基于單片機STC89C52的電阻測量系統設計

張常友

摘 要：本系統以單片機STC89C52為數據處理和控制芯片，采用恒壓源給待測電阻提供穩定電壓，通過采樣待測電阻Rx上的電壓值，經放大后送至A/D轉換，然后送人MCU進行數據處理，并將測量結果通過LCD12864液晶顯示。該測試系統能夠實現1Ω～10MΩ電阻量程的自動切換、自動篩選，并且可以對電位器的阻值變化進行掃描測試，并將測試得到的曲線在LCD12864液晶顯示。

關鍵詞：恒壓源；單片機；A/D轉換

隨著電子工業的發展，電子元器件種類增多，電阻作為各類電子元器件中用量最多的器件，它的精確與否對產品的性能影響很大，現在的一些精度高的電阻測量儀器價格偏高或者操作復雜。本系統采用通用單片機STC89C52實現1Ω～10MΩ電阻量程的自動切換、自動篩選，在自動篩選功能上可以實現測量范圍設定，對不滿足產品要求的電阻能夠聲音報警；對電位器的檢測可以在液晶顯示器上畫出阻值變化曲線，能方便的檢測出電位器阻值變化是否符合產品設計的需求。

1 系統總體設計

系統總體設計框圖如圖1所示。該系統通過數據采集單元采集到待測電阻上的電壓值，然后經運放OP07放大后送入A/D轉換單元，由高精度12位A/D轉換器TLC2543來完成數據的轉換，并送入MCU處理器處理后送到顯示系統。

1.1 MCU處理器的選擇

系統選用STC89C52作為MCU處理器，其主要特點：STC89C52與MCS-51系列的單片機在指令系統和引腳上完全兼容是一種低損耗、高性能、CMOS構架的八位微處理器，片內有4k字節的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復寫入/擦除1000次，而且擦寫時間僅需10毫秒，并能將數據保存時間為十年。只要程序長度小于4K，四個I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。工作電壓范圍寬（2.7V～6V），全靜態工作，工作頻率寬在0Hz～24MHz之間比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有靈活性，系統工作頻率能快能慢。

1.2 A/D轉換器的選擇

根據測量的精度和端口的要求，系統選用TLC2543作為A/D轉換器。TLC2543是TI公司的12位串行模數轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程，工作溫度范圍內10μs轉換時間，11個模擬輸入通道，3路內置自測試方式，采樣率為66kbps，線性誤差±1LSBmax，有轉換結束輸出EOC，具有單、雙極性輸出，可編程的MSB或LSB前導，可編程輸出數據長度。由于是串行輸入結構，能夠節省51系列單片機I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應用。

2 主要硬件電路設計

2.1 自動檔位切換電路設計

因為從1Ω～10MΩ電阻阻值跨度太大，為了測量的準確度，設計中利用繼電器實現檔位的自動切換。電路采用LM7805構成恒壓源，R1，R4為兩個高精度基準電阻，RX為被測電阻，Rx兩端電壓值由后級電路TLC2543采集。采用繼電器來實現100，1K，10K和10M之間的量程的自動切換。在電路中被測電阻Rx將和一個高精度的已知基準電阻R2串聯，在兩個電阻的兩端加一個已知的恒定電壓V，設Rx兩端的電壓為V1，R2兩端的電阻為V2，根據歐姆定律，

R1/（Rx+R2）×V=Vx

化簡可得 R1=（Vx×R2 ）/（V-Vx）

由于Vx，R2，已知，Vx由電路自動測量得到，經過單片機計算可得出被測電阻的阻值。

2.2 A/D采樣電路設計

TLC2543為12位的A/D轉化芯片，有12個模擬輸入通道，分辨率達4096。程序設計采用模擬通道AIN0端，并用高輸入阻抗運放OP07阻抗匹配，提高測試精度.以及電路的穩定性。圖中OP07的3腳為放大后的采樣電壓輸入端，輸入的模擬電壓經TLC2543進進行A/D后。數字量以SPI總線數據傳輸的方式與單片機進行數據傳送。

2.3 MCU控制及顯示電路設計

單片機系統電路如圖2所示。該模塊是整個系統的核心，主要由STC89C52單片機、電機驅動和ULN2003和12864液晶顯示器組成，具有電阻阻值的數據采集、處理、顯示等功能。

3 系統軟件設計

軟件設計主要包括主程序模塊和自動量程切換模塊的設計，主程序主要包括STC89C52的初始化、數據采集、數據處理、顯示等。自動量程切換模塊主要包括阻值測量、判斷阻值是否超出范圍等。

[參考文獻]

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