数字式电阻测量仪(完整版)

单片机原理及应用课程设计报告

设计题目：数字式电阻测量仪

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指导教师申明

2011 年秋季学期

摘要

本设计电阻测量是利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。通常测量电阻都采用大规模的A/D转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D 转换正常进行。A/D转换结果通过计数译码电路变换成ASCII码，最后驱动显示器显示相应的数值。本系统以单片机AT89C51为系统的控制核心,结合A/D转换芯片

AT89C51设计一个电阻测量表，能够测量一定数值之间的电阻值，通过LCD液晶显示。具有读数据准确，测量方便的特点。

关键词：单片机(AT89C51)；电压；A/D转换；TLC548

目录

设计要求 (1)

1 电路的论证与对比 (1)

1.1 方案一 (1)

1.2 方案二 (2)

1.3 方案的对比与比较 (2)

2 系统硬件电路设计 (2)

2.1 CPU时钟 (2)

2.2 A/D转换电路模块 (2)

2.2.1主要性能 (3)

2.2. 2 TLC548芯片的组成原理................... 错误!未定义书签。

2.2.3 TLC548引脚功能 (5)

2.3 主控芯片AT89C51模块 (5)

2.3.1主要功能特性 (6)

2.3.2 主要引脚功能 (7)

2.4 显示控制电路的设计及原理 (9)

3程序设计 (10)

3.1 初始化程序 (10)

3.2主程序 (10)

3.3显示子程序 (11)

3.4 A/D转换测量子程序 (144)

4系统调试与分析 (15)

5元器件清单 (17)

6 总结与致谢 (17)

7 参考文献 (18)

附一：原理图 ............................................................

附二：程序 ..............................................................

电阻测量

设计要求

电阻测量（需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压）

基本功能：测量0~200的电阻值。

功能扩展：测量0~1M的电阻值，由LCD液晶显示。

1 电路的论证与对比

1.1 方案一

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波（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。计数控制电路输出的脉冲宽度Tx应与Rx成正比，其电路原理图及具体555单稳态触发器的构成及仿真如图1所示。

用555构成的单稳态电路在正常工作条件下输出脉冲的宽度Tx与Rx的函数关系是：

图1 方案一原理图

所产生的时间误差可能达到百分之十五，再加上其他原因产生的误差，测量是的时间延迟太大。

1.2 方案二

利用8位串行模数转换器TLC548采集电压信号，然后转换成数字信号存在变量中。采用的ADC是TLC548,电阻测量原理是用标准电阻与被测电阻Rx相串,将标准电阻两端的电压Vo作为ADC的参考电压,将Rx的两端电压作为ADC的被测量.那么待测的大小Rx=Ux/(Uo/Ro)=Ro*Ux/Uo,经ADC后,其中Uo为满值,则Ux/Uo=测量所得的8位数/256,则Rx=Value/265*Ro

=

1.3 方案的对比与比较

由于课程设计的要求是电阻测量需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压，测量0~200Ω的电阻阻值，由数码管显示。通过比较以上两个方案，可知方案二相对来说比较适合。所以选用方案二作为实验方案。

2 系统硬件电路设计

2.1 单片机提供时钟信号

单片机提供时钟信号。

2.2 A/D转换电路模块

1）TLC548/549

TLC548和TLC549是以8位开关电容逐次逼近A/D转换器为基础而构造的CMOS A/D 转换器。它们设计成能通过3态数据输出与微处理器或外围设备串行接口。TLC548和TLC549仅用输入/输出时钟和芯片选择输入作数据控制。TLC548的最高I/OCLOCK输入

频率为2.048MHz，而TLC549的I/OCLOCK输入频率最高可达1.1MHz。

TLC548和TLC549的使用与较复杂的TLC540和TLC541非常相似；不过，TLC548和TLC549提供了片内系统时钟，它通常工作在4MHz且不需要外部元件。片内系统时钟使内部器件的操作独立于串行输入/输出端的时序并允许TLC548和TLC549象许多软件和硬件所要求的那样工作。I/OCLOCK和内部系统时钟一起可以实现高速数据

传送，对于TLC548为每秒45,500次转换，对于TLC549为每秒40,000次的转换速度。

TLC548和TLC549的其他特点包括通用控制逻辑，可自动工作或在微处理器控制下工作的片内采样-保持电路，具有差分高阻抗基准电压输入端，易于实现比率转换（ratiometricconversion）、定标（scaling）以及与逻辑和电源噪声隔离的电路。整个开关电容逐次逼近转换器电路的设计允许在小于17μs的时间内以最大总误差为±0.5最低有效位（LSB）的精度实现转换

图4 A/D转换电路原理图

2.2.1主要性能

1分辨率为8位二进制数。

2模拟输入电压范围0V—5V，对应A/D转换值为00H—FFH。

3每路A/D转换时间最长17μs。

4总失调误差最大为±0.5LSB

5工作频率为500kHz,输出与TTL电平兼容。

6 V

REF+－V

REF-

≥1V，可用于较小信号的采样