畢業設計---簡易自動電阻測試儀-wenkub.com

　 　

【正文】 畫線描點：把待測 電位器接到測試端，按下 E畫線描點鍵，即可啟動電機，對電位器進行實時監測測量，在此過程中，也可按下 F暫停鍵，將暫停電機運轉 ，暫停描點畫線。 本畢業設計由林老師、吳老師、郭老師、駱老師的的悉心指導，以及 劉春水、廖乃建 兩位同學的合作 完成的 ；他們認真審閱了全稿，一起通宵 熬夜 ，幫忙編寫程序、提供電路圖、檢查故障、實物安裝等提出了寶貴的意見，對此，我表示衷心的感謝。 在制作作品的過程中無論是硬件還是軟件都會遇到一定的問題， 吳老師提供電路圖， 我們 隊員 負責的是硬件的制作，而軟件 部分 則由林老師幫忙負責編寫。 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。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。 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） 。 + 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。但一旦 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。故采用此方案。 方案 2：用 ZLG7290 鍵盤顯示電路顯示。 GND600R8600R91RR7Q295401TLC22722TLC2272GNDQ1540儀表放大GND+12V1RR6接 DA接儀表放大圖（ 4 ） 圖 4 TLC2272 恒流源電路 方案 3： LM353 與 TL431 組成的恒流源如圖 5兩者的配合互補了相對的缺陷， I=U/Rx且不需要穩壓管，相對方案 3而言經濟效益較高，調試和穩定性優于以上一系列方案。 在采樣測量模塊方案選擇中，我們有 4個備選方案，具體如下： 方案 1： 用一個運放作為反饋，同時使用場效應管避免三極管的 be 電流導致的誤差。 方案 2：采用 STC 公司的 12C5A60S2 單片機作為主控制器。 圖 2 系統結構框圖 5 方案論證 為較好的實現各模塊的功能，我們分別設計了幾種方案并分別進行了論證 。（ 5%讀數＋ 2 字） ,全程測量時間不 大于 10 秒 ,測量點不少于 15 點。 （ 3） 100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 三檔量程具有自動量程轉換功能。 設計要求 1．基本功能 （ 1）測量量程為 100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 、 10MΩ 四檔。待測電阻 Rx經 LM35 TL431搭建的測量電路由單 片機控制繼電器量程調整，再經轉換送回單片機，單片機進行數據采集 分析后可在 LCD12864液晶上顯示相應數字和單位， 該測量儀測量 量程為100Ω 、 1kΩ 、 10kΩ 、 10MΩ 四檔 。 具有自動電阻篩選功能， 即在進行電阻篩選測量時，用戶通過鍵盤輸入要求的電阻值和篩選的誤差值；測量時，儀器能在顯示被測電阻阻值的同時，給出該電阻是否符合篩 選要求的指示。測量準確度為177。 2．發揮部分 （ 1）具有自動電阻篩選功能。輔助裝置連接的示意圖如圖 1 所示。 在控制模塊選擇上，我們有以下幾種方案，具體如下： 方案 1：采用可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 STC12C5A60S2 是一個低功耗，高性能的 51 內核的 CMOS 8 位單片機，片內含 8k 空間的可反復擦 1000 次的 Flash只讀存儲器，具有 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個 IO 口， 2個 16 位可編程定時計數器。典型 運放恒流源如圖 2所示， 本方案 電流不 是 特別精確，其中的場效應管也可以用三極管代替。綜合以上分析，故我們選擇了方案 3。由于 ZLG7290 鍵盤顯示電路有兩個四位數碼管顯示，但是按鍵顯示不夠穩定，程序設計較繁瑣，因此我們放棄了此方案。 電機 轉動過程中需要精密測出相應轉過的角度，這就要求電機的靈敏度高，受 慣性的影響較小，所以直流電機不滿足要求。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。 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 。其中圖 6 上的 8個二極管起著續流保護的作用 。 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。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。在這過程中，我學會了如何獨立解決問題，如何和隊員分配任務，只有這樣才能對問題有更深的了解 。 7 參考文獻 寇戈 ． 模擬電路與數字電路 ． 電子工業出版社 ． 2020 年 07 月 周紹敏．電工基礎 ．高等教育出版社． 2020 年 5月 梁潔婷．單片機原理與運用． 電子工業出版社 ． 2020 年 07月 劉金華．單片機實現數據采集 [J]．自動化技術與應用． 2020 年第 28 卷 第11 期 8