【正文】 V+7IN8U10MAX293SinClkGNDR2120KR1920KR2020KGND0_clkVCCR3220KR3120KVCCC38104VCCR2318KR2418KC301nC311nC33C35C34104C36104Q1 Q2 Q3 Q4GND GND GND GNDR27R28R29R3012P12GND GNDC32R26100KGND 4732out6VCCVEEU9OPA704VCCVEER2520012P11R2210KVCC123P10Header3GNDC37220uFVCCGNDC42104C4010uFVCCGNDC44104C4110uFVEEGNDC43104C3910uFV_RLC 圖 正弦信號發(fā)生電路 、 前置測試電路 前置 測試電路電路圖如圖 。以對前面得到的三種頻率的正弦波進一步濾波。 截止頻率 sf 與 MAX293時鐘輸入信號 SinClk 的關系為 100SinClkfs ? () 采用單電源供電， V接實地，而 GND接 R31和 R32分壓后得到的，構成一個虛地。 CLR2A1QA3B4QB5QC6QD7U8:1SN74LS390DCLR14A15QA13B12QB11QC10QD9U7:2SN54HC390JGND12P9GNDQ03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713A1B2CLK8MR9U674HC164VCC0_clk90_clkSinClkVCCGNDC29104C2710uFVCCGNDC28104C2610uF 圖 基準相位發(fā)生電路 14 、 正弦信號發(fā)生 電路 正弦波發(fā)生器電路如圖 。 圖 74LS390 邏輯圖 經(jīng)過四次分頻后 得到 兩路成四倍關系的信號 251 SinClkf ? () 1002 SinClkf ? () 將 1f 作為 74HC164 移位寄存器的時鐘信號而 f2作為其數(shù)據(jù)信號。 圖 系統(tǒng)總體設計框圖 、 子系統(tǒng)電路設計 整個系統(tǒng)由正弦波發(fā)生電路、基準相位信號發(fā)生電路、前置測試電路、放大電路、相敏檢波 器、微處理器及 LCD顯示電路構成。綜合考慮選擇方案二。當系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需 5μ s。 圖 51單片機內(nèi) 部結(jié)構圖 方案二 MSP430單片機 MSP430單片機 針對實際應用需求，將多個不同功能的 模擬電路 、數(shù)字電路 模塊和 微處理器 集成在一個芯片上，為各種便攜式設備儀器提供“單片”解決方案。雙 π/4脈沖積分電路積分鑒相 輸出 波形幅度為單 π/4的 22倍，所以選擇方案二的雙 π/4脈沖積分 鑒相 進行相敏檢波。 、相敏檢波 方案論證與選擇 方案一 數(shù)字相敏 檢波 數(shù)字 相敏檢波器由乘法型 D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構成，用乘法型 D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)數(shù)字鑒相。 通過微處理器計算控制 模擬開關 在 各個標準電阻 檔位 之間選擇合 9 適的檔位進行測量。 、前置測試電路方案論證 前置測試電路 主要由 反相比例運算電路構成， 該電路基本放大器的共模輸入信 號為零，因此對基本放大電路抑制共模能力要求降低，使 測試電路受系統(tǒng)共模信號影響降低，能增 加測試精度。 方案二 利用 基礎 數(shù)字器件實現(xiàn) 由 MSP430單片機產(chǎn)生 1MHz的方波信號，然后再經(jīng)過數(shù)字器件器74LS390計數(shù)器進行分頻和 將分頻后的兩路信號送至 移位寄存器74HC164的數(shù)據(jù)輸入端和時鐘輸入端， 后產(chǎn)生相互正交的信號。)。 、基準相位發(fā) 生 方案論證 與選擇 方案一 基于單片機和 FPGA實現(xiàn) 基準系統(tǒng)信號源的產(chǎn)生可由單片機生成各種波形的數(shù)據(jù)表傳輸給FPGA，通過利用 DDS技術使 FPGA生成對應需要的波形輸出，通單片機控制并行總線將波形數(shù)據(jù)寫入存儲器，相位累加器輸出地址控制下將波形數(shù)據(jù)依次送給高速 D/A，經(jīng)濾波器后產(chǎn)生所需要的波形信號。 我們可以利用 MSP430單片機定時器的 PWM輸出功能，配置定時器相關寄存器實現(xiàn) PWM方波輸出。經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換后得到階梯型正弦波。所以，兩矢量之商可表示為 2221 32412221 423121 43 NN NNNNjNN NNNNje NeN je NeNUU XS ????????? （ ） 若 SZ 采用標準電阻 SR ,則有 SXSXSX CjGRUUZ ?????? 11 () 6 將式 (2. 7)代入式 (2. 8)得 ???????? ???????? 2221 32412221 42311 NN NNNNjNN NNNNRCjG SSX ? () 所以被測參數(shù)的實部和虛部分別為 2221 42311 NN NNNNRG SX ????? () 2221 32411 NN NNNNRG SS ????? () 斜率相位角 XD 為 2221 4231 NN NNNNCGD XXX ???? ? () 、設計方案論證 、正弦波信號發(fā)生方案論證與選 擇 方案一 基于 DDS的 FPGA實現(xiàn) DDS的主要優(yōu)點是它的輸出頻率、相位和幅度能夠在微控制器的控制下精確而快速的變換。 5 采用自由軸 測量時相敏檢波器的相位參考基準可以任意選擇， 只要求 x， y坐標軸標準正交， 簡化 了 硬件電路， 提高 了精確 度。 矢量 伏安法通過 測量 待測量和標準量的兩個電壓分 量，然后再通過一系列運算得到被測 阻抗 XZ 的數(shù)值。即若已知流經(jīng)被測阻抗的電流相量并測得被測阻抗兩端的電壓，通過對兩端 電壓的測量 經(jīng)四則運算 得 ， 到比值便是被測阻抗的相量。該系列單片機多應用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。大大降低了計算的復雜度。由于測試頻率不固定，測試速度也很難提高。 ① 交流電橋法：運用交流電 橋法進行 RLC 測量時系統(tǒng)要達到平衡，實現(xiàn)平衡必須滿足兩個條件，必須調(diào)節(jié)兩個橋臂的參數(shù)，才能使電橋完全達到平衡，而且往往需要對這兩個參數(shù)進行反復地調(diào)節(jié)，所以交流電橋的平衡調(diào)節(jié)要比直流電橋的調(diào)節(jié)困難一些。 RLC測量方法有很多，對電阻的測量最為簡單。這與以往傳統(tǒng)的 RLC測量方法不同，這是 一種將 R、 L、 C參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率信號 f，然后用單片 2 機 計算后 再運算求出 R、 L和 C的方法?？商峁┓€(wěn)定的 6位測試分辨率，測試信號電平可進行 V可編程設置，自動分配選擇匹配系數(shù)實現(xiàn)自動化，能適用生產(chǎn)現(xiàn)場高速檢測等應用。掌握必要的電子知識成為我們常生活必要技能。RLC。采用 MSP430G2553單片機的 PWM輸出功能和內(nèi)部 10位 AD分別進行方波信號的產(chǎn)生和 AD數(shù)據(jù)采集。 微處理器 方案 論證與選擇 .................................................................. 10 3 硬件電路設計與參數(shù)計算 ....................................................................................... 12 系統(tǒng)總體設計 ................................................................................................ 12 子系統(tǒng) 電路 設計 ............................................................................................ 12 基 準相位 信號 發(fā)生電路 ....................................................................... 13 正弦信號發(fā)生電路 ............................................................................... 14 前置測試電路 ....................................................................................... 15 放大電路 .............................................................. 1 錯誤 !未定義書簽。 Key words ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。本聲明的法律結(jié)果由作者承擔。 學科分類號 0712 本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 題目（中文）： 基于矢量自由軸法的 RLC 測量儀設計（軟件） （英文）： The measuring instrument Design based on the vector free shaft method of RLC(software) 學生姓 名： XXX 學 號： 0910XXXXXX 系 別： 物理與信息工程系 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 指導教師： 張仁民 起止日期： 年 月 日 懷化學院本科畢業(yè)論文 (設計 )誠信聲明 作者鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文 (設計 )，是在指導老師的指導下，獨立進行研究所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。 本科畢業(yè)論文（設計）作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 1 前言 ............................................................................................................................ 1 2 方案論證與選擇 ........................................................................................................ 3 系統(tǒng)總體方案 .................................................................................................. 3 設計方案 論證 .................................................................................................. 6 正弦信號發(fā)生 方案論證 與選擇 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 相敏檢波電路 ....................................................................................... 17