宽窄，即脉冲的宽度Tx与Rx成正比。只要把此脉冲和频率固定不变的方（以下称为时钟脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现测量电阻。其电路基本原理如图所示

图1

1.2.2利用555单稳态触发器和74CD192实现

原理同方案一基本相同，利用单稳或电容充放电规律等，可以把被测电阻量的大小转换

成脉冲的宽窄，即脉冲的宽度Tx 与Rx 成正比。只要把此脉冲和频率固定不变的方（以下称为时钟脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现测量电阻。其电路基本原理如图所示

：

图2

两种方案原理基本相同，但是由于无法找到A/D 转换器的相应元件，所以最终选择了方案二。

1.3系统框图及工作原理 1.3.1系统总体框图

555单稳态电路

74CD192

计数器

译码、驱动、显示

图3

1.3.2工作原理

555单脉冲产生电路产生的脉冲和晶振多频振荡器产生的脉冲相与后74CD192计数器计

数后，再经过译码、驱动后，通过数码管显示出脉冲个数。基本原理是将电阻阻值转化为频率，然后测量出转化后的频率，最后根据一定的关系即可得出待测电阻阻值，设计过程中，设置好相应元件的参数，使数码显示管显示的数字即为待测电阻阻值。

2单元电路设计与分析

2.1 555单脉冲的产生

基本原理：利用电阻和电容的谐振来产生单频信号，电路如图所示

555 单脉冲产生电路

晶振多频振荡器

74CD192 计数器

译码、驱动、显示

VCC OUT

U1555_TIMER_RATED

GND

DIS RST THR

CON

TRI VCC

5V

R12kΩ

J1

Key = A

1

C110nF

3C21mF

C3100uF

C41uF

C510uF J2Key = B

6

7R2

1M¦¸

Key=A 50%8VCC

29

X1 2.5 V X2

2.5 V

45

图4

其中，VCC 为5V 电源，J2为单刀双掷开关，J1为按钮C1、 C2、C3、C4、C5为电容，R1为电阻，R2为待测电阻，X1、X2是两个发光二极管（X1是绿灯，X2是红灯）。待测电阻通过单刀双掷开关可分别与两组电容串联，与不同组电容串联可测不同大小的电阻，与1mF 、0.1mF 的这组电容串联的时候可测阻值相对小的电阻，与1μF 、10μF 这组电容串联的时候可测阻值相对大的电阻，开关打向不同组电容相当于选择不同档位。X1，X2两个指示灯可显示出单刀双掷开关连接的是哪组电容，即显示选择的测量档，当绿灯（X1）亮时，表明J2打向左边，测小电阻，当红灯（X2）亮时，表明开关打向右边，测大电阻。设计电路时，已经通过相关公式设置好了各元件参数，使得绿灯亮时，数码管显示的数字单位为Ω，红灯亮时，单位为K Ω。 波形图如图所示