【正文】 讀數(shù) 相對誤差﹪10Ω 100Ω 1KΩ 1000Ω 1MΩ （2）電容的測量電容的一組測量數(shù)據(jù)如下表 所示：表 電容測量電容標(biāo)值 本儀表讀數(shù) 相對誤差%100pF 1000pf 10000pf （3）電感的測量電感的一組測量數(shù)據(jù)如下表 所示：表 電感測量電感標(biāo)值 本儀表讀數(shù) 相對誤差%100uH 1mH 2（4）系統(tǒng)誤差分析相對誤差計(jì)算公式 ： 10R??萬 儀萬由表可知當(dāng)測量元件參數(shù)過大或過小時(shí)測量誤差將隨之增大，通過分析知，本設(shè)計(jì)采用的是諧振頻率法測量元件，當(dāng)元件參數(shù)過大時(shí)其諧振頻率較小，反之，其諧振頻率較大，由于振蕩電路產(chǎn)生的頻率不太穩(wěn)定，而程序中的參數(shù)都是基于理論值的，最后通過幾個(gè)測量將程序中的數(shù)據(jù)處理參數(shù)矯正，但是只能通過取點(diǎn)式的找?guī)讉€(gè)特殊值，所以參數(shù)的設(shè)定不能做到很精確，加之單片機(jī)的性能所限，頻率過低或過高時(shí)測量精度將隨之降低，同時(shí)系統(tǒng)中各元件自身的精度也將影響該儀器的精度。TR0=1T1 開始定時(shí)T0 開始計(jì)數(shù)NY圖 測頻部分流程圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁 共 47 頁4 系統(tǒng)安裝與測試 系統(tǒng)安裝 首先按照一般的設(shè)計(jì)步驟，現(xiàn)在軟件里面仿真，仿真成功后再做出實(shí)物驗(yàn)證、調(diào)試 [10]。定時(shí)器計(jì)數(shù)器以中斷的方式工作，定時(shí)時(shí)設(shè)置 40us 時(shí)發(fā)生中斷，這樣中斷 250 次剛好是 1S，此時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷值就是當(dāng)前 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 20 頁 共 47 頁所測得的頻率值。測頻法： 測頻法就是將被測信號加到計(jì)數(shù)器的輸入端，計(jì)數(shù)器在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 Tt 內(nèi)進(jìn)行技術(shù)所得的計(jì)數(shù)值 N1 與被測信號的頻率 fx 有如下關(guān)系： fx=N1/Tt如果我們選擇 Tt=1S 那么計(jì)數(shù)值 N 就是所測頻率值。(2) 顯示部分： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁 共 47 頁采用動(dòng)態(tài)掃描方式，P0 口送段選，P2 口送位選，循環(huán)顯示結(jié)果。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁 共 47 頁3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體流程圖總體軟件流程圖如下：定時(shí)器初始化 L測試C測試R測試按鍵分析設(shè)置狀態(tài)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理顯示開始有鍵按下YN圖 軟件總流程圖軟件部分采用 C 語言編寫，程序簡單明了。 口為定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 口主要接受頻率信號，這里 T1 口工作為計(jì)數(shù)方式。6)全雙工串行口：內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。2)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁 共 47 頁RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。單片機(jī) P0 口接數(shù)碼管段選端，P2 口接位選端。當(dāng) INH 輸入端=“1”時(shí)所有通道截止，二位二進(jìn)制輸入信號選通四對通到中的一通道。在此采用模擬開關(guān) 8 選 1 的多路模擬開關(guān) CD4052 做為 3 路通道作選擇。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 12 頁 共 47 頁，所以必須采用分頻電路具體參數(shù)如圖 所示。VR 波形及最終輸出波形如圖 所示。當(dāng) V(6)=1/3VCC 時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)。通電后，Lx 中的電流不能突變，R1 和 Lx 中的流從無到有，Lx 中的磁通也隨之變化，從而產(chǎn)生變化的電動(dòng)勢。電路具體參數(shù)如圖 所示。由于已在電阻原理部分推導(dǎo)出輸出脈沖頻率為： )2(ln1RCxf??? 所以待測電感為： )(l21f所以只要已知 RR和頻率就能計(jì)算出電容的值。圖 整形前后仿真波形由于單片機(jī)的晶振頻率為 12M 所以單片機(jī)能識別的頻率信號上限為 500kHz，而在 10Hz 到150kHz 的范圍內(nèi)反應(yīng)最靈敏，精度最高，所以設(shè)計(jì)中參數(shù)要合理讓頻率落在 10Hz 到 150kHz 的范圍內(nèi)。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔?[4]。Uc 按指數(shù)規(guī)律下降,當(dāng)Qx 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁 共 47 頁Uc2/3Vcc 時(shí)比較器 A1 輸出由 0 變?yōu)?1，RS 觸發(fā)器的 = =1，Q 的狀態(tài)不變， 的狀態(tài)仍為DRSCU低電平。當(dāng) 上升到 1/3Vcc 時(shí)，A2 輸出由 0 翻轉(zhuǎn)為 1，這時(shí) = =1，RS 觸發(fā)順CC保持狀態(tài)不變。基本 RS 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器DSAA2 的輸出端控制。分壓器為比較器 AA2 提供參考電壓，比較器 A1 的參考電壓為 2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器 A2 的參考電壓為 1/3Vcc，加在反相輸入端。1356788 432 674A132 674A212 3G2 1 2G45K5K5KUoVcoTHTR39。所以，綜合以上分析，本次設(shè)計(jì)采用方案 2 進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案 2 把模擬量轉(zhuǎn)換成頻率用單片機(jī)測量頻率，一方面容易測量，另一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，測量精度也高，而且單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。（4）顯示模塊：采用 6 個(gè)七段數(shù)碼管顯示優(yōu)點(diǎn)是操作容易價(jià)格低廉。電阻測量模塊和電容測量模塊以 RC 振 蕩電路和 555 組成，電感測量模塊由電感充放電和 555 構(gòu)成。然后再進(jìn)行分析和計(jì)算，就可以得出被測量。 方案二很多儀表都是把較難測量的物理量轉(zhuǎn)變成精度較高且較容易測量的物理量。交流電橋的線路雖然和直流單臂電橋線路具有同樣的結(jié)構(gòu)形式，但因?yàn)樗乃膫€(gè)臂是阻抗，所以它的平衡條件、線路的組成以及實(shí)現(xiàn)平衡的調(diào)整過程都比直流電橋復(fù)雜。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁 共 47 頁直流電橋就是其電源采用直流，是我們最常見的。圖 電橋原理假如上圖 4 個(gè)參數(shù)固定，若滿足 則中間電表 G 的讀數(shù)為零。電感可用震蕩電路、時(shí)間常數(shù)法和同步分離法等。其次測量范圍廣、精度要高，所以要找出合理的方案進(jìn)行論證。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁 共 47 頁 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁 共 47 頁1 任務(wù)分析與方案確定 任務(wù)分析本設(shè)計(jì)要求采用最新的技術(shù)設(shè)計(jì)并制作出快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)測量系統(tǒng)并數(shù)字顯示的 RLC 測試儀。如果出現(xiàn)問題就逐個(gè)模塊檢查，找出問題在解決問題，最后完成任務(wù)。確定好方案后就要進(jìn)行具體電路的設(shè)計(jì)。這些都不夠智能，而且體積笨重，價(jià)格昂貴，測試操作過程中需要調(diào)節(jié)很多參數(shù)，對初學(xué)者來說很不方便。目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍采用的數(shù)字式萬用表對于阻抗的測量卻無能為力。Frequency meter 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)III目錄引言 .......................................................11 任務(wù)分析與方案確定 .......................................2 任務(wù)分析 ...................................................2 方案論證 ...................................................2 方案一 ..................................................2 方案二 ..................................................3 方案確定 ................................................42 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .............................................5 電阻測量部分 ...............................................5 原理分析 ................................................5 具體電路 ................................................7 電容測量部分 ...............................................9 原理分析 ................................................9 具體電路 ................................................9 電感測量部分 ..............................................10 原理分析 ...............................................10 具體電路 ...............................................11 通道選擇部分 ..............................................13 顯示部分 ..................................................13 單片機(jī)控制部分 ............................................153 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................18 總體流程圖 ................................................18 測頻模塊 ..................................................194 系統(tǒng)安裝與測試 ..........................................21 系統(tǒng)安裝 ..................................................21 測試與分析 ................................................22 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)IV5 結(jié)論 ....................................................23致 謝 ..........................................................24參考文獻(xiàn) ......................................................25附錄 A 英語科技文獻(xiàn)原文及其翻譯稿 ..............................26附錄 B 電路總圖 ................................................35附錄 C 元器件清單 ..............................................36附錄 D 源程序 ..................................................37 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 0 頁 共 47 頁引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子元器件急劇增加。該設(shè)計(jì)不僅能夠快速、自動(dòng)測量，而且能夠在 LED 上顯示結(jié)果。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I數(shù)字式 R、L、C 測量儀的設(shè)計(jì)任浩偉（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 電子信息工程專業(yè),20221 級 1 班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：梁芳[摘要]本設(shè)計(jì)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，利用 555 多諧振蕩原理，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)電阻、電感、電容測試儀。在電阻、電容、電感測試系統(tǒng)中，用 LED 來顯示測量結(jié)果，既簡單又顯而易見。AT89C52。而且采用微控制器技術(shù)構(gòu)成的電子系統(tǒng)比傳統(tǒng)測量方式有無法比擬的優(yōu)越性。測試 RLC 的方法比較多, 例如傳統(tǒng)的阻抗法、Q 表、電橋平衡法等。最后采用廉價(jià)的 7 段數(shù)碼管顯示測量值并且采用發(fā)光二極管顯示元件類型和單位。軟件方面利用 Keil 工具采用我們熟悉的 C 語言編寫單片機(jī)程序，調(diào)試、編譯后生成 HEX 文件燒進(jìn)單片機(jī)，然后在和 Proteus 級聯(lián)進(jìn)行調(diào)試。對于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我很認(rèn)真的做好每一步，但是由于能力有限錯(cuò)誤在所難免，希望老師同學(xué)提出批評。從任務(wù)書中可以看出，此次設(shè)計(jì)要求首先要快速準(zhǔn)確自動(dòng)測量。電容可用電橋法、恒流法和比較法。 方案論證 方案一電橋法是根據(jù)比較原理所提出的一種測量電參數(shù)的方法，最簡單的電橋如圖 所示，四個(gè)支