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基于arduino的电阻测量电路设计

  • 商品编号:单片机616
  • 货  号:单片机616
  • 品  牌:jgyc
  • 开发语言: C
  • 论文字数: 1.2W
  • 市场价: ¥300.00
  • 销售价: ¥200.00
  • 节省: ¥100.00

以下是介绍(不过多网上展示为了防止查重),如需要完整的请联系客服qq购买.提示:本资料已审核通过,内容严格保密,格式标准,质量保证,软件类的包调试成功. 需要这份设计请添加QQ745816773.团购或代理了解

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1 系统总体设计

1.1 系统设计的任务与要求

       本设计的精密电阻自动测量仪器是以Arduino单片机作为控制的核心,采用分压电阻测量中端分压间接测量电阻的方法,通过ATmega 328P 单片机内部的A/D转换器进行采样处理,得到的采样数据经过Arduino ATmega 328P单片机的数据处理处理从而实现电阻的精密测量,测量的结果将通过串口以TTL电平的形式发送至PCArduino IDE的串口调试助手上,并通过串口调试助手显示出来。

       主要指标的技术信息:

可以测量电阻阻值的测量范围在010MΩ之间,精度在±5%之间,测量电阻的分辨率单片机通过内部程序可自动调节。

       根据任务的要求,详细的分析了自动电阻测量仪的设计需求,并进行了软件和硬件的总体设计。在完成总体的方案选择和设计之后,进行了硬件各功能模块的具体设计,同时利用Mirosoft Office 2016软件套装中的Viso软件进行了控制程序的流程图的设计,然后使用Arduino IDE 软件完成了电阻测量仪器的全部控制软件的编写和仿真的的调试工作。最后使用Proteus8.4软件进行了电路功能的仿真并制作了实物进行测试,论文的编写也使用Mirosoft Ofiice2016中的Word软件完成。

1.2 重点研究内容与实现的方法

          1.2.1 重点研究内容

       本基于Arduino的精密电阻测量设备的设计包含硬件电路的设计和软件的设计。硬件设计内容主要包含ATmega 328P Arduino单片机的控制系统、基准电压的产生、ATmega 328P Arduino单片机内部的10A/D转换器、电阻测量量程自动切换电路等模块电路构成,其中硬件设计上的重点是单片机的主控制系统种类和型号的选择以及匹配电阻的自动切换实现电路的设计。

1.2.2 实现途径及方法

本设计的主要实现途径和方法是通过以下的过程实现的:

a)   系统需求性分析

b)   资料检索和查找

c)   系统总体框架设计

d)   软硬件总体设计

e)   软件与硬件设计的详细设计

f)   系统仿真的调试

g)   硬件系统调试

h)   系统的测试与改进

i)   资料收集整理

注:在设计完成后已使用Proteus8.4软件完成了整个电路的功能的验证。

1.3 系统总体方案的设计

    根据系统设计的基本要求进行分析,在保证设计功能实现的前提下要尽可能地降低整个系统的设计和制造的成本。因此,在整个系统的功能划分中,将其划分为几个模块部分进行设计从而降低系统的成本,分别对各个模块进行演示、比较和选择。其中最为主要的是主控值系统模块和挡位选择模块,其中主控要求有很多,主要是价格方面

1.3.1 主控制系统模块

       整个电路中,电阻的阻值的测量、算法的计算和阻值信息通过串口的发送,电阻测量量程的自动切换等相对复杂的主要任务的处理和操作都是要依靠主控单片机来完成的,因此采用一款运算可靠、价格低廉、性能稳定的单片机是整个设计系统中的重中之重,也是任务顺利完成的基础,所以我们选择了价格低廉、性能强大、操作简单、拓展简单的Arduino作为主控制系统芯片。将ATmega 328P Arduino单片机作为主要的控制器,利用其内部的10位高速A/D转换器采集分压电路中待测电阻两端的电压的数值并将其送入ATmega 328P Arduino单片机的控制芯片中,交由控制芯片来对采集到的数据加以进一步的处理和分析,处理后的数据通过串口以TTL电平的形式通过CH340G芯片转化为USB形式的数据直接送入PC机。本设计中采用电阻分压测量的原理,加上ATmega 328P单片机内部的高精度的10A/D检测器可以有效的减少在电阻测量过程中的引入的系统误差。

1.3.2 电阻测量方案

 

       电阻测量方案中的选取会直接影响到系统测量的精准度,也会影响到数据处理的难度以及程序设计的复杂度。因此在电阻测量的方案上我列举了多种方案。                                        方案一:采用恒流源的测量方法,该方法具体实现的步骤是:在给待测电阻提供一个恒定的电流源供电的情况下,采用ATmega 328P内部的高精度的10位的数模A/D转换器进行采集得到待测电阻两端的具体电压值。此设计方法简单可行并且便于操作,但是对于系统中需求的高精度、高稳定性的电流源设计较为复杂在集成元件中难以实现,并且用该方法不适合测量阻值比较大的功率型的电阻。

       方案二:采用RC阻容震荡电路,RC震荡电路采用NEC 555多谐振荡器芯片来产生震荡信号,通过ATmega 328P单片机内部的定时器去采集测量待测电阻的震荡频率,从而来编程实现计算相应的阻值,频率计算公式:

检测到的数据经过单片机的处理后的值进行档位的选择,并将电磁继电器换到合适的档位,之后再次调用A/D检测子程序检测,并将多次读取到的A/D转换器采样到的数据的数值进行取平均处理最后将整理完成的数据发送至PC机的串口调试助手上,程序框图如图4-2-4所示。

 

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