基于555多谐振荡器及STM32的简易智能阻值测量仪

0引言
在电子世界中小到电阻，大到功率器件每一个元器件都有自己的阻值和阻抗，且大部分元器件是以阻值来衡量该元器件是否正常。在元件检验工作中经常使用万用表对元件进行检测，有时为了满足生产而对一批元器件进行全检，涉及的数量比较大，使用万用表进行检测需要重复进行，降低了检验效率。
制作一款简易智能阻值测量仪能在一定程度上提高检测效率，由于全检检测时的阻值在一个范围内波动，使用555多谐振荡器作为阻值检测电路无需频繁转换电容，价格低廉，结构及原理简单。阻值异常的元件会让此检测电路出现异常，以此筛选出异常的元件。

图1测量仪系统
1测量仪方案设计
该测量仪的硬件测量系统由STM32、555多谐振荡器、按键、显示模块等组成。如图1所示。
1.1555多谐振荡器模块
【基于555多谐振荡器及STM32的简易智能阻值测量仪】555多谐振荡器不需要外加起始触发信号，即可产生一定频率和一定幅度的矩形波信号，其频率与外接的阻值和容值有关。
在给555多谐振荡器模块加电时，由于外接的电容电压不能突变，则555集成芯片处在置位状态，输出电平U=1 ，集成芯片内部的放电管Td截止， Vcc通过外接R1和待测元件R2对电容C进行充电；当Uc上升到2/3Vcc时，输出电平U0=0 ，放电管Td导通，电容电压通过待测元件R2、放电管Td对地放电；当Uc下降到1/3Vcc时，输出电平U0由0变成1 ，放电管Td截止， Vcc再开始对电容充电，此过程循环往复，在输出端U0形成连续的矩形脉冲[1] 。其555多谐振荡器模块工作波形图如图2所示。

图2555多谐振荡器工作波形
其中：T1≈0.7（R1＋R2）C ， T2≈0.7R2C 。
1.2STM32控制模块
该仪器使用STM32F系列单片机作为主控芯片，相比51单片机，该芯片有51个I/O口，集成了8个TIM定时器，除了TIM6、7外都具有输入捕获功能[2] ，可以用来测量脉冲宽度，满足进行多个元件测量的需求，如图3所示。该芯片集成了多个定时器且有多个通道可对外部信号源进行测量，可以实现对555多谐振荡器的频率测量，并且通过软件计算求得测量阻值，接收通过按键电路输入的阻值阈值，与测量的阻值进行比较，若超过设定范围则报警。

图3STM32及AT51单片机
1.3USB模块
该系统使用通用串行总线方式下载程序，该总线采用RS-232标准，因此需要将通信电平USB和TTL电平相互转换。采用CH640G集成芯片设计USART串口模块，且在此模块中已将数据的接收发送引脚相互交叉连接，给程序下载提供了一个可靠的路径，如图4所示。

图4USB模块
1.4电源模块
系统中STM32需要3.3V电压工作，而555多谐振荡器的工作电压为5V ，需要一个电源模块分别供电；在该仪器中集成了灯光报警和多个555多谐振荡器，需要用负载能力强的电源模块。采用LM7805电源芯片实现12V外部供电电压，外接μF滤波电容和防止大电压输出的保护二极管将12V电压降到5V[3] ，给多个555多谐振荡器和LCD1602显示屏供电，如图5所示。

图512V转5V
采用ASM1117集成电源芯片的固定输出版本能高效地将电压线性地从5V转为3.3V 。外接稳压二极管使电路输入端电压稳定在5V左右，避免浪涌电压将损坏芯片；为了达到输出比较稳定的目的，输出端接上一个220μF电容，组成典型的降压电路，将5V电压降到3.3V ，给STM32控制器和灯光报警电路供电，如图6所示。