基于單片機(jī)的電容電感測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科論文-wenkub
2022-10-18 00:27:38 本頁(yè)面
【正文】 知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，系統(tǒng)的掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用技能訓(xùn)練，為今后開(kāi)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)打下初步的基礎(chǔ)。前者電路簡(jiǎn)單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。 電容電阻的測(cè)量在測(cè)試技術(shù)和產(chǎn)品研究中研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。 capacitance。本設(shè)計(jì)采用 Keil51 為仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)軟件包括主程序模塊、顯示模塊、電容測(cè)試模塊和電感測(cè)試模塊。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便捷的電容電感測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。 本文分析測(cè)量了電容和電感量原理并且研究了單片機(jī)測(cè)量頻率的方法，介紹了以 MCS51 單片機(jī)為核心的電容電感測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將電容電感使用對(duì)應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量。最后測(cè)試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高。 inductance。在應(yīng)用中我們常常要測(cè)量電容電阻的大小。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。 由于使用的場(chǎng)合不同，測(cè)量電容的方法各有不同，在電容的測(cè)量系統(tǒng)中，幾乎都是普通的電路原理，比如把它作為阻抗的虛部來(lái)測(cè)量的有充電法、電感交流耦合電橋、比例法等而標(biāo)準(zhǔn)器件測(cè)量法、脈沖計(jì)數(shù)法、恒流源測(cè)量法和在線測(cè)量法則充分利用了單片機(jī)的可編程性，實(shí)現(xiàn)了電容測(cè)量的智能化。 在我國(guó) 1997 年 05 月 21 日中國(guó)航空工業(yè)總公司研究出一種電阻、電容、電感在線測(cè)量及裝置等點(diǎn)位隔離方法，用于對(duì)在線的電阻、電容、電感元件實(shí)行等電位隔離。特別是通用電子測(cè)量設(shè)備研發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對(duì)國(guó)外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。他是電測(cè)技術(shù)與電子測(cè)量?jī)x器及數(shù)字電子計(jì)算機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。 4． 以 MCS51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)硬件。大多數(shù)電容器沒(méi)有正負(fù)極之分，容量一般都在 1uf 以下，一般適合在較高頻率的場(chǎng)合使用；電解電容器的容量可以做到104uf，超大容量的雙電層電容器（ EDLC）其容量可以做到法拉級(jí)，但都有極性，適合低頻場(chǎng)合使用，容量測(cè)量方法與無(wú)極性電容器不同。通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電容放電時(shí)間的比率，就可以求出被測(cè)電容的電容值。 也可以采用 LC 組成三點(diǎn)式振蕩器，而將電子元件的參數(shù) C、 L 轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào) ，然后再根據(jù)公式 12f LC?? 如圖 22是交流電橋的原理線路。因此，用單片機(jī)側(cè)量頻率的基本方法，就是采用一個(gè)定時(shí)器，用另外一個(gè)定時(shí)器作為計(jì)數(shù)器，來(lái)計(jì)數(shù) 1S 內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)，得到的計(jì)數(shù) 值就是脈沖的頻率。 1)、 13 位定時(shí)計(jì)數(shù)方式，最大計(jì)數(shù)值為 2^13=8192,定時(shí) 8192 個(gè) 機(jī)器周期 。是最常用方式之一。是最常用方式之一。因此在使用單片機(jī)測(cè)量頻率時(shí)，要根據(jù)振蕩頻率的范圍確定計(jì)時(shí)時(shí)間。但是由于單片機(jī)測(cè)量頻率范圍的限制，同事也為了減少分布參數(shù)對(duì)測(cè)量精度的影響，本機(jī)采用一個(gè)比較特殊的方法。圖中 C2 由一個(gè) 1000pF 的聚苯乙烯電容與一個(gè) 20pF 的瓷介電容并聯(lián)而成，精度 %，當(dāng) C2未接入電路時(shí)，由 L1和 C1 組成的振蕩器的頻率為 112 1 1f LC?? 三江學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 然后將 C2 與 C1 并聯(lián)，這時(shí)由 L1和 C1+C2 組成的振蕩器的頻率為 122 1( 1 2)f L C C?? ? 將以上兩式變換整理后可得 12 2 1( 1 2)f L C C?? ? 和 2211 1 14L
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