一种智能电阻调节器的设计方法

[摘 要]将二进制的排列组合方式应用于不同电阻搭配，实现一种以MCU控制，快速输出目标电阻值，到达调节电阻值的功能。在精度要求不高的情况下代替模拟热敏电阻箱的实际应用。

[关键词]智能、方便测试、模拟热敏电阻

中图分类号：TP214.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0096-02

1 技术背景

电阻箱是利用变换装置来改变其阻值的一种量具，目前在实验中普遍使用旋转式电阻箱来模拟热敏电阻传感器的温度。这种电阻箱在模拟热敏电阻温度传感器时，进位换档时易出现阻值突变的情况，使模拟的温度值发生变化。每次使用电阻箱模拟热敏电阻传感器温度时，都需要查相应的“温度/电阻对照表”，使工作效率降低，并且其体积大质量重不便携带。

本设计方法的目的是克服现有技术的不足，为了智能化、便捷化的需要，提供了一种电子式电阻箱，能模拟常用的热敏电阻传感器，也可当普通的电阻箱使用，只需通过拨码就可选择不同的功能。并且可以实时显示输入的阻值或温度，方便使用者更直观的查看这些数据。

2 控制电路实现方式

本案电子式电阻箱，完全通过电子元器件来实现，具有体积小、质量轻、响应速度、易操作等特点。使用者只需通过拨码选择需要模拟的热敏电阻型号后，通过按键输入温度，微控制器就会控制数码管实时显示输入的温度，程序会自动把温度转换成对应的阻值，并控制相应继电器吸合或断开实现数值的输出，使用者无需在查此型号的“温度/电阻对照表”，实现了整个实验过程的智能化和便捷化。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：电子式电阻箱包括电阻变换电路、微控制器电路、电源电路、EEPROM存储电路、按键输入电路及显示电路。电阻变换电路用以输出0.01-163.83K之间的任意阻值，微控制器检测按键拨码的输入并控制显示和阻值的输出，电源电路为主板5V与12V的直流电源，EEPROM存储电路用于掉电记忆及温度与阻值关系修正后的数据存储，按键电路用以输入需要的阻值及温度，显示电路用以实时显示阻值或温度值。

3 控制原理设计

电阻箱整体硬件框图见图1，其硬件系统构架由以下部分组成：电源电路、控制电路、输入显示电路、EEPROM电路、继电器驱动电路及阻值排列电路。

■电源电路：

本系统采用的电源是12V2A的直流电源适配器，为主板提供12V电源，并采用78M05稳压芯片为控制电路提供5V直流电源。

■控制电路：

本系统控制电路采用的微控制器型号是MC9S08AC16，各个I/O的定义见图2。图中IN1-IN14管脚与两片继电器驱动芯片ULN2003A相连，SCLK、SDA管脚与24LC16B（EEPROM）相连，164Data、164Clock管脚连接74HC164用以控制数码管段选，LEDCOM1-LEDCOM4管脚控制数码管的位选，管脚PTE0-PTE3为检测按键输入信号，管脚PTF4、PTF5检测拨码开关的状态，程序根据拨码的状态进入相应的不同模式。

■输入显示电路：

输入电路有四个按键和两位拨码开关组成电路见图5。四个按键具体功能：选择按键（Choice）用以选择数码管的某一位，加减键（Up Down）用来改变显示的数值，通过其他三个按键输入需要的数值后，按下确认键（OK）后，程序才会控制继电器输出相应的阻值。两位的拨码开关有4种方式，设置拨上为A，拨下为B真值表如（表1）：

拨码为AA时，数码管显示的数据为温度值单位是摄氏度，输入需要的温度后，按下确认键，程序会自动按照B值为4100热敏电阻传感器的“温度/电阻对照表”转换成对应的阻值。拨码为BA时，数码管显示的数据为阻值单位是千欧，可输入范围在0.01K到163.8K的任意阻值。选择BB档位程序会按照B值为3950热敏电阻传感器的“温度/电阻对照表”转换成对应的阻值。AB档位为预留，如果需要模拟其他型号热敏电阻可以程序中添加相应的对照表。

■显示电路：

显示电路选用4位的数码管，通过74HC164驱动，用以显示输入的阻值或温度，显示电路的原理图见（图4）。

■继电器驱动电路

选用两个ULN2003A芯片作为继电器的驱动，每个芯片可驱动7个继电器，共使用14个继电器。

■阻值排列电路

阻值排列电路由14组阻值串联组成，每组电阻的阻值按照公比为2的等比数列排列，首项阻值为0.01K，最后一项的阻值为81.92K。每一组阻值与一个继电器并联，通过程序控制继电器的吸合与断开，实现阻值的改变。

4 总结

利用本案设计思路，开发出来的智能电阻调节器实现电阻调节智能化，高速响应执行要求；对精度要求不够的实验验证项目提高测试效率，更好体现数据信息。