電阻阻值顯示自動繪圖控制電路的製作方法

2023-09-19 19:50:35

本實用新型涉及一種電阻測量裝置，尤其涉及一種電阻阻值顯示自動繪圖控制電路。

背景技術：

測量電阻、可變電阻的阻值，一般採用數字萬用表實現，也有通過單片機構成相應電路實現的，如中國專利文獻201320780623.6公開了一種「可變電阻的阻值測量電路」，其由單片機、分壓電阻、效準電阻、電容和可變電阻構成，單片機的其中一個I/O埠與分壓電阻的一端電連接，分壓電阻的另一端與效準電阻的一端電連接，效準電阻的另一端接地，電容與效準電阻並聯，電容的一端接地，另一端與可變電阻的一端電連接，可變電阻的另一端與單片機的另一個I/O埠電連接。上述電路、裝置雖然能測量阻值，但是不能自動控制可變電阻的阻值變化，也不能同時顯示可變電阻變化過程中各個測量點的阻值並進行曲線繪圖，因此，功能較單一，顯示內容不夠豐富，存在局限性。

技術實現要素：

本實用新型主要解決原有電阻測量裝置一般只能測量和顯示單一阻值，不能自動控制可變電阻的阻值變化，也不能同時顯示可變電阻變化過程中各個測量點的阻值並進行曲線繪圖，功能較單一，顯示內容不夠豐富，存在局限性的技術問題；提供一種電阻阻值顯示自動繪圖控制電路，其既能測量單一阻值，又能自動控制待測可變電阻的阻值變化，並能同時顯示可變電阻變化過程中各個測量點的阻值並進行曲線繪圖，功能多樣，顯示內容豐富，使用靈活。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本實用新型包括單片機單元、按鍵單元、顯示單元、電阻阻值採集單元、AD轉換單元、電機驅動單元和控制待測電位器旋轉的電機，按鍵單元、顯示單元及電機驅動單元分別和所述的單片機單元相連，電機驅動單元再和所述的電機相連，所述的電阻阻值採集單元的輸入端和待測電位器相連，電阻阻值採集單元的輸出端經所述的AD轉換單元和單片機單元的輸入端相連。通過按鍵單元可以進行工作狀態設定，例如可以選擇是測量單一阻值還是繪製可變電阻變化曲線。如果設定為是繪製可變電阻變化曲線，則單片機發出控制信號給電機驅動單元，由電機驅動單元控制電機的旋轉，再通過電機控制待測電位器的旋轉，使待測電位器的阻值發生變化。待測電位器的阻值由電阻阻值採集單元獲取，送AD轉換單元進行模數轉換，再將轉換後的數位訊號輸送給單片機單元處理，再送顯示單元顯示。本技術方案根據待測電位器的電阻大小和電機轉動步距角度實現繪圖，通過顯示單元顯示待測電位器阻值變化曲線。本實用新型既能測量單一阻值，又能自動控制待測電位器的阻值變化，並能同時顯示待測電位器變化過程中各個測量點的阻值，最後將這些點連成一條曲線，實現曲線繪製，功能多樣，顯示內容豐富且直觀，使用靈活。

作為優選，所述的電機驅動單元包括觸發器U1A、觸發器U1B、觸發器U1C、觸發器U1D和複合電晶體晶片U2，觸發器U1A、觸發器U1B、觸發器U1C和觸發器U1D採用74LS14反相施密特觸發器，複合電晶體晶片U2採用ULN2003達林頓管，所述的電機採用步進電機M；所述的單片機單元的四個控制信號輸出端A、B、C、D分別和觸發器U1A的1腳、觸發器U1B的3腳、觸發器U1C的5腳及觸發器U1D的9腳相連，觸發器U1A的1腳、觸發器U1B的3腳、觸發器U1C的5腳及觸發器U1D的9腳分別經電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4接電壓+5V，觸發器U1A的2腳、觸發器U1B的4腳、觸發器U1C的6腳及觸發器U1D的8腳分別和複合電晶體晶片U2的1腳、2腳、3腳及4腳相連，複合電晶體晶片U2的16腳、15腳、14腳及13腳分別經電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12和步進電機M的1腳、2腳、3腳及4腳相連，複合電晶體晶片U2的9腳及步進電機M的5腳、6腳均接電壓+12V，複合電晶體晶片U2的8腳接地。觸發器U1A、觸發器U1B、觸發器U1C和觸發器U1D由一片74LS14反相施密特觸發器實現。本技術方案採用帶減速裝置的步進電機控制待測電位器的阻值變化。單片機發出控制信號，經過一片74LS14反相施密特觸發器進行整形，再採用ULN2003達林頓管進行電流驅動，最後控制步進電機的轉動。電路簡單，實現方便，可靠性高。

作為優選，所述的電機驅動單元包括發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4，複合電晶體晶片U2的13腳、14腳、15腳及16腳分別和發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4的負極相連，發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4的正極分別經電阻R5、電阻R6、電阻R7及電阻R8接電壓+12V。四個發光二極體用來指示步進電機的旋轉速度。

作為優選，所述的電阻阻值採集單元包括運放U3、運放U4和穩壓器U5，穩壓器U5的2腳既接電壓+5V又經電容C21接地，穩壓器U5的3腳，一路和運放U3的同相輸入端相連，另一路經電阻R29和可變電阻W2的串聯電路接地，還有一路經電容C22接地，穩壓器U5的1腳與電阻R29和可變電阻W2的連接點相連；運放U3的反相輸入端經可變電阻W1及電阻R21和電壓+5V相連；運放U3的輸出端和三極體Q1的基極相連，三極體Q1的發射極和運放U3的反相輸入端相連，三極體Q1的集電極和運放U4的同相輸入端相連，運放U4的反相輸入端和運放U4的輸出端相連，電阻RX就是所述的待測電位器，電阻RX的兩端分別和運放U4的輸出端及接地端相連，運放U4的輸出端再和所述的AD轉換單元的輸入端相連。改變電阻R21的阻值，可以改變電阻測量量程。穩壓器U5輸出電壓U+送運放U3的同相輸入端，經過放大後，通過作為調整管的三極體Q1和電阻到運放U3的反向輸入端，這時反饋到運放U3的反相輸入端的電壓非常接近於U+。恆流源的電流大小與基準電壓源穩壓器U5的精度有關；恆流源的電流大小與電阻值有關；由於U+恆定，恆流源的電流大小由電阻RX來決定，只要改變電阻RX的大小就可以達到調節恆流源的電流大小的目的。本技術方案將電阻的測試直接通過分段電路轉換成電壓信號，再送AD轉換單元進行模數轉換。測量精確度高，量程調整方便。

作為優選，所述的單片機單元包括單片機U10，單片機U10採用ARM2132單片機，所述的AD轉換單元包括AD轉換晶片U6，AD轉換晶片U6採用AD7710晶片；AD轉換晶片U6的6腳、10腳、11腳、18腳及24腳均接地，AD轉換晶片U6的5腳、12腳及23腳均接電壓+5V，AD轉換晶片U6的2腳和3腳之間連接有晶振Y2，AD轉換晶片U6的2腳、3腳分別經電容C6、電容C7接地，AD轉換晶片U6的9腳和所述的電阻阻值採集單元的輸出端相連，AD轉換晶片U6的22腳、1腳、4腳、21腳、19腳及20腳分別和所述的單片機U10的16腳、17腳、15腳、11腳、10腳及9腳相連，單片機U10的61腳和62腳之間連接有晶振Y1，單片機U10的61腳、62腳分別經電容C2、電容C1接地，單片機U10的41腳、37腳、34腳及33腳分別和所述的電機驅動單元相連，單片機U10的6腳、18腳、25腳、42腳、50腳及59腳均接地，單片機U10的7腳、23腳、43腳及51均接電壓VCC3.3。

作為優選，所述的顯示單元包括液晶顯示屏J3，液晶顯示屏J3採用LCM_160*160ANDORIN液晶屏；單片機U10的58腳和電阻R72的一端相連，電阻R72的另一端既和三極體Q12的基極相連又和三極體Q13的集電極相連，三極體Q12的發射極及三極體Q13的基極均經電阻R73接地，三極體Q13的發射極接地，三極體Q12的集電極和液晶顯示屏J3的16腳相連，液晶顯示屏J3的18腳、7腳、1腳分別接電壓VCC、接電壓VCC3.3、接地，液晶顯示屏J3的2腳～6腳、8腳～15腳分別和單片機U10的35腳、36腳、38腳～40腳、44腳～48腳、53腳～55腳相連。實現方便，顯示清楚，顯示內容豐富。

本實用新型的有益效果是：既能測量某個電阻的固定阻值，又能自動控制待測電位器的阻值變化，並能同時顯示電位器阻值變化過程中各個測量點的阻值並連成曲線進行顯示，達到自動顯示自動繪圖的目的，功能多樣，顯示內容豐富，使用靈活。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種電路原理連接結構框圖。

圖2是本實用新型中單片機單元、按鍵單元、顯示單元和AD轉換單元的一種電路原理圖。

圖3是本實用新型中電機驅動單元的一種電路原理圖。

圖4是本實用新型中電阻阻值採集單元的一種電路原理圖。

圖中1.單片機單元，2.按鍵單元，3.顯示單元，4.電阻阻值採集單元，5.AD轉換單元，6.電機驅動單元，7.電機，8.待測電位器。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本實施例的一種電阻阻值顯示自動繪圖控制電路，如圖1所示，包括單片機單元1、按鍵單元2、顯示單元3、電阻阻值採集單元4、AD轉換單元5、電機驅動單元6和控制待測電位器8旋轉的電機7，按鍵單元2、顯示單元3及電機驅動單元6分別和單片機單元1相連，電機驅動單元6再和電機7相連，電阻阻值採集單元4的輸入端和待測電位器8相連，電阻阻值採集單元4的輸出端經AD轉換單元5和單片機單元1的輸入端相連。

如圖2、圖3、圖4所示，單片機單元1包括單片機U10，單片機U10採用ARM2132單片機；AD轉換單元5包括AD轉換晶片U6，AD轉換晶片U6採用AD7710晶片；顯示單元3包括液晶顯示屏J3，液晶顯示屏J3採用LCM_160*160ANDORIN液晶屏；按鍵單元包括按鍵K1、按鍵K2、按鍵K3和按鍵K4；電阻阻值採集單元4包括運放U3、運放U4和穩壓器U5，穩壓器U5採用TL431穩壓器；電機驅動單元6包括觸發器U1A、觸發器U1B、觸發器U1C、觸發器U1D、複合電晶體晶片U2和發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4，觸發器U1A、觸發器U1B、觸發器U1C和觸發器U1D採用74LS14反相施密特觸發器，複合電晶體晶片U2採用ULN2003達林頓管，電機7採用步進電機M。按鍵K1、按鍵K2、按鍵K3及按鍵K4中，每個按鍵的1腳和3腳相連、2腳和4腳相連，按鍵K1、按鍵K2、按鍵K3及按鍵K4的1腳均接地，按鍵K1、按鍵K2、按鍵K3及按鍵K4的2腳分別經電阻R45、電阻R46、電阻R47及電阻R48接電壓VCC3.3。單片機U10的58腳和電阻R72的一端相連，電阻R72的另一端既和三極體Q12的基極相連又和三極體Q13的集電極相連，三極體Q12的發射極及三極體Q13的基極均經電阻R73接地，三極體Q13的發射極接地，三極體Q12的集電極和液晶顯示屏J3的16腳相連，液晶顯示屏J3的18腳、7腳、1腳分別接電壓VCC、接電壓VCC3.3、接地，液晶顯示屏J3的2腳～6腳、8腳～15腳分別和單片機U10的35腳、36腳、38腳～40腳、44腳～48腳、53腳～55腳相連。AD轉換晶片U6的6腳、10腳、11腳、18腳及24腳均接地，AD轉換晶片U6的5腳、12腳及23腳均接電壓+5V，AD轉換晶片U6的2腳和3腳之間連接有晶振Y2，AD轉換晶片U6的2腳、3腳分別經電容C6、電容C7接地，AD轉換晶片U6的9腳和電阻阻值採集單元4中運放U4的輸出端相連，AD轉換晶片U6的22腳、1腳、4腳、21腳、19腳及20腳分別和單片機U10的16腳、17腳、15腳、11腳、10腳及9腳相連，單片機U10的61腳和62腳之間連接有晶振Y1，單片機U10的61腳、62腳分別經電容C2、電容C1接地，單片機U10的41腳、37腳、34腳及33腳分別和電機驅動單元6中觸發器U1A的1腳、觸發器U1B的3腳、觸發器U1C的5腳及觸發器U1D的9腳相連，單片機U10的6腳、18腳、25腳、42腳、50腳及59腳均接地，單片機U10的7腳、23腳、43腳及51均接電壓VCC3.3。電阻阻值採集單元4中，穩壓器U5的2腳既接電壓+5V又經電容C21接地，穩壓器U5的3腳，一路和運放U3的同相輸入端相連，另一路經電阻R29和可變電阻W2的串聯電路接地，還有一路經電容C22接地，穩壓器U5的1腳與電阻R29和可變電阻W2的連接點相連；運放U3的反相輸入端經可變電阻W1及電阻R21和電壓+5V相連；運放U3的輸出端和三極體Q1的基極相連，三極體Q1的發射極和運放U3的反相輸入端相連，三極體Q1的集電極和運放U4的同相輸入端相連，運放U4的反相輸入端和運放U4的輸出端相連，電阻RX就是待測電位器8，電阻RX的兩端分別和運放U4的輸出端及接地端相連，運放U4的輸出端再和AD轉換晶片U6的9腳相連。電機驅動單元6中，觸發器U1A的1腳、觸發器U1B的3腳、觸發器U1C的5腳及觸發器U1D的9腳分別經電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4接電壓+5V，觸發器U1A的2腳、觸發器U1B的4腳、觸發器U1C的6腳及觸發器U1D的8腳分別和複合電晶體晶片U2的1腳、2腳、3腳及4腳相連，複合電晶體晶片U2的16腳、15腳、14腳及13腳分別經電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12和步進電機M的1腳、2腳、3腳及4腳相連，複合電晶體晶片U2的9腳及步進電機M的5腳、6腳均接電壓+12V，複合電晶體晶片U2的8腳接地，複合電晶體晶片U2的13腳、14腳、15腳及16腳分別和發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4的負極相連，發光二極體LED1、發光二極體LED2、發光二極體LED3及發光二極體LED4的正極分別經電阻R5、電阻R6、電阻R7及電阻R8接電壓+12V。

通過按鍵單元可以進行工作狀態設定，例如按下按鍵K1時，測量電阻固定值；按下按鍵K2時，自動控制待測電位器的阻值變化並測量變化過程中各點電阻值，最後繪製成曲線進行顯示。需要繪製待測電位器阻值變化曲線時，單片機發出控制信號給電機驅動單元，由電機驅動單元控制電機的旋轉，再通過電機控制待測電位器的旋轉，使待測電位器的阻值發生變化。待測電位器的阻值由電阻阻值採集單元獲取，送AD轉換單元進行模數轉換，再將轉換後的數位訊號輸送給單片機單元處理，再送顯示單元顯示，液晶顯示屏同時顯示電位器阻值變化過程中各個測量點的阻值並連成曲線進行顯示，能實現大於15個點的採樣，達到自動顯示自動繪圖的目的。本實用新型既能測量單一阻值，又能自動控制待測電位器的阻值變化，並能同時顯示待測電位器變化過程中各個測量點的阻值，最後將這些點連成一條曲線，實現曲線繪製，功能多樣，顯示內容豐富且直觀，使用靈活。