【正文】 display(q,3)。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 q=(C/1000)%10。 附錄 43 g=R%10。 w=(R/10000)%10。 s=(R/10)%10。 m=R/100000。 tt=uu/(*)。 TR1=1。 float tt=0。 } LEDSEG=seg。 case 4:seg=0x08。 default :num=0x00。 case 7:num=0x07。 case 3:num=0x4f。} } void delay_50us() { 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） uchar i。 sbit srg=P1^5。 //實(shí)際頻率值 typedef unsigned char uchar。在此期間， xx 老師提出了很多有益的建議并給予我很大幫助。 總之，整個(gè) 系統(tǒng)的工作正常，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的全部要求。通過對(duì)相同被測(cè)參數(shù)的多次測(cè)量結(jié)果和不 同被測(cè)參數(shù) 的多次測(cè)量選取平均值，最后確定被測(cè)參數(shù)公式的常數(shù) K 值，從而達(dá)到減小本設(shè)計(jì)系統(tǒng)誤差的目的。 表 51 電阻測(cè)試數(shù)據(jù) 標(biāo)稱值 (Ω) 振蕩頻率 （ Hz） 系統(tǒng)測(cè)量 （ Ω） 相對(duì)誤差 (%) 330 6929 333 200 9501 205 530 4981 528 4700 5036 4892 20200 2596 19216 470000 157 464683 b) 電容測(cè)試數(shù)據(jù)如表 52 所示 。 剛開始數(shù)碼管全亮但是單片機(jī)供電出現(xiàn)問題，用萬用表測(cè)試后發(fā)現(xiàn)單片機(jī)地線連接斷路， 問題 解決后在 顯示 測(cè)試過程中數(shù)碼管顯示不變，然后 發(fā)現(xiàn)一片 573 芯片發(fā)熱，斷電后 用萬用表測(cè)試 發(fā)現(xiàn) 連接該 573 芯片的數(shù)據(jù)口出現(xiàn)斷路，再次更換面包板后，測(cè)試顯示部分基本正常，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼管 g 段顯示不穩(wěn)定，分析后可能因上次 g 段數(shù)據(jù)斷路導(dǎo)致 573芯片發(fā)熱有 損壞，更換新的 573 后顯示正常。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。 一、 Protel 99 SE 的系統(tǒng)組成 按照系統(tǒng)功能來劃分， Protel99se 主要包含以下 兩 大部分和 6 個(gè)功能模塊。通過三個(gè)按鍵 Sr,Sc,SL 來進(jìn)行靈活控制，具體操作流程如 42 所示 。 圖 311 仿真原理 圖 圖 312 仿真波形 圖 由仿真結(jié)果可知該輸出波形為正弦波，為了方便頻率測(cè)量，把該波形通過555 構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 整形為方波，送入單片機(jī) T1 口進(jìn)行頻率計(jì)算。其中在電路原理圖編輯程序 Schematics模塊中 PSPICE 的輸入有兩種形式，一種是網(wǎng)單文件 (或文本文件 )形式，電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 一種是電路原理圖形式，相對(duì)而言后者比前者較簡(jiǎn)單直觀，它既可以生成新的電路原理圖文件，又可以打開已有的原理圖文件。 電阻的 測(cè)量采用“脈沖計(jì)數(shù)法”，由 555 電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計(jì)算振蕩輸出的頻率來計(jì)算被測(cè)電阻的大小。此時(shí)電源再次向電容 C 放電，重復(fù)上述過程。其工作波如圖 (D)部分 所示。 1)555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路 ,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 36(A)部分 及管腳排列如圖 (B)部分 所示。 兩個(gè) 74HC573 分別作為段碼和位碼的數(shù)據(jù)鎖存器，它們的片選信號(hào)來自最小系統(tǒng) AT89S52 的 和 ，由此可以計(jì)算出它們的片選地址：段碼片選地址為 [C000H~DFFFH]，位碼片選地址為 [A000H~BFFFH]。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)。 發(fā)光二極管 的 接口 電路 如圖 32 所示： 圖 32 發(fā)光二極管 的 接口 電路 發(fā)光二極管 的設(shè)計(jì)中，每個(gè)二極管與單片機(jī)接口間有一個(gè)電阻 ，其阻值至少為 180 歐。 RC 電路的時(shí)間常數(shù) 計(jì)算公式 ： T=RC (31) 即 ： T=RC=10u*10k=100ms。 4)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM)： 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 通過 51 單片機(jī)的 IO 口 自動(dòng)識(shí)別 量程切 換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 21 如下 所示。系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置 靈活。 本論文的結(jié)構(gòu)安排 本論文的結(jié)構(gòu)安排為：第 1 章 前言，第 2 章 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，第 3 章 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀 的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，第 4 章 電阻 、電容 、 電感測(cè)試儀 的軟件設(shè)計(jì)，第 5 章 PCB 板的設(shè)計(jì) 與系統(tǒng)的調(diào)試 ，第六章 結(jié)論與展望。 (2)學(xué)習(xí) PROTEL99E, 等工具軟件的使用方法。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到的條件下，一味地追求精度或追求高指標(biāo)，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。 本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場(chǎng)，還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代營銷體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。 盡管本土測(cè)試測(cè)量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國開發(fā)測(cè)試測(cè)量 儀器還普遍比較落后。電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。 傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法 兩種。 最后，實(shí)際制作了一臺(tái)樣機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明該樣機(jī)的功能和指標(biāo)得到了設(shè)計(jì)要求。 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中， 以 MCS51 單片機(jī)為核心的 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀 ，將 電阻，電容，電感 ， 使用對(duì)應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量 。 通常 情況下， 電路參數(shù)的數(shù)字化測(cè)量是把被測(cè)參數(shù)傳換成直流電壓或頻率后進(jìn)行測(cè)量 。是 嘗試用 555 振蕩器將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率， 這里我們將 RLC 的測(cè)量電路產(chǎn)生的頻率送入 AT89C52的計(jì)數(shù)端端，通過定時(shí)并且計(jì)數(shù)可以計(jì)算出被測(cè)頻率再通過該頻率計(jì)算出各個(gè)參數(shù)。電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖 然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量 Q 值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離 法。這種錯(cuò)誤觀念上的原因，造成整個(gè)社會(huì)對(duì)測(cè)試的重視度不夠，從而造成測(cè)試儀器方面人才的嚴(yán)重匱乏，造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱，這是中國測(cè)量?jī)x器發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸。 由于歷史的原因，中國儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的研究也沒有跟上需求的快速發(fā)展，從而導(dǎo)致儀器的材料配套行業(yè)的技術(shù)水平較低。從中國電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出，中國的測(cè)試測(cè)量?jī)x器每年都以超過 30%以上的速度在快速增長(zhǎng)。 (7)安裝和調(diào)試，并進(jìn)行實(shí)際 測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果。 3)采用 CPLD 或 FPGA 實(shí)現(xiàn) 應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的 VHDL 硬件電路描述語言，實(shí)現(xiàn) 電阻，電容，電感測(cè)試儀 的設(shè)計(jì)，利用 MAXPLUSII 集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到 CPLD或 FPGA 可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。 系統(tǒng)的原理框圖 本設(shè)計(jì)中， 考慮到單片機(jī)具有物美價(jià)廉、功能強(qiáng)、使用方便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，擬采用 MCS 51 系列的單片機(jī) 為核心 來實(shí)現(xiàn) 電阻 、電容、電感測(cè)試儀 的控 制。 2)通道選擇：本設(shè)計(jì)通過單片機(jī)控制 CD4052 模擬開關(guān)來控制被測(cè)頻率的自動(dòng)選擇 。 MCS51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元 ，以 及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明： 1)中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 本設(shè)計(jì)中單片機(jī)的設(shè)計(jì)電路如下圖 31 所示： 圖 31 單片機(jī)的設(shè)計(jì)電路 本 電路使用 單片機(jī)內(nèi)部振蕩器， 的晶 體諧振器 直接 接在單片機(jī)的時(shí)鐘 端口 X1 和 X2，電路中 C C3 為振蕩器的匹配電容。在本設(shè)計(jì)中， 利用單片機(jī)的 、 和 口直接和 發(fā)光二極管 相連接，控 制程序放在 MCS51 單片機(jī)的 ROM 中。 1)靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng) ， 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的 每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 圖 33 單片機(jī) 片選電路 或非門片選電路分析：當(dāng)單片機(jī)通過 P0 口總線輸出數(shù)據(jù)時(shí)， 16 管腳 (WR)為低電平“ 0”，片選信號(hào)端 ~ 中，要被片選端為“ 0”，其它為“ 1”，這樣三個(gè)或非門中，只有需要片選中或非門的輸出為高電平“ 1”，其它兩個(gè)或非門的輸出信號(hào)為低電平“ 0”。當(dāng) 有鍵按下時(shí)為低電平，無鍵按下時(shí)則為高電平。高電平觸發(fā)信號(hào)加在 A1 的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS 觸發(fā)器 端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在 A2 的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 RS 觸發(fā)器 端的輸入信號(hào)。 期間， ，放電三極管 T 導(dǎo)通，電容 C 通過 R2放電。 充電時(shí)間 ： (32) 放電時(shí)間 ： (33) 矩形波的振蕩周期 ： (34) 因此改變 R R2和電容 C 的值，便可改變矩形波的周期和頻率。 電容 三點(diǎn)式振蕩 電路 又稱考畢茲 振蕩 電路 ， 三點(diǎn)式 振蕩 電路是指： LC 回路中與發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件必須是同性質(zhì)的，另外一個(gè)電抗元件必須為異性質(zhì)的，而與發(fā)射級(jí)相連的兩個(gè)電抗元件同為電容式的三點(diǎn)式 振蕩 電路， 也就 是 射同基反 的構(gòu)成原則 成為電容三點(diǎn)式 振蕩 電路。它可以起到萬用表，示波器和掃描儀的作用，在屏幕上繪出仿真結(jié)果的波形和曲線。 電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 多路選擇開關(guān)硬件電路如圖 313 所示 。 利用 GATE=1,TR1=1,只有 引腳輸入高電平時(shí)， T1 才允許計(jì)數(shù)，利用此，將外部輸入脈沖經(jīng) 引腳上輸入，等待高電平的到來，當(dāng)檢測(cè)到高電平時(shí)開定時(shí)器開始計(jì)數(shù)，然后檢測(cè)低電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平時(shí)已經(jīng)測(cè)得脈沖的脈寬，但我們測(cè)得是頻率，故在程序中藥繼續(xù)檢測(cè)等待下一個(gè)高電平的到來，此時(shí)關(guān)定時(shí)器停止計(jì)數(shù)，用此計(jì)數(shù)值乘以機(jī)器的周期數(shù) (晶振頻率已知 )，得出觸發(fā)電路產(chǎn)生的周期，然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理便得到輸入信號(hào)的頻率 。 (3)自動(dòng)布線系統(tǒng) (Advanced Route 99)：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀(Shapebased)的無柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn) PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 (uVision)將這些部份組合在一起。 (3)測(cè)試 儀器 ：示波器，萬用表， 穩(wěn)壓 電源 ， 計(jì)算機(jī)。在測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過程中選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。 經(jīng)過測(cè)試，系統(tǒng)各個(gè)模塊都能正常共組，成功地達(dá)到 了設(shè)計(jì)的硬件要求。 致謝 35 致 謝 本文是作者在西安交通大學(xué)城市學(xué)院做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間學(xué)習(xí)、工作的總結(jié)，是在導(dǎo)師 xxxxxx 老師指導(dǎo)下完成的。 最后，再次向 xxxxxx 老師以及幫助過我的同學(xué)們表示最真誠的謝意！ 參考文獻(xiàn) 參 考 文 獻(xiàn) [1]申忠如 ， 申淼 ， 譚亞麗 .MCS51 單片機(jī) 原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) .西安交通大學(xué)出版社 ， 2020年 3 月第 1 版 [2]申忠如，郭福田，丁暉．現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)．西安：西安交通大學(xué)出版社， ． [3]付家才 .單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù) [M].北京化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [4]張毅剛 .MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 1997 [5]夏繼強(qiáng) .單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程 .北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 [6]肖洪兵 .跟我學(xué)用單片機(jī) .北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 [7]付曉光 .單片機(jī)原理與使用技術(shù) .清華大學(xué)出版社 ， ISBN7 81082 169 5TP [8]李桂安 .電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì) .東南大學(xué)出版社 ， 2020 [9] Design of Elektronic Equipment,CRC Press on2020 [10] termiznew polprzewodnik 附錄 37 附 錄 附錄