文档介绍：2011年全国大学生电子设计竞赛
参赛报告
YZ-G
2011年9月1日
摘要
本系统以恒压源电路为核心,以STC89C52RC为主控制器,,它经过调节LM324运放的倍数,使得输出电压为恒定的5V。得到恒定的5V电压输向由100欧、1000欧、10千欧和10兆欧的档位。在100欧,1000欧,10千欧档位分别接上一个继电器,使其实现自动换挡功能。为了保证通过待测电阻分得的电压稳定的输到MCU里,我们设计了一个OP07电压跟随器,它的特点是输入阻抗高,而输出阻抗低。从而使输入电压等于输出电压,这样就减少了误差。再由ADC0804将模电转为数电输给MCU,最后再LCD12864上显示所测电阻值、档位。
关键词:STC89C52RC; 自动量程转换;A/D转换;电阻测试
目录
1 系统方案 4
5V恒压源的设计 5
AD的论证与选择 5
电阻测量模块 5
驱动模块 6
液晶模块 7
换挡模块 7
2 系统设计 7
2 总体设计方案 7
系统的硬件模块设计 8
STC89C52RC最小系统 8
驱动模块 9
液晶模块 10
+5V恒压源模块 10
自动换挡模块 11
AD模块 11
12
3系统理论分析与计算 13
电阻测量的分析 13
电阻测量原理 13
测电阻的具体方法 14
电阻测试的方法 14
4 测试方案与测试结果 14
测试方案 14
14
14
测试条件与仪器 15
测试结果及分析 15
(数据) 15
15
五、附录 17
附录1:电路原理图 17
附录2:源程序 17
附录3:主要元器件清单 26
一、方案论证
1 系统方案
本系统主要由恒压源模块、AD模块、电阻测量模块、驱动模块、液晶模块、换挡模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
5V恒压源的设计
【方案一】
直接采用电源供电,电压大小为5V。通过该种方式能够直接给单片机供电,且直接方便,但是在设计项目中不能够准确无误的进行电阻的测量。达不到自动换挡能诸多功能,且不能很好的达到预期的效果。
【方案二】
还有可以采用12位DA连接OPA548,再跟随送至STC89S52内部的AD采样处理控制12位DA电流输出,从而就形成了闭环的5V恒压。同时也满足5V恒压源要求,而OPA548具有优良的信号精度、高输出电压、高输出电流、成本低的特点;但此方案电路较为复杂,芯片用的多因此没达到想要的效果。
【方案三】
我们可以采用输入个12V的电压。,。为了使得输入电压为5V,我们在LM324上串联1K的电阻和一个可调电阻。这样就设计了一个输出稳定的5V恒压源了。此电路只用到了TL431和LM324,电路简单实用,芯片价格低廉。因此此方案很适用。
综合比较,基于芯片的成本和芯片的功能的考虑,所以我们选择方案三。
AD的论证与选择
【方案一】
ADS1255是德州仪器(TI)Burr-Brown 产品线推出针对工业应用、具有业界最高性能的模数转换器(ADC).其由模拟多路开关(MUX)、输入缓冲器(BUF)、可编程增益放大器(PGA)、四阶Δ-Σ调制器再加一个可编程数字滤波器组成,完美组合了一流的无噪声精度、数据速率以及多种功能,为设计人员提供了全套高精度测量解决方案,非常适用于包括科学仪器、工艺控制、医疗设备与秤重设备等要求苛刻的工业应用领域。但对于不带SPI串行总线接口的STC89C52RC单片机来说无法使用此转换器。
【方案二】
ADC0804是属于连续渐进式的A/D转换器,这类型的A/D转换器除了转换速度快(几十至几百us)、分辨率高外,还有价钱便宜的优点,普遍被应用于微电脑的接口设计上。以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理。它的主要电气特性如下:工作电压:+5V,=+5V;模拟输入电压范围:0~+5V,即0≤Vin≤+5V;分辨率:8位,即分辨率为1/28=1/256,转换值介于0~255之间;转换时间:100us(fCK=640KHz时);转换误差:±1LSB;参考电压:,即Vref=。
综合比较,基于我