数字式电参数测试仪的设计报告范本

数字式电参数测试仪的设计报告

数字式电参数测试仪的设计报告

摘要

根据设计任务与要求，该设计的控制部分以STM32f103RBT6单片机为主控芯片，利用其单片机内部自带的12AD模/数转化器读取外部输入的电压值，经最小二乘法处理后，能够使所测的电压值满足设计的要求。因为经处理后能够得到比较精确的电压值，因此能够将电阻的测量以及电流的测量转换为对电压的测量，然后经过数学公式求出电阻值和电压值。对于电阻的转换，能够采用串联分压的原理进行转换，同时为了精确度，能够根据所测电阻范围的变化用继电器选择不同的分压阻值，从而提高精确度。对于电流的测量，能够经过测精度已知电阻两端的电压值的方法，根据欧姆定律求得电流值。对于频率的测量，由于题目所给的方波的峰值为1V，因此需要经过一个比较器358放大输入方波的峰值，便于单片机的检测，由于单片机内部时钟能够倍频到72MHz，因此经过比较器后的输入信号能够被单片机所采集并测出频率。对于功率的测量，由于已经测出电阻两端的电压值，因此根据功率计算公式P=U*U/R得到功率值。

关键词：STM32f103RBT6，12位AD转换器，模拟开关，

目录

一．系统方案

1.1控制芯片的选择与比较

方案一：STM32单片机

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32f103RBT6有DMA，2个12为ADC（16通道），4个16位定时器，51个可用IO口。STM32芯片用3.3V供电。STM32f103RBT6的这些配置安全能够满足该系统的需求。这些配置无论到哪里都是很不错的，更重要的是其价格较低，为18元左右的零售价。也是市场上32位单片机的主流。

方案二：STC12C5A60S2单片机

STC单片机是51单片机的一种，内部自带8通道的10位ADC，3个16位定时器/计数器，32个可用IO口。以5V电压供电。拥有灵巧的8位CPU，而且价格低廉。

由于该系统用于测量电参数，对于各个量的测量精度都有很高的要求，而且题目中要求刷新周期为2S，因此需要AD转换周期短，而STM32单片机在这方面比STC单片机更合适。而这些参数的关键就是所测电压值的精确性，因此我们选择拥有多通道的12位ADC的STM32单片机

1.2测电阻方案的选择与比较：

方案一：串联分压原理

V

Rx R0

图1串联电路原理图

根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。经过测量Rx和R0上的电压。由公式 Rx=V*R0/Ux - R0 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案

图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）

根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在经过测量电位器电阻值，可得到R4的值。

方案三：利用555构成单稳态的方案

图3 555定时器构成单稳态

根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，经过单片机读取高低电平得出频率，经过公式换算得到电阻阻值。由f=1/ [(R1+2R2)*C*In2]

得到公式：

R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)-R1]

上述三种方案从对测量精度要求而言，方案二需要测量的电阻值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的，由于是经过单片机读取转化，精确度会明显的提高。而方案一的原理简单，操作简单，成本低廉，而且由于12位的ADC能够在很大程度上弥补方案一精度低的缺陷。故本设计选择了方案一，而且经过模拟开关的转换来改变已知电阻值的大小，以满足整个范围内测电阻的精度要求。

1.3测量电流值的方案的选择与比较