一、 系統總體設計
系統設計任務與要求stc12c60s2
該自動電阻測量儀以stc12c60s2微控制器為核心，利用分壓法測量原理，通過a/d轉換器進行取樣，得到的取樣值經過微控制器處理實現電阻測量,測量結果通過液晶進行顯示。同時顯示篩選結果指示，「↑」表示被測電阻偏大，「ok」表示被測電阻滿足篩選要求，「↓」表示被測電阻偏小。
本設計包括硬體設計和軟體設計。
硬體設計主要包括微控制器主控系統、基準電壓產生電路、16位a/d轉換器、量程切換電路、液晶顯示模組、鍵盤和電源模組等構成，其中硬體設計重點是微控制器主控系統、選擇合適a/d轉換器、基準電壓產生電路和量程切換電路，設計難點是大功率、高精度基準電壓源和電阻測量方案的選擇。
軟體設計主要是編寫程式。需要完成系統初始化、檔位選擇、電阻測量、電阻值顯示、鍵盤程式等工作。設計的難點是電阻測量演算法和鍵盤程式的設計。
在整個電路中，電阻值的測量、計算和顯示，量程的自動換檔和鍵盤設定等複雜任務的處理都要依靠微控制器來完成，採用一款我們可靠、高效能的微控制器，是保證我們完成整個任務的基石，所以我們選擇低電壓高效能的微控制器stc12c60s2。stc12c60s2微控制器作為整機的控制單元，利用a/d轉換器採集分壓電路的輸出電壓值送入微控制器進行處理，處理後的資料送到液晶顯示模組顯示。該設計採用分壓測量原理，加上16位a/d可有效的減小電阻的測量誤差。
方案：採用分壓法，通過測量分壓值，按照電阻分壓公式計算出。該方案電路穩定，受外界影響小，測量精度高，且測量範圍較寬。另一方面便於使儀表實現自動化，而且設計周期短，價效比高。
方案：設定基準電壓源電路，當測試被測電阻時，產生對應的電壓值，然後使用a/d轉換器ltc1864模組完成a/d轉換，將所獲得的數字量送至微控制器，通過軟體對數字量進行處理，將所測值顯示在液晶顯示屏上，這個方法滿足系統對各項效能指標的要求。
方案：採用繼電器作為檔位開關控制，繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路）之間的互動關係。
採用4個繼電器分別控制不同電阻測試檔位。最主要的優點是繼電器的觸點電阻很小，毫歐級別，可以滿足小電阻測量時的精度要求。
方案：液晶屏顯示資訊量大、字跡清晰、穩定，美觀、視覺舒適，能夠顯示圖形和漢字，滿足本系統的顯示要求。
方案：採用線性直流穩壓電源。線性穩壓電源製作簡單，輸出穩定，價效比較高。
基準電壓源具有低電壓低功耗和低溫漂高精度的優點，且是標準cmos工藝相容，結構新穎，綜合性能優異，完全滿足本設計的要求。
（1）主控模組：選用stc12c60s2
（2）電阻測量方案：電阻測量採用分壓測量法。
（3）訊號採集模組：訊號採集電路選用a/d模數轉換ltc1864。
（4）檔位選擇模組：採用繼電器作為檔位開關控制。
（5）顯示模組：1206液晶屏
（6）電源模組：採用線性直流穩壓電源。
（7）基準電壓模組：基準電壓源。
圖1-1 自動電阻測量儀的設計的原理框圖
如上圖所示，該設計的原理可以概括：上電後，可以通過模式選擇開關選擇系統是處於測量模式還是篩選模式。系統處於測量模式時，當測試被測電阻時，通過分壓電路和繼電器切換電路產生對應的電壓值，然後使用a/d轉換器模組完成a/d轉換，將所獲得的數字量送至微控制器，通過軟體對數字量進行處理，將所測阻值顯示在液晶顯示屏上。
如果被測電阻電阻值超出儀表量程，將啟動報警電路；系統處於篩選模式時，先通過鍵盤輸入篩選值和篩選誤差，然後測試被測電阻，液晶屏同時顯示被測電阻值和篩選值及篩選誤差，當被測電阻偏大，液晶屏顯示「↑」，當被測電阻滿足篩選要求，液晶屏顯示「ok」，當被測電阻偏小，液晶屏顯示「↓」。
第2章系統理論分析與計算
分壓即電阻串聯分壓，在電路中被測電阻r1和乙個高精度的已知基準電阻r2串聯，並在兩個電阻的兩端中一端加乙個已知的高精度的基準電壓v，設r1兩端的電壓為v1，r2兩端的電阻為v2，分壓電路圖如圖2-1，根據歐姆定律，
r1/(r1+r2)*v=v1
化簡可得 r1=(v1*r2)/(v-v1)
由於v、r2已知，v1由模數轉換a/d轉換成數字量，經過微控制器計算可得出被測電阻的阻值。圖2-1 分壓電路圖
自動換檔原理和每檔精確分壓電阻的計算方法
換檔電路由五個繼電器電路組成，換檔過程可以概括如下：首先通過微控制器將全量程檔位接通，對電阻進行一次粗測。然後微控制器根據粗測結果，將繼電器切換至合適量程的檔位，對電阻進行精確測量（其實可以首先用最大電阻檔進行粗測，然後換用合適檔位即可。
這是本設計的方案選取的乙個缺陷）。
每檔分壓電阻的選取直接關係到測量結果的精度，由於被測電阻分得的電壓要送往a/d轉換器，為了獲得足夠的精度，必須保證每檔位的最大被測電阻分得的電壓至少為基準電壓的90%以上。對於全量程檔位的分壓電阻除了滿足上面條件外，還要保證在每檔分界電阻處分得的電壓通過a/d轉換的數字量變化比較明顯，主要是最低檔位（0.2-20）。
第3章系統硬體各功能模組的設計
ltc1864是凌力爾特推出的16位序列模數轉換晶元，採用單5v工作電源，並能保證在-40℃ - +125℃的溫度範圍內工作，最大工作電流為850a,最大取樣率250ksps，供電電流隨取樣速率的降低而減小[6]。
ltc1864與微控制器的介面電路見圖3-1所示。
圖3-1 ltc1864與微控制器的介面電路
換檔電路由五個繼電器電路組成，換檔過程可以概括如下：首先通過微控制器將全量程檔位接通，對電阻進行一次粗測。然後微控制器根據粗測結果，將繼電器切換至合適量程的檔位，對電阻進行精確測量。
本設計所用繼電器為松下公司tx系列的訊號繼電器，具體型號為tx2-5v。型號繼電器線圈與觸點間耐壓為1000vac/1分鐘，觸點與觸點間耐壓為1000vac/1分鐘，觸點電流為3a,絕緣電阻大於等於1000mω，線圈功耗僅為140mw，線圈電壓為5v，線圈電阻為178ω±17.8ω（線圈電流0.
0325a小於電晶體9013最大集電極電流0.5a），體積小便於安裝，特別導通電阻僅為50mω，滿足本設計任務。
微控制器埠的輸出電流很小，不能直接驅動繼電器正常工作，所以在電路設計時必須先把埠訊號用三極體9013進行放大，然後再用放大的訊號去驅動負載工作。繼電器與微控制器的介面電路如圖3-2所示。
圖3-2 繼電器與微控制器的介面電路
在本設計中設定了4個按鍵、乙個開關，並採用獨立式鍵盤的查詢方式。開關採用推式開關，用來在系統電阻測量與電阻篩選兩大功能之間切換。4個按鍵是系統在篩選模式下用來輸入篩選電阻值與篩選誤差。
按鍵開關與微控制器的介面電路如圖3-3所示。
圖3-3 按鍵開關與微控制器的介面電路圖
測量儀採用的是液晶屏作為顯示器件，其中d0—d7是資料線輸入引腳；v0是液晶顯示器驅動電壓，輸入；d/i(rs)為資料/指令暫存器選擇，為1時，是資料暫存器，為0時，是指令暫存器，輸入；r/w為
讀/寫選擇輸入，為1時是讀操作，為0時，是寫操作；cs1、cs2是選擇晶元左右半屏訊號；vout是lcd驅動負電壓；led+、led-是led背光板電源。由於微控制器p0口沒有上拉電阻，所以在lcd12864與微控制器的介面電路上應加上上拉電阻。液晶屏與微控制器的介面電路如圖3-5所示。
圖3-5 液晶屏與微控制器的介面電路
在自動電阻測量儀的設計系統中，共需要兩個電源。乙個是供微控制器、lcd12864等晶元正常工作所需要vcc，另乙個是分壓電路和ltc1864a/d轉換使用的+5.00v基準電壓源。
由於整個系統使用的是市電220v，因此需要設計電源電路將市電轉化為系統所需要的兩個電源。
vcc的設計：市電轉化為vcc需要經過變壓器、橋式整流、濾波電路濾波，再經過7805晶元穩壓成5v的直流電壓，向主控制器供電。三端穩壓電路7805輸入電壓應高於輸出電壓3v以上（壓差較大穩定，但功耗也大，7805應加大散熱片），輸出電壓才穩定。
電路圖如圖3-6所示。
圖3-6 給微控制器等晶元供電的5v電源電路圖
+5.00v基準電壓源的設計：為了獲得高精度的基準源，本設計採用基準穩壓晶元lm385-5v0，產生+5.
00v的基準電壓，但是輸出電流僅為幾個ma，但是精度很高且溫度係數很小（30ppm/℃）。系統中最小檔位所需要的最大電流為2.5a，基準穩壓晶元lm385-5v0的輸出電流不能滿足系統需求，為此需要對輸出電流進行放大。
給a/d轉換器和分壓電路供電的+5.00v高精度電源電路圖3-7所示。
圖3-7 +5.00v高精度電源電路
其中的運放為單電源雙運放lm358（只使用其中的乙個）。需要注意的是+12v電源需要提供至少4a的電流，但是這個+12v不需要穩壓，因為lm358的+12v電源抑制比為100db，電壓波動可以忽略。+12v是用整流濾波後產生的未穩壓電源。
但是要慎重選擇整流橋，使整流輸出電流大於4a。
為此，為了節約成本可將兩個電源合二為一，其整流部分的二極體至少應該使用1n5408這樣的3a的整流二極體來構成橋式整流電路，整流後的濾波電容應設為2200uf／25v的鋁電解電容和0.47uf的獨石電容併聯。其整個系統電源電路圖如圖3-8所示。
圖3-8 整個系統電源電路圖
第4章控制軟體的設計
在本系統中，主程式負責的工作有初始化系統、讀模式開關、調a/d採樣子程式、呼叫資料處理子程式、讀鍵盤設定篩選值與篩選誤差子程式，顯示子程式等等，主程式流程圖如圖4-1所示。
圖4-1 主程式流程圖
ltc1864的工作時序如圖4-2所示。
測量儀器合同
2.付款時間 乙方交付商品，甲方驗收合格後，七個工作日內一次性付清所有款項。第四條產品售後服務 乙方為所銷售的產品，負責技術演示及培訓 並對所銷售的產品提供 產品保修卡 有關保修事項按保修卡規定的內容執行。第五條甲方違約責任 1.甲方違反合同規定拒絕接貨的 因乙方產品質量原因違約除外 應當承擔由此造...
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