摘 要

随着科技的发展，对电阻的高精度测量越来越普遍，要求也越来越高，一款高精度电阻测量仪必不可少。元件电阻的测量可以将被测电阻通过转换电路将阻值变成电压、电流、频率或时间来进行测量，常用的方法有伏安法、等效替代法、补偿法、直接测量法、直流电桥法和有源电桥法等。本课题利用了恒流源转换的方法设计出的一款高精度的电阻测量仪，能够精确的测量出被测电阻的阻值，并通过液晶显示器将阻值用数字显示出来。

系统由恒流源模块、仪表放大器模块、档位控制模块电路和模拟-数字转换电路这四个主要部分组成。通过软硬件的结合，来实现高精度电阻测量。硬件部分使用了单片机STC12C5A60S2、电位器X9C104SIZT1、液晶显示器LCD、运算放大器LM358NG_C7552、运算放大器LM7805等元器件；软件部分基于C语言进行单片机程序编程。

相较传统的电阻测量仪，本设计结构简单，成本低廉，便于携带，能够满足大部分的测量需求，所以在使用的性价比上占有很大的优势。更能充分满足课题的设计要求。

关键词：电阻测量，恒流源转换，LM358

Design of high precision resistance measuring instrument

ABSTRACT

With the development of science and technology, high-precision resistance measurement is more and more common, so a high-precision resistance measurement instrument is essential.The measurement methods of element resistance include volt-ampere method, equivalent substitution method, compensation method, direct measurement method, direct current bridge method, active bridge method and other classical methods. The measured parameters can also be converted into voltage, current, frequency or time by parameter converter for measurement.This subject is a high-precision resistance measuring instrument designed by using the method of constant current source conversion, which can accurately measure the resistance value of the resistance under test and display the resistance value digitally through the liquid crystal display.

The system is composed of four main parts: constant current source module, instrument amplifier module, gear control module and analog-digital conversion circuit.Through the combination of hardware and software, to achieve high precision resistance measurement.In the hardware part, original devices such as MCU STC12C5A60S2, potentiometer X9C104SIZT1, LCD, operational amplifier LM358NG_C7552 and operational amplifier LM7805 are used.The software is programmed by C language.

Compared with the traditional resistance measuring instrument, this design is simple in structure, low in cost, easy to carry, and can meet most of the measurement needs, so it has a great advantage in the use of cost-effective.More can fully meet the design requirements of the subject.

Key words： resistance measurement；Constant current source conversion ；LM358

目录

1绪论 - 1 -

1.1 研究的目的及意义 - 1 -

1.1.1 研究的目的 - 1 -

1.1.2 研究的意义 - 1 -

1.2国内外研究现状介绍 - 1 -

1.3研究内容 - 2 -

1.4特色与创新 - 3 -

2系统总体方案设计 - 4 -

2.1电阻测量方法选择 - 4 -

2.2系统框图 - 5 -

2.3元器件选型 - 6 -

2.3.1元器件的选用 - 6 -

2.3.2元器件的介绍 - 6 -

3高精度电阻测量仪的设计的硬件电路设计 - 11 -

3.1高精度电阻测量仪的整体电路 - 11 -

3.2单片机复位和晶振电路 - 11 -

3.2.1单片机复位电路 - 11 -

3.2.2单片机晶振电路 - 12 -

3.3各个模块电路图 - 13 -

3.3.1恒流源模块 - 13 -

3.3.2运算放大电路模块 - 14 -

3.3.3模拟-数字转换电路模块 - 15 -

4高精度电阻测量仪的设计的软件电路设计 - 18 -

4.1主程序的软件电路设计 - 18 -

4.2子程序的软件电路设计 - 18 -

4.2.1单片机STC12C5A60S2工作时序 - 18 -

4.2.2读取A/D采样值转换子程序的设计 - 19 -

4.2.3液晶屏LCD显示子程序的设计 - 20 -

4.2.4按键设置子程序的设计 - 21 -

5高精度电阻测量仪的的调试 - 23 -

5.1高精度电阻测量仪的制作实物图 - 23 -

5.2高精度电阻测量仪的编译 - 23 -

5.3高精度电阻测量仪数据下载 - 23 -

5.4高精度电阻测量仪调试结果 - 24 -

总结 - 26 -

1绪论

1.1 研究的目的及意义

1.1.1 研究的目的

自改革开放后，我国各行各业不断发展，并取得了巨大的成功，电子科学技术作为新世纪的一项重要学科，也逐渐发展的更加完善、更加智能化。目前科技的发展对电阻测量也提出了更高要求,如使用机械万用表或数字万用表等传统测量手段,需要手动测量,效率低下,不能满足高精度电阻和自动测量的需要。随着电子技术的发展, 如今,对电子元器件电阻的检测要求越来越高,我们希望拥有一套可直接使用或者能够由系统直接控制的测量仪器,方便、准确地检测电子元器件的电阻参数,可减少测试时间和人力资源,提高设计效率,给电子设计带来极大的方便。为此, 本设计将研究一种高精度且方便携带的电阻测量仪。

1.1.2 研究的意义

高精密电阻是很多参考源的重要组成部分，而电阻测量对电子产品质量检测、设备维修和新产品开发都有着非常重要的意义。所以高精度电阻测量是不可或缺的。目前常用的高精度电阻测量仪器大多使用电桥法测量，这个方法虽然测量精度高，但存在体积偏大、成本颇高、不易于携带而且操作繁琐等问题。因此，研究一种易于携式、成本低廉、操作简便的电阻测量仪可以节省大量的人力物力。

此外通过本课题的设计，也可以对我的知识和能力进行一次全面的考核。还能锻炼我的基本科学研究技能, 培养我分析问题和解决问题的能力,教会我如何方便快捷使用课堂学到的知识, 为今后从事科学和技术方面的研究工作奠定良好的基础。

1.2国内外研究现状介绍

目前国内的相关研究主要如下：

湖南铁道职业技术学院的王勇和中车株洲电力机车有限公司的王梨英为了设计一款测量电阻、电容、电感的参数值，方便快捷、精度高的仪器，以LM3S811作为主控器，通过DDS芯片AD9851产生高精度的正弦波信号并输出作为正弦信号源输出。标准正弦信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,通过测量电容或者电感和标准电阻各自的电压 ，利用电压比例计算的方法推算出电容值或电感值。让该设备易携带、价格低，并且测量准确，具有良好的应用价值^[1]。

东南大学复杂系统控制与检测教育部重点实验室的王晓俊，周杏鹏和南京同胜仪器科技有限公司王毅，赵永杰为实现宽量程高精度的绝缘电阻测量，提出一种将积分静电计与比例电阻法相结合的具自校正功能的高阻测量方法。有效地将微电流测量下限扩展到0．1 pA，实现在1 000 V高压激励下对高达1016 Q元件的测量。其整体性能已接近国际先进水平^[2]。

中国民航大学工程技术训练中心的杜海龙和中国民航大学空中交通管理研究基地的张召悦为了研制一个精度高、读数稳定、性价比较高且有较强实用性的数字低电阻测量仪，采用恒流源四线测量的方法, 减少了引线的接触电阻对测量结

果的影响, 保证了测量精度; 选用专用恒流源芯片, 提高了输出电流精度; 配合高速率、高精度A D转换 、可变增益放大电路, 实现了量程的自动切换, 提高了测量的精度和速度^[3]。

南京信息工程大学电子与信息工程学院的阮玮琪，赵益波，于步云，刘恒针对电阻的精密测量需求，设计了一种高精度电阻测量仪。此设计的高精度电阻测量仪接入电阻端采用鳄鱼夹，操作简单且接入电阻端引入误差小，系统体积小，成本低，测量误差在0．05％内，且测量精度随温度变化范围极小^[4]。

国外的相关研究如下：