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目  录：

一.总体方案设计：. 4

二.方案选择：. 5

2.1.1 方案一　比较法测电阻：. 5

2.1.2 方案二　替代法测电阻：. 5

2.1.3 方案三　直流电桥测电阻. 5

2.1.4 方案四　伏安法测电阻. 6

2.2 压控恒流源方案：. 6

2.2.1 方案一. 6

2.2.2 方案二. 6

2.2.3 方案三. 6

三.单元模块设计：. 7

3.1 数控恒流源. 7

3.2 电压放大模块设计. 8

3.3 AD转换与单片机处理. 9

3.4 DA转换. 9

3.5 按键的输入及数码管的显示输出. 9

四.软件设计. 11

4.1 主程序流程图. 11

5.1 系统实现的功能，. 12

5.2 测量电阻方法：. 12

5.3 实际测试结果. 13

5.4 对测理结果的分析：. 15

六.设计总结. 16

七.参考文献. 17

八.附：. 18

8.1 电路仿真原理图. 18

9.2 程序: 19

一.总体方案设计：

采用伏安法测电阻，通以恒定的电流，测量电阻上的电压。因为U＝R×I

由于电阻为毫欧，如果电流为毫安的话，则所得的电压值很小，难以通过ADC识别出来。可以采用大电流的方法和把电压信号放大的方法来使ADC芯片识别出来并由通过单片机计算得出电阻值。采用大电流的话，由于很多小电阻无法承受较大的电流，通过电阻的电流较大时，产生的热量也多，会带来较大的误差。所以采用把电压信号放大的方法，把微小的电压信号放大后经过AD转换，把信号送入单片机，然后由单片机计算并显示出电阻值。

上图为测试电阻的范围及测量时的电流：

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二.方案选择：

2.1电阻测量方案

2.1.1 方案一　比较法测电阻：

在乙图中,K1闭合，K2断开测得U1;K1断开，K2闭合测得U2，使用条件：在乙图中应保证AB间电压恒定。上图中的比较法测量电阻值的阻值非常小时，电阻R0难以选取。并且要用电压表测量两处电阻的电压。其中的导体接触间的电阻也会对测量结果造成一定的误差，并且对电压表的要求高。没有采用此方案。

2.1.2 方案二　替代法测电阻：

步骤：

①K1打开，K2接1，调节R1为最大，电阻箱R0为最大。

②闭合K1。调节R1使、指针指在2/3处，读数。

③K2接2，保持R1不动，调节R-0，使、读数不变。

④RX=电阻箱读数。

条件：被测量的部份电路电流或电压不变。

上图但不适合于测量小电阻。因为电阻箱的阻值一般都较大。测量的电阻精度低。

2.1.3 方案三　直流电桥测电阻

直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。采用上面的两种方法时要用很多操作需要手动操作，并且对元件选取要求高，是通过数字电位器来改变需要的电阻参数，虽然可以达到数控的目的，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，调节困难，需要采用数控电阻，用单片机处理计算杂复并且测量时操作不方便。

2.1.4 方案 四　伏安法测电阻　　　　　　　

采用伏安法测量电阻时，恒流源电路产生恒定的电流源通过被测电阻Rx,只需要测量出Rx上的电压大小，然后用Rx＝U / I 即可算出电阻的阻值大小。方便单片机进行处理。实际操作起来相对也比较简单。方案四,操作简单，计算方便。精度比方案一和方案二高，但操作和计算比方安三更简单和方案。所以采用方案四伏安法测电阻。

2.2 压控恒流源方案：

2.2.1 方案一 

I＝U/（R1+R2）,若R1>>R2，则电流I约为I＝U/R1；

可以采用一个恒定的电压，然后除以一个大电阻，测试时由时所测的电阻很小，基本上可以看作电流是恒定的。但这种方案测量的电阻阻值越大，电流变化较大，电流精度不高。

2.2.2 方案二

采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。

2.2.3 方案三

       压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A转换转变成模拟信号，再送到运算放大器和大功率三极管进行放大输出电流。该方案通过软件方法实现输出电流稳定，易于功能的实现，便于操作，故选择此方案。原理图如下面的数控恒流源中的原理图。

三.单元模块设计：

3.1 数控恒流源

数控恒流源为电阻测量提供恒定的电流。单片机由测量所需的电流而控制输出恒定电流的大小。

实际电路中采用的三极管为TIP41，三极管本身在这里不具备控制电流大小的作用，但是起到驱动和扩流的作用。前面是一个电压跟随，后面一个负反馈。

R9上的电压为输入的电压Vin。

理论计算

I₁=V_R1/R₁=(V_i-V₊)/R₁ ；

I₂=V_R2/R₂=(V₊-V_a)/R₂ ；

因为I₊=0,得I₁ = I₂

所以Va=(V₊-V_i)R₂/R₁+V₊；

I₃=V_R3/R₃=V_-/R₁ ；I₄=V_R4/R₄=(V_O-V_-)/R₄ ；

因为I_-=0,得I₃ = I₄所以V_O= V_- (R₃/R₄+1)；

从而可得R5上电压为U_R5＝V_O-　V_a=（R₄/R₃）×V_-  - （R₂/R₁）×V₊  +(V_--V₊） + （R₂/R₁）×V_i　，若R2=R1,R3=R4,且 V_-＝V₊　则U_R5＝V_i（输入电压）

假设I5=IL　可得　VA/RL＝VI/R5　，由上式的Va=(V₊-V_-)R₂/R₁+V₊；及R2=R1；可得　（２V+　-　V-）/RL＝ Vi / R5 即（２V+/V-）-1＝ RL/ R5；

当V+<Vi 和RL<R5，R3+R4>>R5,  R3+R4>>RL,时可满足RL上电流恒定。

3.2 电压放大模块设计

需要把测量到的直流电压信号放大100倍后，即可传给AD芯片再由单片机处量。原理图如下　通过调节R2与R1的比值即可以改变电压放大倍数。

上图为LM358的PDF里提供的电路原理图，实际电路中采用的电阻R2＝1MΩ，R1由3296电位器构成，阻值调成10K。

上图是采用的单个运算放大一百倍。也可以采用两个运算，每个放大十倍。

实际电路制作过程中，上面两种方法都进行测试，发现采用单个运算放大一百倍效果相对要好。所以实际电路中是采用的单个运算放大100倍的方法。

3.3 AD转换与单片机处理