自动电阻测量仪设计

以及 电 阻值 显 示模 块 实 现 了 电 阻在 大 范 围 内的 测 量 ， 并 且 能在 测 量 量 程 为 １ Ｏ Ｏ Ｑ、 １ ｋ ， Ｑ、 １ Ｏ ｋ Ｑ、 １ Ｏ Ｍｎ 的 四档 电 阻 中 自 由切 换， 测量精度较 高， 且具有 电阻筛选、 声光报警提 示、 自动 测 量 和 显 示 电 位 器 阻 值 随 电机 旋 转 角度 变化 曲 线 等 功 能 ， 利 用 恒
流 源 测量 前 三 档 电 阻 时稳 定 性 较 高 ， 性 能优 越 。设 计 达 到 了要 求 的指 标 ， 具备 较 高 的精 确度 。 关键词 ： 恒流源 ， 自动 切 换 ， Ａ ／ Ｄ 转换 模 块 。 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ６ ０单 片机
１ 方 案 设 计
为 了 能 自动 切 换 四 个 档 位 的 电 阻 量 程 ，需 要 向 系统 输 入 四
本 系统 由 数 控 电流 源 模 块 、 分压网络 、 继 电器 切 换 电 路 、 Ａ ／ Ｄ 转换 Байду номын сангаас路 、 电机 驱 动 、 单 片 机 控 制 显 示 各 部 分 组 成 。 系 统 整 体
框 图如 图 １ 所示 。
个 不 同 的 电 流 ，又 为 了能 充 分 利 用 １ ２位 的 Ａ ／ Ｄ输 入 的有 效 精
Ｄ
ｘ ４ Ｄ ９ ６
（ １ ）
式 中 Ｄ为 Ａ ／ Ｄ转 换 器输 出数 据 ， 输 入 到单 片 机 内进 行 处 理 。
十 Ｖ
６ ） 因单 片 机 Ｉ ／ Ｏ 口驱 动 能 力 不 足 ， 故 采 用 专 门 的 驱 动 电 路
来驱动电机。
７ ） 单 片机控制显示 部分将得 到的电压数据进 行处理 ， 根 据 电压值产 生控制信号来选 择相应档 的电流源或 者分压 网络 ， 实 现 自动 量 程 切换 。 同 时 在 液 晶 上 显 示 相 应 的 电 阻值 与其 他辅 助
ｌ ／
４ ） Ａ ／ Ｄ转 换 部 分 采 用 １ ２位 高 精 度 转 换 新 盘 将 电 压 信 号 转 换 为数 字信 号 ， 传送给单片机 。 ５ ） 当被 测 电 阻 阻值 较 大 时 ， 须 采 用 阻 抗 电 路 来 消 除 前 级 分
压 网络 对 后级 电 路 的 影 响 。
口 的 ＡＥ ＮＢ Ｌ 、 Ｂ Ｅ ＮＢ Ｌ为 Ｈ 桥 的 使 能 信 号 ｎ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ｔ为 低 电 平 有
前三档电阻的测量 。
图３ Ａ／ Ｄ 转换 器 原 理 圈
其 中在 ＭＡ Ｘ １ ８ ７芯 片 模 拟 量 输 入 端 加 上 Ｒ Ｃ低通 滤波器 ，
目 的在 于 使 其 输 入 电 压 能 稳定 ， 提 高 最 后 的测 量 精 度 。
２ ． ３ 步 进 电 机 驱 动 电 路 分析 采 用 ＤＲ Ｖ ８ ８ １ ２构 成 的 电 机 驱 动 电 路 原 理 图 如 图 ４所 示 。 Ｊ １口的 Ａ Ｐ Ｈ Ａ Ｓ Ｅ、 Ｂ Ｐ Ｈ Ａ Ｓ Ｅ用 于 两 个 Ｈ 桥 的 方 向控 制 。Ｊ １
１ ３ ２
自动 电 阻测 量 仪 设 计
葛伟 东 叶 听 （ 浙江工业大学信息学院通信工程， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ３ ）
摘 要
系统 基 于 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ６ ０单 片机 的 自动 电 阻 测 量 仪 ， 通 过 恒 流 源模 块 、 切 换档模块 、 分压模 块、 Ａ ／ Ｄ转换模块 、 电机 模 块
功能。
２ 理 论 分 析 与计 算 ２ ． １数 控 电 流 源 的设 计 本 系 统 采 用 的 数 控 电 流 源 原理 图如 图 ２所 示 。Ｃ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ６ ０
ｌ ｕＦ
单 片机 通过 Ｓ Ｐ Ｉ 总 线扩 展 １ ２位 串 行 Ｄ ／ Ａ转换 器 Ｄ Ａ Ｃ７ ６ １ １ ， Ｄ ／ Ａ转换 器 的输 出电压 Ｖ Ｄ Ａ ｃ 送Ｖ ／ Ｉ 变 换 电路 ， ｖ ／ Ｉ 变 换 电路 输
度， 按照 Ａ ／ Ｄ转换器 最大模拟 输入要求 ， 每 个 满 量 程 输 入 电 压 不得超过 ４ ． ０ ９ ５ Ｖ 。 因 而前 三档 的 电 流源 值 应 设 置 为 ： １ ０ ０ ， Ｑ档 ： ２ ０ ｍＡ； １ Ｉ （ ｎ档 ： ３ ｍＡ； １ ０ ｋ ， ￣档 ： ０ ． ４ ｍＡ。
图 １
系统 框 图
各部分功能如下 ：
１ ） 数控 电流源部分在单 片机的控制下 产生 ２ ０ ３ ｍＡ、 ０ ． ４ ｍＡ 的恒 定 电流 分 别 用 于 １ ０ ０ Ｑ档 、 ． １ ｋ Ｄ ， 档、 １ ０ ｋ Ｑ ． ， 档 的 电阻 测 量 。 ２ ） 分 压 网 络 部 分 完 成基 准 电 阻 与被 测 电 阻 的分 压 。 ３ ） 继 电 器 切 换 电 路 完 成 电阻 处 于 ０ — １ ０ ｋ ， Ｑ与 １ ０ ｋ Ｄ ， ～１ ０ ＭＱ 两 档 恒 流源 电路 与分 压 网络 的切 换 。
图 ２ 数 控 电流 源 原 理 图
２ ＿ ２ Ａ ／ Ｄ转 换 器 的设 计 与 相 关 参 数 计 算 该Ａ ／ Ｄ转 换器 原理 图如 图 ３所示 。 其 中 ＭＡ Ｘ １ ８ ７芯片 采 用 内部 参 考 电压 源 （ ４ ． ０ ９ ５ Ｖ ） ， 假 设 输 入 电压 为 Ｖ ． ， 则可得到下式 ：
出与 Ｖ 凸 Ａ ｃ 成 正 比 的 电流 信 号 ０ － ２ ０ ｍＡ。但 是 由 于本 设 计 要 求 切 换 的电阻档位 为 １ ０ ０ Ｑ、 １ ｋ Ｄ ， 、 １ ０ ｋ Ｏ ， ， 、 １ Ｏ Ｍｎ ， 则 考虑 到 １ ０ Ｍｎ 电 阻 档 的 电阻 过 大 ， 使 其 要 求 的 电 流甚 小 （ 约为０ ． ４ ｐ ， Ａ） ， 然 而 在 单 电 源 工 作 下 的 电 流 源 其 精 确 度 无 法 达 到 ，所 以 电 流 源 只 能 满 足