基于STM32的电阻测量仪设计与实现

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@小白创作中心

基于STM32的电阻测量仪设计与实现

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/m0_60631283/article/details/139031638

一.概要
二.整体架构设计流程
2.1硬件设计
（1）系统框图
（2）电阻测量电路设计
（3） OLED显示屏电路设计
2.2软件设计
三.仿真和实物测试
（1）测量电路仿真
（2）实物测试
四.技术细节
五.小结

一.概要

STM32课设题目设计要求：

1）基本要求：
（1）内阻测量范围：10～50Ω；
（2）量程为50Ω；
（3）测试误差：小于5% FS±0.2Ω；
（4）设计测试功能模块，采用LCD或者串口显示结果。

2）发挥部分：
（1）内阻测量范围：10～50Ω；
（2）测试误差：1%FS±0.2Ω。

拓展：人机设计交互功能。

二.整体架构设计流程

2.1硬件设计

（1）系统框图

（2）电阻测量电路设计

测量原理：通过恒流源为待测电阻提供稳定的电流，然后测量该电阻两端的电压，利用欧姆定律（R = V / I）计算出电阻值。在这里，使用TL431恒流源和运放来实现这一功能。L431恒流源：TL431是一个三端可调分流基准源，可以输出一个稳定的电压，并通过外部电路转化为恒流源。通过精心设计的电路，TL431可以输出一个稳定的、低噪声的电流，为待测电阻提供恒定的电流。运放（运算放大器）：运放用于放大待测电阻两端的电压信号，使其能够被A/D转换器准确读取。运放还具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够减小测量误差。（网络STM32ADC接单片机PA0）

（3） OLED显示屏电路设计

OLED使用的是0.96寸（总线SPI）7脚显示屏。引脚接线如下所示：

GND ------------------ 电源地
VCC ------------------3.3v电源
D0 -------------------PA5（SCL）
D1 -------------------PA7（SDA）
RES------------------- PB0
DC ------------------- PB1
CS -------------------PA4

2.2软件设计

代码比较简单，就添加OLED（SPI）库、ADC采样库还有单片机头文件就行了。下面这个代码只是main.c程序，它只能反映出大致的实现流程，如果想要完整的工程的小伙伴可以私聊我获取。

#include "stm32f10x.h"                  //头文件
#include "delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
#include "sys.h"
#include "bmp.h"
#define N 11
uint16_t ADValue;			//定义AD值变量
float Voltage;				//采集电压值变量
float RES_Voltage;    //电阻上的电压变量   公式：RES_Voltage=5-Voltage*2
float D_I=0.11;       //电流值变量  
float RES;            //电阻变量           公式：RES=RES_Voltage/D_I
int main(void)/*模块初始化*/		
{	
    AD_Init();				//AD初始化
    delay_init();
    OLED_Init();
    OLED_ColorTurn(0);//0正常显示，1 反色显示
  OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1 屏幕翻转显示
    /*显示静态字符串*/
    OLED_ShowString(0, 0, "ADValue:",12);
    OLED_ShowString(0, 12, "Voltage:0.00V",12);
    OLED_ShowString(0, 24, "RES_Voltage:0.00V",12);
    OLED_ShowString(0, 36, "D_I:0.00A",12);
    OLED_ShowString(0, 48, "RES:00.0R",12);
    while (1)
    {
        OLED_DisPlay_On();                 //开始显示
        ADValue = AD_GetValue();				//获取AD转换的值
        Voltage = (float)ADValue / 4095 * 3.3;		//将AD值线性变换到0~3.3的范围，表示电压		
        OLED_ShowNum(48, 0,ADValue,4,12);				//显示AD值-----第1行显示		
        OLED_ShowNum((9-1)*6, 12, Voltage, 1,12);				//显示电压值的整数部分-----第2行显示
        OLED_ShowNum((11-1)*6, 12, (uint16_t)(Voltage * 100) % 100, 2,12);	//显示电压值的小数部分	
        RES_Voltage=5-Voltage*2;//显示电阻上的电压值-----第3行显示
        OLED_ShowNum((13-1)*6, 24, RES_Voltage,1,12);	//显示电阻上的电压值的整数部分					
        OLED_ShowNum((15-1)*6, 24, (uint16_t)(RES_Voltage * 100) % 100, 2,12);	//显示电阻上的电压值的小数部分		
        RES=RES_Voltage/D_I;//显示电流值
        OLED_ShowNum(4*6, 36, D_I,1,12);	//显示电流值的整数部分		-----第4行显示			
        OLED_ShowNum(6*6, 36, (uint16_t)(D_I * 100) % 100, 2,12);	//显示电流值的小数部分	
        RES=(RES_Voltage/D_I);//显示电阻值-----第5行显示
        OLED_ShowNum(4*6, 48, RES,2,12);	//显示电阻值的整数部分					
        OLED_ShowNum(7*6, 48, (uint16_t)(RES * 100) % 10, 1,12);	//显示电阻值的小数部分
        OLED_Refresh();//将要显示的数据存缓存中
        delay_ms(100);//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间		 
    }	
}

三.仿真和实物测试

（1）测量电路仿真

通过在Protues仿真软件上仿真“电阻测量电路”，测试效果还是可以的，当改变待测电阻阻值的时候，输出也跟着发生改变，而且灵敏度也挺高的，后来我将这些测量数据记录在Excel表格里，再整理一下，就整出下面的这张表格了，通过这个表格可以看出测量精度还是不错的，只不过在测40-50欧姆这个区间有亿点点误差而已。