【正文】 守達等 .自動測試系統(tǒng) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021. [10] 江思敏 . Protel 電路設計教程 .北京 ： 清華大學出版社 ， 2021. [11] 全國大學生電子設計競賽組委會 .全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編 .北京： 北京理工大學出版社 ， 2021. [12] 周潤景等 .基于 Quartus II 的 FPGA/CPLD 數字系統(tǒng)設計實例 .北京： 電子工業(yè)出版社 ， 2021. [13] 何希才 .新型實用電子電路 400 例 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [14] 吳大正 .信號與線性系統(tǒng)分析 .北京： 高等教育出版社 ， 1997. [15] 丁玉美 .數字信號處理（第二版） .西安： 西安電子科技大學出版社 ， 2021. [16] David M and RF Design of Wireless Wiley amp。老師們每年寒暑假都陪我們在學校一起努力全國或者省級電子競賽，不分日夜的 為 我們指導，給我們創(chuàng)造一切可能的條件。 34 致謝 這次畢業(yè)設計能夠 順利 的完成得特別感謝我的導師柴老師，感謝他創(chuàng)辦的實驗室為我們搭建的平臺，還有這幾年學習過程中幫助過我的老師和同學。如果使用單片機自帶的 AD 轉換器時，單片機的電源紋波也得保證在十毫伏以下，否則會影響單片機 AD 的轉換精度。比如，以前不關注電源的質量以及紋波大小，用萬用表電壓檔測量之后感覺電壓符合就拿來用了，卻不知道電源紋波對電路影響。而在這之前基本都沒有接觸過這些東西，在制作過程中也遇到了不少問題，比如運放選型就是一個頭疼的問題，運放的種類有很多，參數也各不相同，需要對照芯片的數據手冊選出自己需要的型號。在硬件方面，采取將信號敏感部分的電路加屏蔽盒的措施，然后電源部分加入 π 型濾波器濾除紋波干擾，并且得到了穩(wěn)定的直流電壓。測量時，先將待測元件用標準工具比如數字萬用表等測量出來，然后用本系統(tǒng)進行測量，最后計算出誤差 電阻測試 數據 表 61 所示數據是通過標準數字電橋測量的電阻值與本系統(tǒng)測量的電阻值對比。圖 所示為 79XX 內部結構圖： 27 圖 三端穩(wěn)壓芯片 79XX的內部框圖 本系統(tǒng)利用三端穩(wěn)壓芯片所設計的電源電路原理圖 圖 所示電路為本系統(tǒng)自制電源的原理圖，該電路可以實現輸出 177。圖 所示為 X78XX 的內部框圖 ： 圖 三端穩(wěn)壓芯片 X78XX 的內部框圖 79XX 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定負 電壓 輸出的三端集成穩(wěn)壓器，除輸入電壓和輸出電壓均為負值外，其他參數和特點與 78XX 系列集成穩(wěn)壓器相同。它有一系列固定的電壓輸出，應用非常的廣泛。其次，焊接和布線對電源質量也有很大關系。 15，我們選擇了線性三端穩(wěn)壓芯片 7805/790 7817815/7915 來構成電源電路核心。 24 圖 電容、電感測量電路完整原理圖 25 圖 電容、電感測量電路 輸出的方波脈沖 系統(tǒng) 電源電路 設計 電源電路的基本要求 本系統(tǒng)中使用了 LM311， OP07 等運算放大器構成了放大電路和跟隨電路。此靈活性使之可以驅動 DTL、 RTL、 TTL 或者 MOS 邏輯。接下來通過單片機和計數器就可以實現對電容 、電感元件 的測量任務。圖 ADVFC32 的實際輸出波形 22 圖 ADVFC32實際輸出的波形圖 電容 、電感 測量電路 電容 、電感 測量原理介紹 電容和電感會構成震蕩電路，而震蕩頻率只和電容值和電感值有關 ， 它們之間的關系為：LCF ?2 1?。 具有良好的線性度，工作頻率可達 500KHz。相關計算如下： 00 URR RU x xx ?? ? xxx UU RUR ??00 (1) 其中 0U 是已知電壓 ， VU 100 ? 。在此，我們使用了一片 ADVFC32芯片， 利用精密電阻搭成的電阻網絡將被測電阻阻值的變化量變成 010(V)的電壓變化，該電壓經過運算放大器 OP07 跟隨后接入 ADVFC32 的電壓控制端， ADVFC32 會輸出 一個 頻18 率隨控制電壓線性變化的脈沖波， 脈沖波頻率的范圍是 038（ KHz）。原理圖如圖 所示： 17 圖 24位計數器原理圖 4 模擬電路設計 正如之前所說的一樣，檢測儀的 測量 精度是最重要的， 然而檢測儀的測量精度完全取決于硬件電路的特性。 74LS393 芯片最大工作頻率可以到達 35MHz，完全滿足本系統(tǒng)的需求，而且使用外部計數器可以大大降低單片機的 工作 負擔， 增加工作效率。 和按鍵相連的單片機端口都用一個 10K 電阻拉高，可以保證在沒有按鍵按下時單片機端口有穩(wěn)定的電平。圖 ： 圖 并口調試接口 電路 128 64 液晶顯示器 128 64 液晶簡介 HS1286415 系列中文圖形液晶模塊的特性主要由其控制器 ST7920 決定。 MSP430F149 單片機 外圍配備了兩個無源晶振，一個 8MHz，一個 32768Hz。 9 圖 MAX232串口通信電路 復位電路 復位電路的作用是實現單片機的異步復位，當單片機 程序 運行時發(fā)生死機，或者系統(tǒng)需要重啟時，可以按下復位按鍵，單片機復位后 PC指針將指向程序最開始的地方。 圖 電源電路 串口通信電路 該電路的主要功能是實現 TTL電平和電腦 RS232 之間的轉換。 單片機的最小系統(tǒng)的 電源電路 電源電路 以 三端穩(wěn)壓芯片 ，將輸入的 5V電壓穩(wěn)定到 供單片機及外圍芯片使用 。 外圍模塊：經過 MAB、 MADB、中斷服務及請求線與 CPU 相連。這樣可以提高指令執(zhí)行 速度和效率，增強了 MSP430F149 的實時處理能力。其中芯片中的比較器和定時器是工業(yè)儀表、計數裝置和手持式儀表等產品設計中的理想選擇。 MSP430 系列的 CPU 采用 16 位精簡指令系統(tǒng)，集成有 16 位寄 MSP430F149 單片機 按鍵 電容、電感 測量電路 頻率計數器 量程切換 待測電容 或電感 128 64 液晶 電阻測量電路 量程切換 待測電阻 6 存器和常數發(fā)生器，發(fā)揮了最高的代碼效率。 經過分析，該系統(tǒng)的重點和難點在于測量電路的精確性和穩(wěn)定性，測量精度完全取決于測量電路的特性，所以我們決定使用標準精密電阻電容作為標稱元件，用它們和實5 際待測元件進行對比計算，從而得到被測元件的實際值。轉換后的各路方波脈沖經過繼電器選擇后進入 24 位二進制計數器模塊，在單片機定時器的控制下，計算出檢測到方波脈沖的頻率。 電阻測量的核心芯片是 ADVFC32，該芯片功能是將電壓的變化轉換為隨電壓線性變化的頻率的變化。按鍵控4 制、 128 64 寬屏液晶顯示測量結果，操作簡便，一目了然。這是一個綜合性挺強的題目，主要考察學生的數?；旌想娐返脑O計。 LM311 和電容電感配合組成的震蕩電路最高震蕩頻率可達 4MHz，所以可以測量很寬范圍內的電容值和電感值。把電子元件的集中參數 R、 L、 C 轉換成頻率信號 f，然后利用單片機計數后在運算求出 R、 L、 C的值， 并送顯示，轉換的原理分別是 RC 震蕩和 LC三點式震蕩。 在兩個指定電壓下，能夠獲得兩個獨立的半平衡。 當改變電位計 x 的位置時，就可得到半平衡電橋。電阻的參數主要是電阻值，電容的 參數包括 :電容值、損耗系數，電感的參數包括 :電感值、品質因素。然而萬用表有一定的局限性，比如：不能夠測量電感， 而且 容量稍大的電容也顯得無能為力 。測量時，只需將 待 測元件引腳夾在測試儀 的輸入端，用按鍵操作需要測量的參數，便可以 很快 測出被測元器件的參數，簡便易用。 本次設計的思想是基于以上原因提出來的。所以，現在大多數高校都開設與電子類相關的專業(yè)及課程，為社會培養(yǎng)大量的電子行業(yè)的人才。這個 現象 帶來的 直接結果是電子行業(yè)方面的人才需求 不斷增多。所以制作一種簡便的電容電感測量儀顯得尤為重要， 方便電路設計人員或者高校 電子類專業(yè)的學生 測量電路中需要用到的電容及電感的具體值。 系統(tǒng)使用按鍵 設置及選擇 系統(tǒng)參數，使用 128 64 液晶 屏作為顯示部分，使用繼電器 完成自動 量程 轉換 ， 實現了全自動化測量。s MSP430F149 16bit ultralow power microcontroller for the control of the core, with the necessary external circuit resistance, capacitance and inductance parameters were measured. The basic principle of the system is resistor, capacitance values, changes in inductance are converted square wave pulse frequency conversion, frequency measurement using the counter to do after the operation through the microcontroller, and finally calculate the device under test and display various parameters In the 128 64 LCD screen. Use buttons to set the whole system and selection of system parameters, using 128 64 LCD screen as the display part of the range using the relay automatically switches to achieve a fully automated measurements. Measurement, the measured ponents simply caught in the tester pin input, with the key operation parameters to be measured, we can easily measure the parameters of the tested ponents, easy to use. Experimental results show that the system is stable and high accuracy. 3 Key words:MSP430F149 Microcontroller, Resistance Measurement, Capacitance Measurement ,Inductance Measurement Type of thesis: Applied I 目錄 1 緒 論 ................................................................................................................................................................. 1 ............................................................................................................. 1 ........................................................................................ 1 平衡電橋法測量原理 .............................................................................................. 1 利用 NE555芯片和電容電感組成的震蕩電路測量原理 ............................................. 2 利用運算放大器 LM311及外圍組成的震蕩電路測量原理 .......................................... 2 本系統(tǒng)實現的的功能和指標 .............................................................................................. 3 2 系統(tǒng)設計和分析 ......................