【正文】 11) 上式表明，定時計數(shù)法宜用在被測頻率較高的場合。 b. 設(shè)定 T0的定時中斷時間 t并允許中斷，將 T1清 0。 f9g10e1d2K3c4DP5b6a7K8 （ a） a b c d e f g dpC O M （ 3 .8 ） (b) a b c d e f g dpC O M （ 3 .8 ） (c) 圖 38 數(shù)碼顯示管 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 4 軟件設(shè)計 主程序流程圖 初始化 開始 調(diào)用電阻測量模塊測量電阻 刷新顯示 測量電阻 ? 測量電容 ? N N Y Y 調(diào)用電感測量模塊測量電感 調(diào)用電容測量模塊測量電容 圖 41 主程序流程圖 不管是電阻、電容還是電感，都是轉(zhuǎn)為頻率后再測量 的，因此頻率或周期的測量是本軟件的核心，其精度會直接影響到本測試儀 的精度。一英寸以下的 LED數(shù)碼管內(nèi)，每一筆段含有一只 LED 發(fā)光二極管，導(dǎo)通壓降為 到 ；而一英寸及以上 LED 數(shù)碼管的每一筆段由多個 LED發(fā)光二極管以串、并聯(lián)方式連接而成，筆段導(dǎo)通電壓與筆段內(nèi)包含的LED發(fā)光二極管的數(shù)目和連接方式有關(guān)。 (b) 讀片外 RAM MOVX A, DPTR ① 操作碼 (MOVX)地址送 P0、 P2口，鎖存低 8位地址； ② CPU讀指令碼，譯碼，發(fā)控制命令； ③ 操作數(shù)地址 ( 存于 DPTR中 )送 P0、 P2 口，鎖存低 8位地址； ④ 讀 RAM中操作數(shù)（低有效），送至 A。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 4 指令時序 單字節(jié)單周期指令時序：一個機器周期完成一條指令，讀一次操作碼。 2 機器 周期 實現(xiàn)特定功能（如一條指令）所需時間。 (g) 端口 0～ 3鎖存器（ P0～ P3） : 地址： 80H,90H,AOH,BOH. (h) 串口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF(Serial Data Buffer)： 地址： 99H (i) 其它控制寄存器： 中斷優(yōu)先 IP，中斷允許 IE，定時器方式 TMOD，定時器控制 TCON，串口控制 SCON，電源控制 PCON等 6個。 16 位寄存器，為 CPU提供當(dāng)前待取指令的地址。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 表 37 MCS51堆棧特點 堆棧特性 MCS51 8086 內(nèi)部 /外部 內(nèi)部 外部 堆棧指針位數(shù) 8 位 16 位 操作方式 單字節(jié)操作 字操作 堆棧方向 上堆式 入棧 SP+1，出棧 SP1 下推式 入棧 SP2，出棧 SP+2 棧指針復(fù)位狀態(tài) 07H(建議設(shè)置為 60H) (e) 數(shù)據(jù)指針 DPTR(Data Pointer)： 16位寄存器，由兩個八位寄存器 DPH（ 82H）和 DPL（ 83H）組成。復(fù)位后 SP＝ 07H，占用了通用寄存器堆Rn 的位置。 RS RS0：當(dāng)前工作寄存器組編號值，可在程序中設(shè)定。 Ac：半進(jìn)位標(biāo)志。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 表 36 RS RS0對工作寄存器的選擇 RS RS0 R0～ R7 組號 地址 00 1 00H～ 07H 01 2 08H～ 0FH 10 3 10H～ 17H 11 4 18H～ 1FH 2 專用寄存器 SFR （ a） 累加器 A（ Accumulator）：地址 EOH,運算指令的目標(biāo)寄存器，存放操作數(shù)和運算結(jié)果：也是用于訪問外部存儲器的唯一寄存器。 單片機內(nèi)定時 /計數(shù)器屬于可編程部件，除了加法計數(shù)器（部分單片機芯片采用減法 計數(shù)器 ）外，尚有工作方式控制寄存器， 一般具有如下特點： 1工作方式寄存器。 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)如下表 35 所示： 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 表 35 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模 式 程序存儲器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) (5) 定時 /計數(shù)器 在單片機 應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要對外部脈沖進(jìn)行計數(shù)或者每隔特定時間執(zhí)行某一操作，因此定時 /計數(shù)器是單片機控制系統(tǒng)重要的外設(shè)部件之一，幾乎所有的單片機控制系統(tǒng)均有一個到數(shù)個定時 /計數(shù)器。其二是通過硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止需要注意的是，當(dāng)硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時， CPU 通常 是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機器周期 (24個時鐘周期 )有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端口。此時，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。 IDL.是空閑等待方式，當(dāng) 39。 10pF 圖 37 振蕩器電路圖 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 由于外部時鐘信號是通過一個 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。采用外部時鐘的電路如圖 。對外接電容 C1, C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 30pF177。 ? XTAL1： 振蕩器反相放人器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。欲使 CPU 僅訪問外程序存儲器 (地址為 0000HFFFFH)， EA端必須保持低電平 (接地 )。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程 序時，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。作輸入端時，被外部拉低的 P3口將用上拉電陽輸出電流 (IIL)。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 (如執(zhí)行 MOVX RI指令 ) 時， P2口線上的內(nèi)容 (也即特殊功能寄存器 (SFR )區(qū)中 R2寄存器的內(nèi)容 )，在整個訪問期間不改變 Flash編程或校 驗時， P2亦接收高位地址和其它控制信號 。 Flash編程和程序校驗期間， P1接收低 8位地址。在 Flash編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。利用單片機實現(xiàn)的有利條件是價格便宜，而且容易實現(xiàn)便于修改。由于單片機的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)都是按工業(yè)控制要求設(shè)計的，常用于工業(yè)的檢測、控制裝置中、因而也稱為微控制器（ MicroCotroller）或嵌入式控制器（ EbeddsedController）?，F(xiàn)在人們可以把 CPU、存儲器、 I/O 接口等功能部件都集成長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 到，一塊芯片上。此外， CD4051還設(shè)有另 外一個電源端 VEE，以作為電平位移時使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS電路所提供的數(shù)字信號能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá) 15V的交流信號?，F(xiàn)將常用的模擬開關(guān)集成電路的型號、名稱及特性列入表 32中。 當(dāng)選通Ｅ為 0時，而輸人端Ａ為０時，則 S2端為 1， S1端為０，這時ＶＴ 1截止， VT2導(dǎo)通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當(dāng)于輸人端和輸出端接通。模擬開關(guān)在電子設(shè)備中主要起接通信號或斷開信號的作用。 與測量電阻的過程相似，通過標(biāo)準(zhǔn)電容的測量可以得到基準(zhǔn)點 ? ?00,TC ， ? ?11,TC ??? ?nn TC, ，當(dāng)測量未知電容 xC 得到相應(yīng)的脈沖周期為 T時，有 )(11 iii iiix TTTT CCCC ????? ?? （ 3） 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 32 測量電容 Cx的 RC 振蕩電路 測量電感 Lx的電容三點式振蕩電路 如圖 8所示，在電容三點振蕩電路中， C C2分別采用 1000pF和 2200pF的獨石電容，其電容值遠(yuǎn)大于晶體管極間電容，可以把極間電容忽略。 為了避免直接采用式 (1)來計算時由于某種原因引起的非線性誤差 ,本設(shè)計 引入了直線插值算法 ,做法如下： 用本設(shè)計 去測量標(biāo)準(zhǔn)電阻 R0、 R1?? Rn，記下測得相應(yīng)的周期 T0、 T1?? Tn，得到基準(zhǔn)點（ R0， T0）、（ R1， T1）??（ Rn， Tn），則有 bkTR ii ?? (i=0,1,?? n) 測量未知電阻 Rx時，測得的周 期為 T，若 1??? ii TTT ,則 bkTR ii ?? bkTR ii ?? ?? 11 bkTRx ?? 聯(lián)立以上三式，得 )(11 iiiiiix TTTT RRRR ??????? （ 2） 用式（ 2）計算 Rx時，結(jié)果與電路中的元件參數(shù)無關(guān)，這樣可以避免電路元件帶來的誤差。 基于以上，我們選擇第二種方案。 方案二 利用振蕩器把電子元件的集中參數(shù) R、 C、 L轉(zhuǎn)換成頻率信號， 通過模擬開關(guān)輸入， 然后通過單片機的計數(shù)和運算求出 RLC的值，最終在顯示器上顯示出來。 圖 23 伏安法測量電阻原理圖 圖 24 萬用表測量電阻原理圖 以上各種方法都難以實現(xiàn)智能化，因此沒有被本設(shè)計 采用。分別用電流表和電壓表測出通過電阻的電流和電壓，根據(jù)公式 R=U/I求得電阻。它可以在工作頻率上進(jìn)行測量，使測量的條件更接近使用情況。根據(jù)平衡條件及一些已知的電路參數(shù)就可以求出被測參數(shù)。 以課題設(shè)計 的用途來說，精度高，穩(wěn)定性好，體積小、隨身攜帶性強、重量輕巧 的系統(tǒng)更適用于各領(lǐng)域測試的需求 。 課題的范圍 依據(jù)不同的劃分依據(jù)，可以將課題的范圍劃分為如下幾種： 以課題涵蓋的知識分類來說，課題涉及到 模擬電子學(xué)、數(shù)字電子學(xué)、單片機等學(xué)科，各學(xué)科的交織在一起，各自完成 著各自的功能，再有機的整各在一起，就形成了一個完整的具備 RLC測試 功能的系統(tǒng)。 經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的信號要經(jīng)過計數(shù)和運算才能得到我們所需要的數(shù)值，這就需要我們根據(jù)需要利用 8051 單片機進(jìn)行編程，同時這個 程序?qū)φ麄€系統(tǒng)也起著控制作用。 在設(shè)計中要把電子元件的集中參數(shù) R、 C、 L轉(zhuǎn)換成頻率信號，而實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的原理分別是 RC震蕩和 LC三點式振蕩。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 測量精度： +5% 用 4位數(shù)碼顯示器，顯示測量數(shù)值，并用發(fā)光 二極管分別指示所測原件的類別和單位 。 課題設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一個帶數(shù)字顯示的電阻， 電容 和電感 測試儀。 本設(shè)計 是基于 8051單片機控制的智能 RLC 測試儀，利用單片機對 R、 L、 C 的參數(shù)進(jìn)行測量，可以充分利用單片機的運算和控制功能，方便地實 現(xiàn)測量，使測量精度得到提高。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，軟件技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測試?yán)碚?、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢，設(shè)備的性能，價格，發(fā) 展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。 27 附 錄 21 頻率的測量方法和誤差分析 19 4 軟件設(shè)計 5 測電阻 RX的 RC 振蕩電路 2 方案二 1 擬解決關(guān)鍵問題 本設(shè)計通過插值算法使測量結(jié)果精度得到了有效的提高，同時通過數(shù)字慣性濾波法避免