一、方案论证与比较
1．主控电路选择
方案一:由FPGA构成主控电路，系统板体积小，运算速度快，稳定性强，而且功能强大，可以提供丰富的逻辑单元和I/O口资源，但是成本较高，不符合节能、环保的要求。
方案二:采用AT89S52单片机构成的主控电路，支持ISP下载技术，控制操作简单，价格低廉，通用性强。
方案三：此方案采用PLC对硬件进行控制，应用较为广泛。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高。
方案比较：经比较分析，考虑到传统的AT89S52单片机就可以满足题目的需要，而且价格低廉，性价比高，因此选择方案二。
2．电阻测量方案
方案一：利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。该方案硬件电路实现简单，但是通过这种方法难以实现精准测量。
方案二: 采用伏安法该方案原理简单，根据所要测量的阻值范围，可以对电阻分档测试提高测量的范围，同时再通过提高AD的分辨率，使得测量精度更高。此种方法简单，易于实现，满足题目的要求。
方案比较：经过比较分析，由于方案二方法简单易行，且满足题目的要求。因此选择了方案二。
3．A/D选择方案
方案一：采用MAX187对电压采集。MAX187是一种低功耗，单电源供电，串行接口的12位模/数变换器（ADC），具有高速，低噪声和接口简单等优点。
方案二：采用ADC0809进行对电压采集。ADC0809是8位并行AD转换器，有8路输入通道，价格较为便宜，但占用单片机I/O口较多。
方案比较：经过分析比较，MAX187精度更高，且占用单片机I/O口少，故选择方案二。
4．显示电路选择
方案一：用数码管作为显示器件，数码管直接连接到单片机的I/O口进行控制，电路简单，成本较低，但是显示内容较为单一，只能显示数字，而且功耗也比较大。
方案二：用液晶1602作为显示器件，功耗较低，而且显示的内容比较丰富，可显示数字、字母、字符等，但是不能够显示出图形。
方案三：采用液晶12864作为显示器件，具备了方案二的功能，且可以显示汉字和图形，屏幕大效果好。
经比较分析，考虑到题目要求要能显示曲线，故选取方案三。
二、电路模块的设计与分析
1．系统设计分析
本系统是根据伏安法的原理进行对电阻的测量，通过A/D转换电路采集，提高了对阻值测量的范围和精度。同时，单片机对继电器的控制实现档位的切换，
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以及通过对电机的控制实现电位器的阻值曲线图的绘制，最后由LCD12864进行显示。系统框图如图G-2-1。
图G-2-1 系统框图
2．电机驱动电路
L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，可同时控制两个电机，且输出电流可达到2A。L298的EN A（第6引脚）、EN B（第11引脚）分别和LPC2106的PWM4和PWM6相连，作为调制信号。SEN A，SEN B为电流反馈引脚。具体实现电路如图G-2-2。
C1104U1J1P1.65P1.771012611115OUT1IN1IN2IN3IN4ENAENBSenASenBVSSL298NOUT2OUT3OUT4VSGND231314489VD3IN4007VD4IN4007+5VC3100uF2KRP112CON2TL431R2100U31C210uFVD1IN4007VD2IN4007R1200+5J4123+5VP1.52C40.1uF3 图G-2-2 电机驱动电路图
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3．电阻测量电路
电阻测量电路原理图如图G-2-3。单片机通过对控制继电器来实现各档位的切换，从而测量出相应的电阻值。根据运放虚短虚断原理，通过测量Rx和R0上的电压。由公式
RX?U0R Ui再利用高精密AD采集其两端的电压来确定其电阻值。为了测量更为准确，当测量小于100Ω的电阻值时，需要并联上一个100Ω的电阻。当测量大于1M的电阻值时，需要串联上一个1M的电阻，从而使得测量的范围变宽，精准度变高。
+5+4.096VUi+5VK5D41N4007R231M+5K6D51N4007D61N4007+5VK7+5V+5Q4PNPR201KP3.3R214.7KQ5PNPR241KP3.4R284.7K+5Q6PNPR301KP3.5R174.7KR251MUxR26RXR29100R1910K+12V8被测电阻23R22Uo7U5B65ne1U5A10KR335.1kLMC6062LMC60624-12V 图G-2-3 电阻测量模块图
4．A/D转换电路
MAX187用采样/保持电路和逐位比较寄存器，将输入的模拟信号转换为12位的数字信号。如图G-2-4所示，用P2口来控制MAX187的转换。P2.0接时钟SCLK，P2.1接片选，P2.2接数据DOUT。该电路将所采样的电压模拟量转化为数字量后，再输入单片机进行处理，从而实现对电压信号的采集。
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C5C6U4MAX187P2.0P2.1P2.28765SCLKCSVDDAIN4.7uF104123C744.7uF+5VA/DC8104C91μFDOUTSHDNGNDREF 图G-2-4 A/D转换电路图
三、软件模块分析
系统的软件程序由C语言编写，使用Keil编译环境，详细的程序流程图如图G-3-1。
图G-3-1 主程序流程图
系统初始化操作后，立即对键盘进行循环扫描，以选择工作模式，并在执行完相应的工作模式操作后，通过选择量程并计算，最后再把所计算得到的阻值显
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示出来。
四、系统测试与分析
1．测试仪器
四位半万用表一台，五位半万用表一台，示波器一台，直流稳压电源一台,秒表一个。
2．测试结果与数据分析
（1）电阻测量结果如下表G-4-1所示。
表G-4-1 电阻测量结果 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 实际值（Ω） 10.054 26.575 100.56 2.65551K 3.31335K 6.20523K 2.67505K 1.21439M 3.06040M 4.37730 M 7.61360M 测量值（Ω） 9.88 26.7 100 2.66K 3.32K 6.02K 26.8K 1.21M 3.03M 4.32M 7.56M 误差 1% 0.26% 0.05% 0.25% 0.2% 0.03% 0% 0.6% 1% 1% 0.7% 结果分析：由表可知当测量元件参数过大或过小时测量误差相对较大，可能是系统中各元件自身的精度不准导致而成，但这并不产生太多的影响。总体上测量值满足题目要求准确度为±(1%读数+2字)的要求。 （2）电阻自动筛选测量结果如下表G-4-2所示。
表G-4-2 电阻自动筛选测量结果 输入阻值 100Ω 560Ω 12 KΩ 500 KΩ 1 MΩ 3 MΩ 10MΩ 输入误差值 理论筛选范围 95Ω~105Ω 537.6Ω~582.4Ω 1164Ω~1236Ω 490KΩ~510 KΩ 0.99 MΩ~1.01 MΩ 2.97 MΩ~3.03 MΩ 9.95 MΩ~10.05 MΩ 实际筛选范围 94.3Ω~105Ω 540Ω~580Ω 1.16KΩ~1.23KΩ 490 KΩ~510 KΩ 0.98 MΩ~1.02 MΩ 2.96 MΩ~3.01 MΩ 9.90 MΩ~10.1 MΩ ?5% ?4% ?3% ?2% ?1% ?1% ?5% 结果分析：由上表可知，电阻自动筛选的准确性高，能够准确筛选出设定的
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阻值，满足了题目的要求。
（3）电位器测量结果如下表G-4-3所示。
表G-4-3 电位器测量结果 角度/℃ 测量阻值（Ω） 实际阻值（Ω） 误差 角度/℃ 测量阻值（Ω） 实际阻值（Ω） 误差 0 0 0 0% 200 2.71K 2.61K 3.8% 20 270 261 3.4% 240 2.90K 2.87K 1.04% 40 530 522 1.5% 260 3.45K 3.39K 1.7% 60 785 783 0.2% 280 3.80K 3.65K 4.1% 80 1.09K 1.04K 4.8% 300 4.03K 3.92K 2.6% 100 1.32K 1.31K 0.3% 320 4.25K 4.18K 1.7% 120 1.56K 1.57K 0.6% 340 4.38K 4.44K 1.35% 180 2.25K 2.35K 4.2% 360 4.65K 4.7K 1% 结果分析：电路能够准确地测量出在不同的旋转角度下电位器的阻值，并绘制旋转角度－阻值的曲线图，测量误差小于5%，且全程测量时间小于7秒，测量点大于15点，达到了题目发挥部分的要求。
五、设计制作总结
本系统以单片机为核心，待测阻值通过R/V电路、A/D电路转换为数字量输入单片机进行分析处理，进而控制继电器实现对量程档位的选择，从而测量出不同范围的阻值，最后由液晶屏12864显示出来。系统不仅能够测量固定电阻、自动筛选指定的电阻，而且能够控制电位器的旋转角度的变化，并实时绘制角度－阻值曲线图，电阻测量的范围为1Ω~10MΩ，测量误差小于1%。除此之外，还具有电压实时测量以及控制电机紧急停止的功能。
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