使用Arduino开发板自制简易欧姆表

风筝

我们发现很难通过阅读电阻上的颜色代码来确定其电阻值。为了克服确定电阻值的困难，我们将使用Arduino开发板构建一个简单的欧姆表。该项目背后的基本原理是分压器网络。未知电阻的值将显示在16 * 2 LCD显示屏上。

所需组件

●    Arduino Uno开发板

●    16 * 2液晶显示屏

●    电位器（1千欧）

●    电阻器

●    面包板

●    跳线

电路原理图

Arduino Uno开发板简介

Arduino Uno开发板是一款基于ATmega328p微控制器的开源微控制器电路板。它带有14个数字引脚（其中6个引脚可用作PWM输出）、6个模拟输入、板载稳压器等。Arduino Uno具有32KB闪存、2KB SRAM和1KB的EEPROM。它以16MHz的时钟频率运行。 Arduino Uno支持串行、I2C、SPI通信与其他设备进行通信。下表显示了Arduino Uno的技术规格。

单片机	ATMEGA328P
工作电压	5V
输入电压	7-12V（推荐）
数字I / O引脚	14
模拟引脚	6
闪存	32KB
SRAM	2KB
EEPROM	1KB
时钟频率	16MHz

16* 2 LCD显示屏简介

16* 2 LCD是嵌入式应用中广泛使用的显示屏。这里简要说明1602 LCD显示屏的引脚和工作原理。 LCD内部有两个非常重要的寄存器。它们是数据寄存器和命令寄存器。命令寄存器用于发送清除显示、光标归零等命令，数据寄存器用于发送要在16 * 2 LCD上显示的数据。下表显示16 * 2 lcd的引脚说明。

引脚序号	符号	I/O	描述
1	VSS	-	地
2	Vdd	-	+ 5V电源
3	Vee	-	控制对比度的电源
4	RS	I / O	RS = 0表示命令寄存器， RS = 1表示数据寄存器
5	RW	I / O	R / W = 0用于写入， R / W = 1用于读取
6	E	I / O	使能
7	D0	I / O	8位数据总线（LSB）
8	D1	I / O	8位数据总线
9	D2	I / O	8位数据总线
10	D3	I / O	8位数据总线
11	D4	I / O	8位数据总线
12	D5	I / O	8位数据总线
13	D6	I / O	8位数据总线
14	D7	I / O	8位数据总线
15	A	-	+ 5V用于背光
16	K	-	地

电阻颜色代码的概念

为了确定电阻的阻值，我们可以使用下面的公式。

1. R= { (AB*10c)Ω  ± T% }

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在这里：

           A =第一个色环中的颜色值。

           B =第二个色环的颜色值。

           C =第三个色环的颜色值。

           T =第四个色环的颜色值。

例如，如果颜色代码是棕色 - 绿色 - 红色 - 银色，则电阻值计算为，

1. Brown = 1
   
2. Green = 5
   
3. Red = 2
   
4. Silver = ± 10%

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从前三个色环中，R = AB * 10c

1. R = 15 * 10+2
   
2. R = 1500 Ω

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第四个颜色表示精确度为±10％

1. 10% of 1500 = 150
   
2. For + 10 percent, the value is 1500 + 150 = 1650Ω
   
3. For - 10 percent, the value is 1500 -150 = 1350Ω

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因此实际电阻值可以在1350Ω到1650Ω之间。

使用Arduino欧姆表计算电阻值

该电阻表的工作原理非常简单，可以使用下面显示的简单分压器网络进行解释。

从电阻器R1和R2的分压器网络，

1. Vout = Vin * R2 / (R1 + R2 )

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从上面的等式中，我们可以推导出R2的值为

1. R2 = Vout * R1 /（Vin-Vout）

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其中：  R1 =已知阻值

            R2 =未知阻值

            Vin = Arduino的5V引脚产生的电压

            Vout = R2相对于地面的电压。

注意：已知电阻（R1）的值是3.3KΩ，但用户应该用他们选择的电阻的电阻值替换。

所以如果我们得到未知电阻的电压值（Vout），我们可以很容易地计算出未知电阻R2。在这里，我们使用模拟引脚A0（见电路图）读取电压值Vout，并将这些数字值（0-1023）转换为电压，如下面的代码所述。

如果已知阻力值远远大于或小于未知阻力值，则误差会更大。所以建议保持已知电阻值接近未知电阻。

代码说明

本项目结束时会提供完整的Arduino程序。代码被分割成小块有意义的块并在下面解释。

在这部分代码中，我们将定义16 * 2 LCD显示器连接到Arduino的引脚。 16 * 2 lcd的RS引脚连接到Arduino的数字引脚2。使能16 * 2 lcd的引脚连接到Arduino的数字引脚3。 16 * 2 lcd的数据引脚（D4-D7）连接到Arduino的数字引脚4,5,6,7。

1. LiquidCrystal  lcd(2,3,4,5,6,7);   //rs,e,d4,d5,d6,d7

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在这部分代码中，我们正在定义程序中使用的一些变量。 Vin是由arduino的5V引脚提供的电压。 Vout是电阻R2相对于地的电压。

R1是已知电阻的值。 R2是未知电阻的值。

1. int Vin=5;        //voltage at 5V pin of arduino
   
2. float Vout=0;     //voltage at A0 pin of arduino
   
3. float R1=3300;    //value of known resistance
   
4. float R2=0;       //value of unknown resistance

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在这部分代码中，我们将初始化16 * 2 lcd显示。这些命令被给予16 * 2 lcd显示，用于不同的设置，如清晰屏幕，光标闪烁显示等。

1. lcd.begin(16,2);

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在这部分代码中，电阻R2（A0引脚）的模拟电压被转换为数字值（0到1023）并存储在一个变量中。

1. a2d_data = analogRead(A0);

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在这部分代码中，数字值（0到1023）被转换成电压用于进一步的计算。

1. buffer=a2d_data*Vin;
   
2. Vout=(buffer)/1024.0;

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Arduino Uno ADC具有10位分辨率（所以整数值从0 - 2 ^ 10 = 1024）。这意味着它将0到5伏特的输入电压映射到0到1023之间的整数值。因此，如果我们将输入anlogValue乘以（5/1024），那么我们可以得到输入电压的数字值。

在这部分代码中，使用上述过程计算未知电阻的实际值。

1. buffer=Vout/(Vin-Vout);
   
2. R2=R1*buffer;

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在这部分代码中，未知电阻值打印在16 * 2液晶显示器上。

1. lcd.setCursor(4,0);
   
2. lcd.print("ohm meter");
   
3. lcd.setCursor(0,1);
   
4. lcd.print("R (ohm) = ");
   
5. lcd.print(R2);

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这是我们可以使用Arduino轻松计算未知电阻的电阻。

代码

以下列出了本文使用的完整代码： main.c (705 Bytes, 下载次数: 76)

2018-3-26 22:41 上传

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