【正文】 5110指令格式分為兩種模式如圖 。 30 、 測試方案 將待測的電阻、電感、電容先由高頻導納電橋測量并記錄其精確值， 再將待測元件接入本設計的 RLC測量儀。 圖 測量時液晶顯示 、電阻測試 在測試前將每個 電阻元件 0R 經高頻導納電阻測量其精確值，然后再由系統(tǒng)進行調試測量得出電阻值 1R ， 再進行誤差分析誤差值 α為 %100||001 ??? R RRα () 設計采用了八個標準電阻檔位， 其它檔位間距相應減小， 測量結果更加精確。 如 將精確 10nF 的 電容 接入 測量 系統(tǒng) 結果顯示如圖 所示。 電感測量數據表 。能用普通的鋰電池進行供電，實現(xiàn)了便攜式設計。 可以使用更高精度的正弦波發(fā)生器產生標準的正弦波，后續(xù)的測量電路和相敏檢波 電路信號的效果會更好，如果能同時改用更高位的 AD代替MSP430G2553單片機內部 AD為 10位 會有 更佳的效果。從前期的選題，收。掌握了整個硬件、軟件的開發(fā)及系統(tǒng)調試流程，提高了動手能力。 采用 MSP430G2553作為微處理器控制整個系統(tǒng)進行。但在是整體測試上達到設計要求。雖然測量精度有所不同，但整體在5%以下，達到設計要求。電阻 測量數據如表 。 、測試結果及分析 在整個測試過程中，系統(tǒng)測試數據將自動分辨從 Nokia5110液晶顯示出來。如果 D/C置為高，為數據字節(jié)，同時接下來的字節(jié)將存儲到顯示數據 RAM。在水平尋址模式 (V=0)， X地址在每個字節(jié)之后遞增 ,經最后的 X地址 (X=83)之后， X繞回 0， Y遞增到下一行的地址。 val1=val1+a。 //等待轉換結束 a=ADC10MEM。ADC10BUSY)。 圖 ADC10轉換過程圖 圖 ADC10模塊的 結構 框 圖 28 ADC10初始化設置實例程序如下 : void ADC10_init(void) { ADC10CTL0|=ADC10ON+MSC+ADC10SHT_2+SREF_0。只有在 ENC=0時， ADC10的控制為才可以被改變，所以在進行轉換之前 ENC位必須設為 1。 具有多路外部輸入通道，可選時鐘源，自動存儲轉換結果的數據轉換控制器。模塊的 結構 框 圖如圖 。 26 __delay_cycles(10000000)。 Nxr=val1509。=~G。//延時 1s等待 輸出穩(wěn)定 ADC10_sample()。=~F。 __delay_cycles(10000000)。=~F。整個測量過程檔位轉換實例程序如下所示 ,測量四個狀態(tài)參數。 由真值表可以 開關接通哪一通道，可由單片機編程控制 3位地址碼 ABC來決定。 //不要中斷定時中斷 } 圖 定時器 A結構圖 、 測量狀態(tài) 控制軟件設計 本設計采用了兩種模擬 開關 CD4051和 CD4053， 通過單片機編程控制開關的通與斷實現(xiàn)整個測量過程的進行。 23 定時器 A產生 PWM波的實例程序如下 ； void TA1_init(void) //1MHZ PWM波 輸出 { TA1CCR0=7。配置捕獲比較控制 寄存器 TACCTL1使定時器 A處于輸出模式，各輸出模式配置后輸出波形如圖 。 DCOCTL = CALDCO_8MHZ。 系統(tǒng)時鐘設計實例程序如下所示。 這些時鐘可以在指令的控制下 寄存器相應功能的 打開和關閉， 由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產生 CPU 和各功能所需的時鐘 從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。通過配置相應的寄存器就能使用想要的系統(tǒng)時鐘。據此值，單片機進行四則運算求出待測值。因為 采用的是雙 π/4脈沖積分檢相原理 ，所以 兩路濾波器出來的差模信號才是對應被測電壓在坐標軸上的投影值，經過差分運放再次放大。 圖 雙 π/4脈沖積分鑒相原理圖 由雙 π/4脈沖積分鑒相可推導出測量電壓在 x軸方向的投影為 ? ? ? ?? ? ? ?0000 c o s2c o sc o s2 ???? πATAI ??? () 在虛軸方向上的投影為 18 ? ? ? ?? ? ? ?000 s i n2s i ns i n22 ??? ππ ATATQ ????? () 相敏檢波電路圖如圖 。相敏檢波有 由 模擬開關組成，控制模擬開關 開 與斷 ，即 0176。 xU 和 SU 分別被差分放大器放大后 ，便通過開關輸入到放大器進行再次放大，放大器的增益可通過 選擇 模擬開關 不同的工作方式加以控制。此電路的基準電阻由八個檔位構成 用來改變測量量程 ，分別為 、 100Ω、 500Ω、 、 10KΩ、 50KΩ、 220KΩ、 680KΩ， 16 各個 電阻之間基本相差 5倍關系，測量電阻 XR 的范圍與各當為基準電阻 R的關系為 RRRX 2552 ?? () 這樣提高了換擋的精確度，使個器件的測量 達到正確的檔位上去。儀表運放 INA128放大待測原件上的差分電壓和基準電阻上電壓。用電壓跟隨器作為緩沖級，以加強對后面電路的驅動能力。 Q Q Q Q4四個三極管工作在開關狀態(tài)， MSP430單片機 可控制二階低通 RC無源濾波器的截至頻率。 MAX293是在截止頻率可控的八階巴特沃斯濾波器。 電路中電容 C2 C2 C2 C29 是濾除芯片 74HS390 和74HC164 的電源紋波。 74LS390 可實現(xiàn) 2 分頻、 5 分頻、乃至 100 分頻的任何累加倍數的周期長度 ,邏輯圖如圖 所示。 正弦波作為前端測試電路的激勵信號，根據 自由軸法測量 阻抗的 相關計算 ，選擇是否放大基準電阻和被測電阻兩端的電壓，將放大到合適范圍內的電壓信號進行相敏檢波， 然后通過 ， MSP430單片機進行 A/D采樣存儲經過微處理器的四則運算，即可求出最后的待測參數 。功耗超低，可用電池供電， 實現(xiàn)便攜式設計。 在實時時鐘模式下，可達 A ，在 RAM保持模式下，最低可達 A， 另外， MSP430系列單片機的 中斷 源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。內部結構圖如圖 所示。 方案一乘法 型 D/A鑒相前端的直流容易產生漂移，乘法器中的直流也會產生漂移，造成的噪聲處理和濾波都很麻煩所以不選乘法型D/A鑒相。 同時由模擬開關選擇不同 ,控制運算放大器 OPA704的工作方式 ， 實現(xiàn)運放工作在跟隨狀態(tài) ， 還是構成 同相輸入比例運算電路 實現(xiàn)放大作用 。 同時 儀用放大器 還具有 線性誤差小 輸入阻抗高等特性， 為精確測量電路提供了保障。 綜合考慮后我們選擇方案二。單片機利用 AD 8 進行數據采集運算，判別基準檔位選擇，達到最佳效果，可實現(xiàn)自動檔位選擇，實現(xiàn) RLC高精度自動測量。 由 于鑒相器要求被測信號與基準信號的頻率相同，同時兩個信號相互正交 (相 位相差 90176。故選擇方案二。如定時器 A最多擁有 3個捕獲、比較器可支持捕獲、比較功能、 PWM輸出和定時器功能。 數字波形存儲器可由 FPGA芯片內嵌的 ROM進行波形數據存儲，在 FPGA地址變量的尋址下， ROM輸出按正弦規(guī)律變化的數字量。 iN 是 iU對應的數字量。相位關系，以 得到預期的 坐標軸上 投影分量，由 A/D轉換器變成數字量經接口電路送到 微處理器 系統(tǒng)中存儲，經過 微處理器的 四則運算，即可求出最后的待測參數。則分別測出 XZ 和 SZ 兩端的電壓相量 XU 和SU ，便可通過計算得到待測阻抗 SSSXX UjUU jUUZUUU 43 21 ????? () 其中 XU 的大小反映了流經被測阻抗 XZ 上電流相量 XI 的大小。 方案論證與選擇 、系統(tǒng)總體方案 伏安法是 RLC自動測量最經典的方法之一，它的測量原理來源于阻抗的定義。針對實際應用需求，將多個不同功能的 模擬電路 、 數字電路 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。 矢量 自由軸法可將復數變換成是實數的計算。 ② 諧振法： 要求較高頻率的激勵信號，一般不容易滿足高精度的要求。 RLC 測量方法各自有著不同的優(yōu)缺點，根據實際需要選擇適合的設計方法。 設計者往往不選這種設計方法?，F(xiàn)在設計者們采用數字信號處理的方法逐漸替代了傳統(tǒng)模擬測量信號相位、頻率、幅度信息，降低了模擬器件的使用量和系統(tǒng)復雜程度，便于智能化控制。 如高頻 LCR數字電橋，該產品是一種高準確度，寬測試范圍的 LCR測量儀，有液晶顯示屏，全中文菜單。無論是日常生活乃至航空航天和軍事領域高端科技領域，電子技術的應用均日益深入。 關鍵字 ： 自由軸； RLC； MSP430G2553； 低功耗 Abstract: This paper is based on vector free shaft method of RLC measuring instrument design. Use of low power consumption MSP430G2553 SCM and Nokia5110 liquid crystal display measurement resistor, capacitor, inductor and related auxiliary variable. This system is posed of homemade power supply, the reference phase generator, sine wave generator, leads the measurement circuit, the amplification circuit, phasesensitive detection circuit and MSP430G2553 minimum system position. The MSP430G2553 SCM PWM output function and internal 10 AD respectively square wave signal generation and AD data acquisition. Lead measurement circuit by very standard resistance and high precision instrument opamp position, through the singlechip II microputer and analog switch can automatically choose corresponding standard resistance grades and amplification control, make the small impedance signal can accurate sampling, the realization of automatic measurement. The system adopts double π / 4 pulse integral phase theories, bined with vector free shaft method improves the RLC the accuracy of measurement. Key words: Free shaft。該系統(tǒng)由自制電源、基準相位發(fā)生器、正弦波發(fā)生器、前置測量電路、放大電路、相敏檢波電路與 單片機 最小系統(tǒng)等構成 超低功耗 。 放大電路方案論證 ................................................................................ 9 相敏檢波方案論證與 選擇 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 Abstract .......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。對論文的研究做出重要貢獻的個人 和集體均已在文中以明確的方式標明。除文中已經注明引用的內容外，論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的成果。 關鍵字 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 基準相位發(fā)生方案 論證與選擇 ............................................................ 7 前置測試電路 方案論證 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 采用 的是 超低 功耗 MSP430G2553單片機和 Nokia5110液晶顯示測量電阻、電容、電感及相關輔助變量。系統(tǒng)采用雙