畢業設計---簡易自動電阻測試儀(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 R11電壓升高， TL431 就會動作而使它的陰陽極的電流大幅增加（分流三極管的偏流電流），最終結果是使 R11 的電壓回到 為止。因為三極管的基極偏流電流大小是很小的，它的微小變化就會帶來其發射極電流的大變化，所以基極電流的變化對恒流大小的變化可以忽略不計的。所以這樣的電路其輸出電流幾乎不受輸入電壓的變化影響的。 而經過 R11 的電流則由 I=， 當 R11固定時， I 就會不變，從而實現恒流！而繼電器 K5 則是由單片機控制，當 P10 給一個低電平，三極管 Q4集電極與發射集開通，繼電器吸合，起到了控制的作用，而 LM353 跟隨器跟隨一級，而跟隨器具有具有較高的輸入電阻和很低的輸出電阻，它能緩沖，可以將前后兩級隔開，讓前級不受后極負載大小的影響，能保持前級的放大倍數性能不變 ，從而達到精確度的要求。 + 5VR620K12348N 2AL M 35 3+ 5V 5VV O 3R 11510Q190 1 4 K5D1D I O D ER 12100Q4P 10+ 5VT L 43 1R E S 圖 7 100Ω檔工作原理 圖 9 10MΩ 檔工作原理分析 如圖 8 所示 , TL431 一腳產生 電壓 ， 而待測電阻 Rx 經過 R35 和 R36 分壓后，得到的一個分壓值經過繼電器的吸合通過跟隨器 LM353，由跟隨器的 7腳輸 VO2 至單片機進行 A/D轉換。 而并聯在繼電器上的二極管起到了保護作用， 一般繼電器線圈匝數較多，在釋放瞬間會產生一個較高電壓的感應電動勢，這個電動勢對驅動三極管有威脅，并聯在線圈兩端的二極管就是短路這個感應電動勢的，避免擊穿驅動管 。 當 P10 給一個低電平，三極管 Q4 集電極與發射集開通，繼電器吸合，起到了控制的作用，而 LM353跟隨器跟隨一級，而跟隨器具有具有較高的輸入電阻和很低的輸出電阻，它能緩沖，可以將前后兩級隔開，讓前級不受后極負載大小的影響，能保持前級的放大倍數性能不變，從而達到精確度的要求。 657N 4BL M 353+ 5VR 34 2K R 35 1MR 361MV O 2K8D410100Q5P 10+ 5VR E ST L 43 1 圖 8 10MΩ檔工作原理圖 1K、 10K 檔工作原理分析 如圖 9所示 ,當 TL431 的一腳穩壓一個 ，當 Rx 阻值確定的情況，單片機通過 A/D值的識別，控制繼電器的吸合來控制檔位的選擇，同時 R R2 和 Rx 并聯分壓或者 RR4 和 Rx 同時也是并聯分壓，分別決定著 1K檔和 10K 檔，而 LM353 同時還是起著跟隨的作用。 10 R110KR210KR3100 KR4100 K231X1T L 43 1R71K+ 5VR520k+ 5V 5VC1104C5104C 1022u FC 1122u FV O 112348 L M 2AL M 35325S 1BR E L A Y25S 1BR E L A Y 圖 9 1K、 10K檔工作原理圖 電機驅動模塊原理分析 如圖 6所示， 在步進電機驅動模塊中，采用了帶 光耦隔離，抗干擾能力強 的 TLP521作為隔離電流保護芯片，其中 L297 的 17 腳通過給高低電平來控制步進電機的正反轉，而 18腳為步進時鐘輸入端，控制每個步數的時間增量， 19 腳 步進電機的半步或者整步的選擇， 10 腳為使能控制端，來控制電機的啟停，而經過 內部 包 含 4 信 道邏輯 驅 動 電 路、高壓、大電流雙 H 橋 式驅動器 L298 來控制電機的正反轉 （如圖 10） 。其中圖 6 上的 8個二極管起著續流保護的作用 。 圖 10 L298 內部原理圖 11 系統軟件設計 軟件系 統總流程圖及設計思路說明 如圖 11 所示 ， 在所有程序初始化后，刷新液晶顯示區，然后進行鍵盤讀取，進而判斷按鍵是否有按下，若是 ， 則執行鍵功能 ； 否則直接進入 AD 值存儲轉換，繼而根據 AD值換算成電阻值，最終根據條件篩選電阻檔位 ，一輪循環后，重復進入液晶顯示區進行周而復始的循環。 初 始 化刷 新 液 晶 顯 示 區鍵 盤 讀 取是 否 有 按 鍵 按 下 執 行 鍵 功 能轉 換 存 儲 A D 值根 據 A D 值 換 算 成 電 阻 值根 據 條 件 篩 選 電 阻 檔 位是否開 始 圖 11 軟件系統總流程圖 12 軟件各功能模塊的流程圖設計 如圖 12 所示，在單片機啟動控制之前，給各個模塊事先均給予初始化，其中包括AD 初始化、時鐘初始化、液晶初始化、模 式初始化、步進電機初始化等。而進入按鍵控制中；如圖 13 首先進行按鍵初始化，并且掃描按鍵并讀取鍵值，然后進行按鍵的德判別，看是否在 0到 9之間，若是，則顯示數字值，然后退出；若不是，則進入功能值選擇，并且進一步判斷是否大于功能值，若是則退出，若不是，則進入執行相應的功能，然后退出。 初 始 化A D 初 始 化時 鐘 初 始 化液 晶 初 始 化模 式 初 始 化步 進 電 機 初 始 化結 束開 始 圖 12 各初始化模塊流程圖 圖 13 按鍵程序流程圖 按鍵掃描按鍵并讀取鍵值鍵值是否屬于 0 ~ 9數字值功能值是否大于功能上限值是否是否 執行相應功能開始退出 13 自動量程切換過程中，如圖 14所示首先程序進 入自動切換模式，在初始化后，先對10MΩ 的 AD值讀取、判定，若 AD 值比最小值小，則切換到 10KΩ 檔位，若否，則確認存儲量程并刷新顯示， 10KΩ 、 1kΩ 、 100Ω 亦進行判斷，最終程序結束。 自 動 切 換 量 程切 換 至 1 0 M Ω 檔讀 取 A D 值A D 值 比最 小 值 小切 換 至 1 k Ω 檔讀 取 A D 值切 換 至 1 0 k Ω 檔讀 取 A D 值A D 值 比最 小 值 小切 換 至 1 0 0 Ω 檔讀 取 A D 值確 認 存 儲 量 程并 刷 新 顯 示A D 值 比最 小 值 小是否是否是否開 始結 束 圖 14 自動量程切換程序流程圖 14 5 安裝與調試 硬件安裝調試過程 PCB 板 制作好后，用萬用表檢測線路連接是否完好，焊接元件的時候是否有虛焊、少焊 、 短路；單片機電路板接上 5V 電源，寫一個 LCD12864 程序測試單片機有沒有電 壓輸 出， LCD12864 液晶屏是否可用；異步電機接上 12V 電源，看是否可以帶動 電位器的轉動；采樣電路 9V 電源，測試繼電器是否會完全吸合或斷開；各個模塊的電源地 是否要公共，各個 I/O 口連接是否錯誤。 軟件調試過程 軟件部分需要調試的主要是要改變軟件中的精確 AD 值與電阻值的關系，我們考慮了電阻值與電壓值不是線性關系，所以我們采取了用查表的方式，在這過程中，我們用電阻箱從 1Ω～ 10MΩ進行了阻值與 AD 值關系的測量。 故障分析 軟件部分只要我們測得的電阻值與 AD 值 準確，以及輸入時的正確，就沒 什么錯誤，若出現了錯誤只要稍微的改正即可。因此根據這種方案設計的自動電阻測量儀的主要故障出現在硬件部分，硬件的原理的設計、元件本身的誤差、輸出電壓值的是否符合單片機的要求、制板的工藝等等，都是很難修正的，所以在這過程中，我們不斷的在改正這些硬件上的問題，以達到最大的準確值以及精確度。 15 6 總結 和感謝 通過畢業設計使我認識到了 理論知識與實踐 的重要性，