【正文】 了讀數(shù)的跳動(dòng)，使得讀取測(cè)量結(jié)果更加方便。所以 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了 基于 AT89S51 單片機(jī) 控 制 的 RLC 測(cè)試儀 。現(xiàn)在使用的 RLC 測(cè)試儀大都是 硬件電路往往比較復(fù)雜，體積比較龐大，不便攜帶，而且價(jià)格比較昂貴 ，而且對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)很不方便。能夠很好的完成對(duì) RLC參數(shù)的測(cè)量。1 課題設(shè)計(jì)目的意義 1 技術(shù)要求 2 方案一 7 模擬開(kāi)關(guān) 24 5 總結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 28 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 引言 課題的目的和意義 現(xiàn)在我們所使用過(guò)的 RLC測(cè)試儀最典型的就是萬(wàn)用表，但是萬(wàn)用表在使用過(guò)程中如果操作不當(dāng)非常容易產(chǎn)生誤差，隨著社會(huì)的發(fā)展測(cè)試儀的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，我們發(fā)現(xiàn)儀表模式的測(cè)試儀使用起來(lái)越來(lái)越不方便。本設(shè)計(jì) 是用振蕩電路把RLC的參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率，再用單片機(jī)計(jì)算頻率，然后對(duì)其值進(jìn)行補(bǔ)償后再顯示 RLC的值，所以用起來(lái)非常方便而且價(jià)格便宜、精確度高，測(cè)量誤差保持在 5%以內(nèi)。本儀表通過(guò)插值算法使測(cè)量結(jié)果精度得到了有效的提高，同時(shí)通過(guò)數(shù)字慣性濾波法 避免了讀數(shù)的跳動(dòng)，使得讀取測(cè)量結(jié)果更加方便。 技術(shù) 要求 測(cè)量范圍：電阻 100歐姆到 1M歐姆，電容 100pF到 10000pF，電感 100uH到 10mH。 擬解決關(guān)鍵問(wèn)題 (1) 對(duì) RC震蕩和 LC三點(diǎn)式振蕩的振蕩器的設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算。 (2) 8051單片機(jī)的軟件 程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。 課題的來(lái)源 隨著社會(huì)發(fā)展的需求，測(cè)試儀應(yīng)用的廣發(fā)，老式的測(cè)試儀越來(lái)越不能滿足社會(huì)的需求，基于這這一觸發(fā)點(diǎn)需要完成一套智能型的適應(yīng)需求的 RLC 測(cè)試儀。傳統(tǒng)意義上的硬件電路已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)日益發(fā)展的功能要求，而只有兩者相互結(jié)合的設(shè)計(jì)，各取所長(zhǎng)，才能滿足設(shè)計(jì)的要求。電橋平衡的條件為 )*(2)*(1 21 **** xn jxjn eZZeZZ ???? ?? ? 圖 21 RLC 測(cè)量電橋 通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗 Z Z2 使電橋平衡，這時(shí)電表 讀數(shù)為零。 諧振法 諧振 法可以用來(lái)測(cè)量 L、 C值，如圖 2所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 24 M a y 2020 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ngs \ G ue s t \桌面 \ M y D e s i g r a w n B y :L0 C0C1VCx 圖 22 諧振法測(cè)量 L、 C原理圖 G Z1 Z2 Zx Zn 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 伏安法 伏安法是測(cè)量電阻的最基本方法，如圖 23所示。這種測(cè)量的方法的精度變化大，若要較高的精度，必須較多的量程，電路復(fù)雜。其實(shí)，這種轉(zhuǎn)換就是把模擬量近似地轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，另一方面也避免了由指針讀數(shù)引起的誤差。且精度高，適應(yīng)儀器發(fā)展的需求。它的振蕩周期為 8488421 )2)(2( l n)2( l n))(2( l n CRRCRCRRttT xxx ??????? 即 bkTRCTR x ???? 2)2( ln2 48 (1) 式中8)2(ln21 Ck ? , 24Rb? 。取 R1=R2，則 kTTRC x ?? 1)2( ln3 1 式中1)2(ln31 Rk ? 。當(dāng)選通端處在選通狀態(tài)時(shí)，輸出端的狀態(tài)取決于輸人端的狀態(tài)；當(dāng)選通端處于截 止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則不管輸人端電平如何，輸出端都呈高阻狀態(tài)。模擬開(kāi)關(guān)的真值表 如下 表 31 模擬開(kāi)關(guān)的 真值表 E A B 1 0 0 1 1 1 0 0 高阻狀態(tài) 0 1 高用狀態(tài) 模擬開(kāi)關(guān)的工作 原理如下： 當(dāng)選通端Ｅ和輸人端Ａ同為 1時(shí)，則 S2端為０，Ｓ 1端為１，這時(shí)ＶＴ 1導(dǎo)通，ＶＴ 2截止，輸出端Ｂ輸出為１，Ａ =Ｂ，相當(dāng)于輸入端和輸出端接通。 常用的 CMOS模擬開(kāi)關(guān)集成電路 根據(jù)電路的特性和集成度的不同，ＭＯＳ模擬開(kāi)關(guān)集成電路可分 為很多種類(lèi)。 “INH” 是禁止端，當(dāng) “INH”=1 時(shí)，各通道均不接通。 89C51單片機(jī) 單片機(jī)綜述 微處理器 CPU微處理器是微型電子計(jì)算機(jī)的心臟或指揮中心，所以人們又稱這個(gè)關(guān)鍵部件叫中央處理器，簡(jiǎn)稱為 CPU。普遍以為單片機(jī)是將 CPU， RAM， ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及輸入 /輸出（ I/O）接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊芯片上，這樣所組成的芯片級(jí)微型計(jì)算機(jī)稱為單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer），簡(jiǎn)稱為單片機(jī)微型機(jī)或單片機(jī)。在本設(shè)計(jì)中利用單片機(jī)主要目的是為了，實(shí)現(xiàn)廣告燈的智 能閃爍，從而實(shí)現(xiàn)多種花樣顯示，同時(shí)也用于控制固態(tài)繼電器的開(kāi)通與關(guān)斷?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信 口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址 (低 8位 )和 數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行 MOVX DPTR指令 )時(shí)， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。對(duì) P3口寫(xiě)入 “ 1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 ? ALE/PROG ： 當(dāng) 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC指令 ALE才會(huì)被激活。 ? EA/VPP： 外部訪問(wèn)允許。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的編程允許電源 Vpp,，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓 Vpp。 外接石英晶體 (或陶瓷諧振器 )及電容 C1, C2 接在放人器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。 10pF 陶瓷諧振器： C1， C2=40pF177。即是掉電模式，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨 RETI，（中斷返回 )指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后而的一條指令。退出掉電模式的唯一方法是硬件負(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊 功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。不過(guò)這兩種工作方式?jīng)]有本質(zhì)的區(qū)別，只是計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源不同而已：如果計(jì)數(shù)脈沖是頻率相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)（一般是系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻信號(hào)）時(shí)， 則稱為定時(shí)方式；反之，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖取自 CPU I/O引腳的外部信號(hào)時(shí)，稱為計(jì)數(shù)方式。 (6) 寄存器 1通用寄存器 R0～ R7，分成四組，共占據(jù) 32個(gè)單元（片內(nèi) RAM）， 由程序狀態(tài)字 PSW的第 第 3位選擇。定義為： Cy: 進(jìn)位標(biāo)志：有進(jìn) /借位時(shí)， Cy=。 最高進(jìn)位 CP=0，次高位進(jìn)位 CS=1,OV=CPCS=1,溢出（ D7=1為負(fù)數(shù)，于事實(shí)不符） P: 奇偶標(biāo)志 （標(biāo)識(shí) Acc中當(dāng)前奇偶狀態(tài)，為 A中 1的個(gè)數(shù)之和， P＝ 1為奇）。若執(zhí)行前 F0=0， RS1=0， RS0=0，則上例 PSW＝ (CyACF0RS1RS0OVP)=0100 0100B (d) 堆棧指針 SP（ Stack Pointer ）： 地址 81H。PUSH ACC； SP=SP+1， (SP)← ACC。 (f) 程序計(jì)數(shù)器 PC(Program Counter)：又稱程序指針。不能在程序中直接讀或修改 PC的內(nèi)容。 083μ S。上圖為單字節(jié)單周期讀指令波形示意圖。 (a) 訪問(wèn)片外 ROM/RAM時(shí)序：讀片外 ROM時(shí)序 MOVC A, A+DPTR ① 準(zhǔn)備（無(wú)效狀態(tài)）， ② 操作碼地址送 P0、 P2口，鎖存低 8位地址 , ③ CPU讀指令碼， ④ 譯碼，發(fā)控制命令， ⑤ 操作數(shù)地址送 P0、 P2口，鎖存低 8位地址， ⑥ 讀操作數(shù)，送至 A。 LED數(shù)碼管的外觀、引腳及筆段排列如圖 13（ a） 所示，其中 a到 g段用于顯示數(shù)字、字符的筆畫(huà)， dp顯示小數(shù)點(diǎn)，而 8引腳連通，作為公共端。 如圖 (b)(c) 依據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)方式的不同，可將 LED數(shù)碼顯示電路分為靜態(tài)顯示方式 和動(dòng)態(tài)顯示方式。 定時(shí)計(jì)數(shù)法 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 定時(shí)計(jì)數(shù)法的具體做法是： a. 將 T0設(shè)為定時(shí)器， T1 設(shè)為計(jì)數(shù)器。 e. 將 t和 n代入式 (6)求出脈沖周期 T。 c. 同時(shí)啟動(dòng) T0和 T1，等待 T1中斷。 為了增大本設(shè)計(jì) 的測(cè)量范圍，應(yīng)盡量增大頻率的測(cè)量范圍，本設(shè)計(jì) 將頻率測(cè)量范圍定在1Hz200KHz。 穩(wěn)定讀數(shù) 要使振蕩器輸出的頻率 絕對(duì)不變是很難做到的，這將會(huì)使在測(cè)量的過(guò)程中讀數(shù)不停地跳動(dòng)而影響讀數(shù)，待別是在某個(gè)整數(shù)附近跳動(dòng)時(shí)（比如在 5000 1? 跳動(dòng)時(shí)，讀數(shù)就會(huì)在 4999至 5001 中不停地跳動(dòng)，每一位數(shù)字都是在變化的）讀數(shù)就更難看清楚了，因此很有需要去使讀數(shù)穩(wěn)定下來(lái)。 在 本設(shè)計(jì) 中，若采用式 (15)進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)，仍會(huì)存在一些問(wèn)題。 圖 45 穩(wěn)定讀數(shù)子程序流程圖 開(kāi)始 ?)1(????kookffN ioofff )1( ?? ??? io ff ?返回 Y 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 總結(jié) 在這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們深切體會(huì)到，實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)，為我們提供了展示自我能力的舞臺(tái)，也使我們深切認(rèn)識(shí)到自身知識(shí)能力尚存在許多不足，更讓我們體會(huì)到了電子技術(shù)與設(shè)計(jì)的趣味，以及其強(qiáng)大深遠(yuǎn)的實(shí)用性。 [M] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編 1999，北京理工大學(xué)出版社。 [M] 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 , [15] 熊偉，侯傳教，梁清，孟濤。 [M] 北京 :清華大學(xué)出版社， 2020, [17] 樓然苗，李光飛。 同時(shí)感謝趙函， 張磊， 李長(zhǎng)江等同學(xué)對(duì)我平時(shí)的幫助，在設(shè)計(jì)中遇到很多困難和問(wèn)題，感謝他們給以我及時(shí)幫助個(gè)解答。 xdata unsigned char PCT _at_ 0x8803。 for(i=0xff。 P1=0xf0。0xf0)!=0xf0) { sccode =0xf0。0XF0)!=0XF0) //本行有鍵按下 { recode=(P1amp。 //行掃描碼左移一位 } } } return 0。 //鍵盤(pán)掃描函數(shù) delay10ms()。j = 20。 i = 25。 } void rest() { PA=0。 PCT=0x80。i++) {PC=j。 for(i=0。delay()。i++) {PA=j。 } void List2(void) //從左到右逐點(diǎn)減 { unsigned char i,j,k。PC=0xFF。i++) {PA=j。 for(i=0。delay()。i++) 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 {PC=j。 } void List3(void) // 從左到右逐點(diǎn)加 { unsigned char i,j,k。PB=0。i8。}