【正文】 于電容和電 感等一些電抗元件就無(wú)能為力了。 系統(tǒng)的基本原理是將電阻阻值、電容容值、電感感值的變化均轉(zhuǎn)換成 方波脈沖 頻率的變 化 ，利用計(jì)數(shù)器測(cè)頻 后 通過(guò)單片機(jī)做運(yùn)算，最后計(jì)算出待測(cè)元件的各個(gè)參數(shù) 并顯示在 128 64液晶屏幕上 。 關(guān) 鍵詞 ： MSP430F149 單片機(jī)；電阻測(cè)量；電容測(cè)量；電感測(cè)量 論文類型 ： 應(yīng)用型 2 Title: Simply Measuring Device of Resistances, Capacitances and Inductances Major: Microelectronics Name: Ma Haibing (Signature) __________ Supervisor: Chai Yu (Signature) __________ ABSTRACT In recent years, the electronics industry is a very fast pace of development, the electronics industry panies directly caused by the growing needs of the munity have continued to increase. So now most universities have opened with the electronics and related professional courses for the munity to nurture a large number of electronics industry professionals. Done circuit design staff or students should be used multimeter to measure the parameters of a number of ponents in the circuit voltage or current. Multimeter has some limitations, however, it can only measure the parameters of the limited types of ponents for capacitors and inductors and some reactance ponents on the powerless. So make a simple RLC meter basis is particularly important to facilitate the circuit design staff or university students are required to facilitate the measurement circuit used in the specific capacitance and inductance values. The design idea is based on the above reasons put forward. The system uses TI39。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有很多儀器設(shè)備公司都致力于低功耗手持式電抗元器件測(cè)量?jī)x 的 研究與 制作，而且精度越來(lái)越高，低功耗越來(lái)越低，體積小越來(lái)越小一直是他們不斷努力的方向 。其中 x 代表電位計(jì)變換的位置。可用相敏檢測(cè)儀檢測(cè)出來(lái)。根據(jù)被測(cè)阻抗的特性按照以下分析可以得到兩種平衡。缺點(diǎn)是，外圍電路較復(fù)雜，并且測(cè)量范圍有限。 選擇該方案的原因是由于該方案可行性比較高，外圍電路難度適中，測(cè)量范圍 寬 ，系統(tǒng)總體功耗較低，可以滿足本次設(shè)計(jì)要求。原題的要求如下： （ 1）測(cè)量電阻范圍： 100?～ 1M?，測(cè)量精度： 5%? ； （ 2）測(cè)量電容范圍： 100pF～ 10000 pF，測(cè)量精度： 10%? ； （ 3）測(cè)量電感范圍： 100?H～ 10mH，測(cè)量精度： 10%? ； （ 4）使用鍵來(lái)設(shè)置測(cè)量的種類和單位，并顯示； （ 5）自制電源。 系統(tǒng) 可以分為三部分：即電阻測(cè)量部分、電容測(cè)量部分、電感測(cè)量部分。電容測(cè)量電路和電感測(cè)量電路原理一樣，只是將已知電容換成已知電感，被測(cè)電容和已知電感構(gòu)成震蕩回路。 系統(tǒng)一開(kāi)機(jī) 128 64 液晶顯示提示信息，提示用戶選擇需要測(cè)量的元件，選擇后繼電器會(huì)跳動(dòng)，選擇相應(yīng)的測(cè)量檔位，然后系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)中。 圖 3 系統(tǒng)的控制部分及人機(jī)交互處理 MSP430F149 單片機(jī) MSP430F149 單片機(jī)簡(jiǎn)介 TI 公司的 MSP430 系列是一個(gè)特別強(qiáng)調(diào)超低功耗的單片機(jī)品種，很適合應(yīng)用于采用電池供電 的長(zhǎng)時(shí)間工作場(chǎng)合。其中 MSP430x41x 系列微控制器設(shè)計(jì)有一個(gè) 16位定時(shí)器，一個(gè)比較器， 96 段 LCD驅(qū)動(dòng)器和 48個(gè)通用 I/O 引腳。 （ 11） 采用保險(xiǎn)熔絲的可編程代碼保護(hù)措施 （ 12） 閃爍存儲(chǔ)器，器件具有 bootstrap 程序裝載器 （ 13） 64 腳 QFP封裝形式 MSP430F149 單片機(jī)主要功能部件 CPU: MSP430F149 單片機(jī)的 CPU 和通用微處理器基本相同，只是在設(shè)計(jì)上采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖 所示為 MSP430F149 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ，圖 所示為MSP430F149 單片機(jī)的芯片管腳圖。模擬地和數(shù)字地需要用零歐電阻或者電感隔開(kāi)以防止兩邊電 路互相干擾。所以要想實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和電腦通信，就必須使用電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 或者其他電平轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)電腦和單片機(jī)之間高低電平的統(tǒng)一。上電 后 ，電容充電需要一段時(shí)間，電容充電時(shí)，電容和單片機(jī)復(fù)位管腳 相連的地方電壓緩慢上升，只要保持 10ms 的低電平時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的上電復(fù)位。圖 所示 為 時(shí)鐘電路原理圖 ： 10 圖 時(shí)鐘 電路 并口調(diào)試電路 MSP430F149 單片機(jī) 支持并口在線調(diào)試，通過(guò)并口調(diào)試可以很方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)單步運(yùn)行，全速運(yùn)行，斷點(diǎn)調(diào)試等，并且可以觀察到各個(gè)變量及寄存器的具體數(shù)值。在驅(qū)動(dòng)器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動(dòng) 256 32 點(diǎn)陣液晶。 按鍵原理圖如 圖 所示： 14 圖 按鍵原理圖 頻率計(jì)數(shù)器工作原理 計(jì)數(shù)器電路介紹 計(jì)數(shù)器是用三 片 8位的 2進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片 74LS393 級(jí)聯(lián)組成，共 24 位，也就是說(shuō)最大計(jì)數(shù)值可以到 16777216。其主要電器特性的典型值如 圖 所示： 15 圖 74LS393電器特性 74LS393 管腳圖 及真值表 如 圖 和圖 所示： 圖 74LS393管腳圖 16 圖 74LS393真值表 計(jì)數(shù)器原理圖 計(jì)數(shù)器是用三個(gè) 74LS393 芯片級(jí)聯(lián)成 24位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所有清零端接在一起并和單片機(jī)一個(gè) I/O 端口相連，方便軟件復(fù)位計(jì)數(shù)器。 電阻測(cè)量 電路 電阻測(cè)量原理介紹 由于電阻范圍較廣，常用電阻的范圍是 1Ω 10MΩ，所以采用通常的恒流源的辦法至少需要六個(gè)檔位的切換才能滿足該范圍的要求。 電阻的計(jì)算方法 及簡(jiǎn)單原理圖 圖 電阻測(cè)量簡(jiǎn)易 原理圖 圖 所示電路為電阻測(cè)量簡(jiǎn)易原理圖 由原理圖可以看出，被測(cè)電阻 xR 和已知電阻0R 是串聯(lián)關(guān)系，當(dāng) xR 發(fā)生改變時(shí)， xR 兩端電壓 xU 就會(huì)發(fā)生變化。由（ 1）式和（ 2）式 可知，只要知道 xf ，便可以求出被測(cè)電阻 xR 的值。用相同的外圍電路亦可以完成頻率到電壓的轉(zhuǎn)換，加入一個(gè)簡(jiǎn)單的偏置網(wǎng)絡(luò)就可以調(diào)節(jié)輸入邏輯電平的范圍。 兩個(gè) 精密 電感分別作為 電容測(cè)量電路的 高量程和低量程 ，兩個(gè)精密電容分別作為電感測(cè)量電路的高量程和低量程。 15V 分離電源，和通常用的運(yùn)算放大器一樣， LM311 成為一種真正通用的電壓比較器。因此 LM311 可以用于驅(qū)動(dòng)繼電器，燈或者螺線管。本系統(tǒng)中用到的電源共有177。 這兩路電壓分別通過(guò)穩(wěn)壓芯片之后就得到了我們需要的幾路電壓。布線時(shí)，盡量避免粗導(dǎo)線交叉，不同電源之間的導(dǎo)線 應(yīng) 留有一定距離 ， 盡量將線間干擾降到最低。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于 的輸出電流。 79XX 系列集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路也很簡(jiǎn)單。 15V電壓 的功能。但是，主要誤差是電源質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)元件的精度造成的 ， 為了克服這個(gè)問(wèn)題，就要采取多種措施來(lái)減小誤差 。 總結(jié) 通過(guò) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作，我了解了電子制作的許多知識(shí)，在以前的基礎(chǔ)上對(duì)模擬電路有了更深層次的認(rèn)識(shí)。不過(guò)通過(guò)這次制作，我學(xué)會(huì)了如何分析一些小規(guī)模的模擬電路，并且能自己設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單功能的模擬電路，我覺(jué)得 學(xué)會(huì) 這 些東西 是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 獲得 的最大收獲 。給模擬電路供電的電源質(zhì)量要相當(dāng)可靠，而且需要 用 示波器觀察電源33 輸出直流量中的紋波大小 。 閱讀芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)不能一味的追求中文版，有時(shí)候中文版本翻譯的不仔細(xì)，造成的錯(cuò)誤也不易查找。在他們的幫助下，我學(xué)到了許多電子制作方面的知識(shí)， 當(dāng)然還有做人方面的知識(shí)。 在實(shí)訓(xùn)中心學(xué)習(xí)使我沒(méi)有虛度大學(xué)生活，不僅學(xué)到了實(shí)用的技術(shù)，還懂得了電子行業(yè)近年來(lái)的發(fā)展、需求還有我將來(lái)努力的方向。 0x0F)//00001111 define CLR_RST P5OUTamp。=~BIT0。 define SET_L P6OUT|=BIT1。 //切換電容電感檔，默認(rèn)是電感檔 define CLR_RES12 P6OUTamp。=~BIT4。//系統(tǒng)時(shí)鐘初始化 void Init_Port()。//獲取頻率 void key_scan()。//Up 鍵與 Down 鍵值的計(jì)數(shù)值，根據(jù)此數(shù)值，選擇進(jìn)入的三級(jí)菜單的哪一個(gè)，電阻，電容，電感 static unsigned char flag=0。//計(jì)數(shù)器中八位 低八位的數(shù)據(jù) unsigned long f。//電感高檔 參考電感 ,參考電容 4720pF float L_LLow=140,C_LLow=502。 //電阻默認(rèn)高檔時(shí)基準(zhǔn)電阻值 unsigned int Full_scale = 33440。//I/O 口出始化 InitBhTimerB()。//打開(kāi)全局中斷 CLR_RES12。 } } /***********************定時(shí)器 B 中斷函數(shù) **************************/ pragma vector=TIMERB0_VECTOR __interrupt void Timer_B (void) { flag++。 //高檔位標(biāo)志位 while(1) { getfrequece()。//液晶初始化 Draw_PM(picture1)。 //系統(tǒng)初始化 Init_clk()。//電容低檔 參考電感 ,參考電容 float Lx,Cx,Rx。//100ms 頻率存取空間 unsigned long Fre,F。 unsigned char timer,i=0。//按鍵處理函數(shù) unsigned char Ok_Back_count=0。//初始化 timerB void GoBhTimerB(unsigned char doit)。 //檔位切換， 低 為 電阻 ， 高 為 電感電容 void Init_sys()。 define SET_RES12 P6OUT|=BIT3。=~BIT2。 //切換電容檔位，默認(rèn)電容低檔位 39 define CLR_L P6OUTamp。 define SET_RST P5OUT|=BIT5。 再次向柴老師及關(guān)心實(shí)驗(yàn)室的所有老師和熱心幫助我的同學(xué)們表示衷心的感謝！ 35 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) —— 模擬部分（第四版） .北京： 高等教育出版社 ， 2021. [2] 劉樹(shù)林 .低頻電子線路 .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. [3] 侯伯亨 .VHDL 硬件描述語(yǔ)言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì) .西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2021. [4] 童長(zhǎng)飛 . C8051F系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)與 C語(yǔ)言編程 .北京 ： 北京航空航天大學(xué)出版社 ，2021. [5] 潘松，黃繼業(yè) .EDA 技術(shù)實(shí)用教程（第二版） .北京：科學(xué)出版社， 2021. [4] 黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程 .北京： 電子工業(yè)出版社 ， 2021. [6] 江漢秀 . 可編程序控制器原理及應(yīng)用 .西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2021. [7] 于慶廣 .可編程控制器原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京： 清華大學(xué)出版社 ， 2021. [8] Keil Cx51 單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程與μ Vision 2 應(yīng)用實(shí)踐 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [9] 張毅剛，彭喜元，姜