自动电阻测试仪

自动电阻测试仪摘要本简易电阻自动测试仪采用AT89S52单片机为核心控制器，利用伏安法测电阻的测量方法，将测量的电压值通过模数转换模块AD7705转换成数字信号，将数字信号输入AT89S52单片机进行处理，完成电阻测量功能、自动换挡和筛选功能、电位器阻值变化曲线测试的功能。

再通过单片机与显示模块的连接，显示测量结果。

关键词：电阻自动测试仪、AT89S52、电阻测量功能、自动换挡、曲线测试、AD7705一、引言自动电阻测试相对于手工测试的优点有很多，优化测试速度：可非常快速的运行上万条记录；提高准确性、稳定性：可以不为外界因素干扰，准确运行测试用例；确定性：能真实快速搭建测试环境，测试数据，重现缺陷；提高工作效率：一边运行自动化测试，一边准备测试报告；测试环境搭建：可以结合多种编程语言及技术协助搭建测试环境，防止手工测试重复劳动，如批处理技术；提高技能：可提高测试人员技能，同时提高对测试的兴趣，防止对手工测试感觉枯燥。

数据处理方面的优点有，测试数据：自动化测试工具可以根据需要，准备大量的测试数据；数据处理：测试结果有时需要再进行相应的数据处理；用例准备：可以使用相关脚本技术准备大量的测试用例。

自动电阻测试的发展必将大大提高电阻的测试效率和准确率，使电子产品的的制作更加方便，减少在这上面的人力资源，将来必将影响整个电子行业。

二、方案论证2.1方案论证与比较2.1.1测试方案对比方案一：交流电桥测量法。

交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗 Z1、Z2、Z3、Z4，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡的条件是Z1*Z2=Z3*Z4此条件显示交流电桥不同于直流电桥：首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡；其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。

方案二：直接测量法，也叫转换测量法。

测量时，把电阻欧姆先转换成别的量再测量。

比如把被测量电阻施加以一个已知的电压，那么再测量流过电阻的电流，根据欧姆定律，这个电流与电阻成正比。

因此，我们采用测量这个电压，就可以得到电阻值。

直接测量简单快速，但转换后很多因素直接参与误差贡献，比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。

方案三：电阻—电压转换测量法，采用R/U转换器将被测电阻转换成电压，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号，由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。

方案四：恒流源测量法，该方法是给待测电阻提供一个恒定电流，利用单片机的 AD 采集其两端的电压来确定其电阻值。

此种方法简单易行，但是由于电阻变化范围是100Ω~10MΩ，电压变化范围太大，而我们采用的是专用的AD 进行转换，所以能实现要求的指标，综合性能优于其它几中方案。

综合考虑，选择方案四。

2.2.2单片机控制系统方案设计对比方案一：使用 AT89S52单片机作为系统的控制核心。

单片机具有体积小，片上资源丰富，使用灵活，易于人机对话，是采用CMOS工艺的8位单片机，与AT89S51完全兼容，有较强的指令寻址和运算功能等优点，但是该单片机是8位机，运行速度比较慢，功耗较高方案二：使用 STC12C5A32S29单片机作为系统的控制核心。

STC12C5A32S29具有体积小，片上资源丰富和 I/O口多可复用的优点，最重要的是STC12C5A32S29是16位机，具有超低的功耗，而且本身集成8路10位的ADC，这是其他控制器不可比拟的优势，但是由于这种单片机的使用不是很熟练，使用起来存在很多弊端而AT89S52已经满足我们的要求。

在此系统中，我们经过细致的思考，最终选择了方案一，用AT89S52作为整个系统的控制与计算中心。

2.2.3信号采集模块对比方案一：可以使用555振荡器，通过555振荡器测试不同阻值被测电阻时产生不同的脉冲，将所获得的脉冲信号送至单片机，通过单片机内部软件对脉冲信号的处理，将所测值显示在液晶显示屏上。

方案二：设置恒流源电路，当测试被测电阻时，产生对应的电压值，然后使用A/D 转换器AD7705集成块完成A/D转换，将所获得的数字量送至单片机，通过软件对数字量的处理，将所测值显示在液晶显示屏上。

综合考虑系统的各项性能，最后我们考虑采用方案二。

2.2.4档位选择模块对比方案一：选用晶体二极管作为开关元件。

二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关，利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

用二极管作为开关作为档位的选择开关，采用单片机控制二极管的开关实现对档位的选择。

方案二：采用选择器CT74LS151集成块实现对不同档位的选择。

当单片机检测到所测电阻阻值大于所选档位时自动控制选择器CT74LS151实现对适当档位的选择。

方案三：采用继电器作为档位开关控制，继电器是一种电控制器件。

它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。

通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流的一种“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。

采用4个继电器分别控制不同电阻测试档位。

控制系统由单片机系统控制。

综合考虑设计的精确性和可操作性，我们决定采用方案三2.2.4显示模块对比方案一:采用LED数码管显示。

数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点，但显示信息量小，且自身功耗较大。

方案二：12864点阵LCD液晶显示。

LCD液晶可轻松实现字母、汉字、图像等的显示，控制简单。

我们需要显示内容较多，所以采用此方案。

2.2.5电机驱动模块对比方案一：采用直流电机，直流电机速度快，价格便宜，通过调节电流来改变速度，驱动电路简单，调速范围广，调速特性平滑。

但其转距小，带有大负载时很容易堵转；而且由于其速度较快，不易控制，精确度低，不适合应用在本题。

方案二：采用步进电机，步进电机是一种能将电脉冲转化为角位移的机构，通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，其精确度高。

通过分析题目要求，步进电机可以达到题目要求的精度，而且价格适中，控制简单。

综上所述，我们决定采用步进电机。

2.2.6显示模块对比方案一:采用LED数码管显示。

数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点，但显示信息量小，且自身功耗较大。

方案二：12864点阵LCD液晶显示。

LCD液晶可轻松实现字母、汉字、图像等的显示，控制简单。

我们需要显示内容较多，所以采用此方案。

2.2.7电源模块对比方案一：采用开关直流稳压电源。

开关电源功率大，效率高，但是纹波大，价格相对较高。

方案二：采用线性直流稳压电源。

线性稳压电源制作简单，输出稳定，性价比较高。

综合考虑，我们选择方案二。

2.2各模块方案确认（1）主控模块：选用AT89S52。

（2）信号源模块：电阻测量采用恒流源法。

（3）测量模块：信号采集电路选用AD7705。

（4）档位选择模块：采用继电器作为档位开关控制。

（5）电机驱动模块：电机采用步进电机。

（6）液晶显示采用12864LCD 液晶。

（7）电源模块：采用线性直流稳压电源。

图1简易自动电阻测试仪系统框图三、硬件电路设计3.1程序流程本简易电阻自动测试仪采用AT89S52单片机为核心控制器，利用基于LM358构成的恒流源的电阻测量方法，将测量的电压值通过模数转换模块AD7705转换成数字信号，将数字信号输入AT89S52单片机进行处理，完成电阻测量。

再通过单片机与显示模块的连接，显示测量结果。

该测试仪由电阻测量电路模块、电位器阻值变化曲线测试模块、单片机、A/D 转换电路、时钟电路、稳压电源、恒流源、显示、键盘等模块组成。

系统方框图如图3.1所示。

图2总体设计框图AT89S52（CPU ）键盘控制 阻值信号采集数据显示 A/D 转换 分频电路电源电路档位切换3.2模块电路介绍3.2.1 电源模块输入的外部电源首先经过桥式整流、滤波电路滤波，再经过7805芯片稳压成5V 的直流电压，向主控制器供电。

C162200UF/25V Vin 1G N D 2Vout 3U67805C17104C14104C151000UF/25V +5+12R2470D5LE D 12J7CON2S6SW DPDT 12J5CON2电源模块图3 电源模块电路电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。

顾名思义，三端IC 是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。

它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。

用78/79系列三端稳压IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

该系列集成稳压IC 型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压。

因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。

3.2.2 单片机与键盘控制AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash ，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。