基于单片机的电阻测量设计修改Word文档下载推荐.doc

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图1总体设计框图

处理器采用51系列单片机AT89C51。

整个系统是在系统软件控制下工作的。

当测量一个电阻时，经过电压采集，电压转换为电阻，电阻显示三个部分可以在LCD上显示该被测电阻的阻值。

当被测电阻为100Ω范围以内时，通过开关选择测量量程，再次测量该电阻，以减小误差。

2.2具体电路模块设计

2.2.1电压测量的设计

如图2所示为被测电阻电压测量。

电压经过已知电阻R1和被测电阻Rx接到地。

通过OUT输出被测电阻Rx上的电压。

送到ADC0809的IN0口。

图2被测电阻电压测量图

2.2.2模数ADC转换的设计

由电压测量得到的电压经过ADC模数转换可得到8位的电压值，经过欧姆定律（即电压之比等于电阻之比）可得到被测电阻的阻值的大小。

公式如下

本设计用到的R1的阻值为600Ω和300Ω。

由被测电阻得到的电压值经ADC0809的26脚IN0输入，经过内部的AD转换，在OUT1～7输出数字电压量，经过上述公式的转变，在P2口上的显示的数字量为被测电阻的阻值数字量。

如图3所示为被测电阻电压量转换为阻值量。

图3被测电阻电压量转换为阻值量图

2.2.3液晶显示电路的设计

经过ADC0809模数转换得到的电阻值数字量，在MCU的P2口输入，MCU系统处理后在P0口由LCD1602显示出来该被测电阻的阻值。

如图4所示为被测电阻阻值显示。

图4被测电阻阻值显示图

2.2.4时钟电路的设计

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。

如图5所示为时钟电路。

图5时钟电路图

2.2.5复位电路的设计

复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作[6]。

例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。

本设计采用的是外部手动按键复位电路。

如图6所示为复位电路。

图6复位电路图

2.2.6电源电路的设计

本设计使用USB接口给电路提供+5V电压。

电路中所有的高电平全部接在VCC端，地接在USB接口的4号脚上。

通电时红灯LED-R亮。

如图7所示为电源电路。

图7电源电路图

2.2.7下载电路的设计

本设计使用串口RS232以及烧录芯片MAX232组成的下载电路。

MAX232的11和12号脚（R1OUT、T1IN）与MCU的10和11号脚（RXD、TXD）连接，即可向MCU烧录程序。

图8所示为下载电路。

图8下载电路图

2.3系统硬件电路的选择及说明

硬件电路的设计见附图示，从以上的分析可知本设计中要用到如下器件：

STC89C52RC、ADC0809转换器、LCD1602、按键等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位，单片机电源电路等。

其中R3，R6电阻为已知电阻，R4，R5为不同测量精度下的未知电阻，开始工作时可在LCD上观察到被测电阻的阻值。

电路设有2个按键，S1键作为阻值测量精度的选择键，S2键作为电路复位键。

2.4软件的程序实现

2.4.1主程序工作流程图

按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序流程图如下图9所示。

开始

系统初始化

选择测量精度开关S1，重测此电阻

（重新）放置电阻

初次显示

<

300Ω

无正常显示

正常显示

最终显示

结束

图9主程序工作流程图

3．软件仿真

本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编译，所仿真原理图见附录二。

本设计所要求达到的目标是测量一个电阻，在误差允许范围内，通过LCD1602显示出该电阻的阻值。

测量的部分电阻的阻值如下表1所示。

表1仿真测量电阻阻值

4．结束语

本设计研究了一种基于单片机技术的电阻测量。

由电路知识可以容易测出一个电阻上的电压，通过欧姆定律又能得到该电阻的阻值。

由于测量的电压是模拟量，故用ADC转换器转换为数字量，再由单片机系统处理即可完成电阻的阻值测量。

由于数字量在数值上是离散的，通过此种方法得到的阻值存在着误差，为了尽可能的减小此误差，在选择已知电阻上，试用了很多电阻。

通过大量数据与实际电阻的阻值相比较，以及实验室能提供的电阻，选用了600Ω和300Ω的已知电阻，用不同的量程可以尽可能的减小误差。

表1中给出了部分电阻的硬件电路测量结果，从中可以得知，同一电阻，用不同的量程测量得到不同的阻值，存在的误差也很明显。

本设计只采用了两种已知电阻，也就是2个量程测量电阻，测量范围从1Ω～5KΩ，精度大于98%。

若提高测量精度，只需增加更大的量程，即可完成大电阻的阻值测量。

由于硬件电路的连接，元器件不理想等原因，实际测量电阻的阻值与仿真得到的阻值还是有一定误差的。

虽然硬件电路能正常工作，但程序以及元器件的选择不足，使得这次设计并没有达到很好的测量效果，对微欧姆级和K欧姆级电阻无法测量，还是感到不理想。

通过此次设计，尤其硬件电路的焊接，对单片机系统有了更好的认识。

在以后的学习中，会更加注重设计原理与硬件电路的相结合，做好每一个设计，达到理想的要求。

参考文献：

[1]史翔，张岳涛.基于AT89C51单片机微电阻测量系统[J].甘肃科技，2007年8月

[2]周瑞景.Proteus在MCS-51&

ARM7系统中的应用百例[M].北京：

电子工业出版社，2006

[3]李全利.单片机原理及接口技术[M].2版.北京：

高等教育出版社，2010

[4]王东峰，王会良.单片机C语言应用100例[M].北京：

电子工业出版社，2010

[5]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例—基于8051+Proteus仿真.北京：

附录一设计编程程序

//*************头文件及宏定义*****************

#include"

includes.h"

#defineTIME0H0x3C

#defineTIME0L0xB0

#defineK1P1_0

#defineCLKP1_1

//******************全局变量*****************

unsignedcharuc_Clock=0;

//定时器0中断计数

bitb_DATransform=0;

///<

把电阻值显示在LCD上/>

>

voidvShowRes（unsignedintuiNumber）

{

unsignedcharucaNumber[4],ucCount;

ucaNumber[0]=uiNumber/1000;

//把计算数字的每个位存入数组。

ucaNumber[1]=（uiNumber-1000*（int）ucaNumber[0]）/100;

ucaNumber[2]=（uiNumber-1000*（int）ucaNumber[0]-100*（int）ucaNumber[1]）/10;

ucaNumber[3]=uiNumber-1000*（int）ucaNumber[0]-100*（int）ucaNumber[1]-10*（int）ucaNumber[2];

for（ucCount=0;

ucCount<

4;

ucCount++）

{

vShowOneChar（ucaNumber[ucCount]+48）;

//从首位到末位逐一输出。

}

}

//*************************主函数******************************

voidmain（）

//<

设置定时器0>

TMOD=0x21;

//定时器0，模式1。

定时器1，模式2

TH0=TIME0H;

//对定时器0赋初值

TL0=TIME0L;

TH1=0x14;

//对定时器1赋初值

TL1=0x00;

TR0=1;

//启动定时器0。

ET0=1;

//开定时器0中断。

TR1=1;

//启动定时器1。

ET1=1;

//开定时器1中断。

EA=1;

//开总中断

P1=0xFF;

vdInitialize（）;

vWriteCMD（0x80）;

//写入显示起始地址（第一行第一个位置）

vShowChar（"

Resistance:

"

）;

vWriteCMD（0xCD）;

（~）"

//显示欧姆符号

while

（1）

if（b_DATransform==1）

{

b_DATransform=0;

vWriteCMD（0xC4）;

vShowRes（uiADTransform（））;

}

}

定时器0中断函数>

voidTime0（）interrupt1

if（uc_Clock==0）

uc_Clock=5;

b_DATransform=1;

else

uc_Clock--;

//恢复定时器0。