【正文】 //電阻檔位默認(rèn)高檔 flag1=1。 //電阻默認(rèn)高檔時(shí)滿頻率刻度 /********************主函數(shù) *********************************/ void main() { Init_sys()。 //從計(jì)數(shù)器中讀取的計(jì)數(shù)值 unsigned long Fre_array[10]。//按鍵掃描 void key_done()。 define SET_R_CL P5OUT|=BIT4。 //切換電感檔位，默認(rèn)電感低檔位 define CLR_CL P6OUTamp。=~BIT5。 從不知道單片機(jī)是什么東西到現(xiàn)在可以用單片機(jī)做各種各樣的系統(tǒng)， 這其中有我付出的努力，更多 的 是關(guān)心我?guī)椭业睦蠋熀屯瑢W(xué)的功勞，我在此向他們表示感謝！ 然而這 一切 都是柴老師 還有其他關(guān)心實(shí)驗(yàn)室的老師 們 這些年不斷努力 的結(jié)果， 他們?yōu)閷?shí)驗(yàn)室的 持續(xù) 發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。 紋波太大會(huì)影響運(yùn)放的正常工作 ，特別是在小信號(hào)電路中，有時(shí)候紋波噪聲會(huì)將有用信號(hào)全部覆蓋掉。這次的設(shè)計(jì)大多數(shù)都是模擬電路，對(duì)模擬電路的要求比較高，比如 信號(hào)放大電路，電壓跟隨電路， LC震蕩電路，電源穩(wěn)壓和濾波電路等。 28 圖 本系統(tǒng)自制電源的原理圖 29 5 軟件設(shè)計(jì) 中斷程序 流程圖 測(cè)試電阻并顯示 按鍵中斷入口 判斷按鍵值 OK 鍵鍵值 =1? 進(jìn)入選擇檔位界面 檔位鍵值變化 ? 電阻檔 電容檔 電感檔 OK 鍵鍵值 =0 ? 顯示主界面 測(cè)試電容并顯示 測(cè)試電感并顯示 Y Y N Y N N 30 主程序流程圖 6 系統(tǒng)測(cè)試 數(shù)據(jù)測(cè)試 測(cè)量工具及方法 測(cè)試工具包括：數(shù)字萬(wàn)用表，數(shù)字電橋，示波器等 。雖然是按照固定電壓值來(lái)設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就?夠獲得各種不同的電壓和電流。穩(wěn)壓芯片之后還需要加電容電感來(lái)構(gòu)成濾波電路，這個(gè)濾波電路很重要，必須將輸出的直流電壓中交流紋波濾除到 8mV 以下才能保證運(yùn)算放大器和其他模擬芯片的正常工作。圖 所示為 LM311芯片的管腳圖： 圖 LM311芯片管腳圖 電容 、電感 測(cè)量 電路的 完整原理圖 圖 所示為電容電感測(cè)量電路的完整原理圖，圖 所示為電容電感測(cè)量電路測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的方波脈沖波形圖，該方波脈沖可以可靠地觸發(fā)計(jì)數(shù)器，完成頻率計(jì)數(shù)。 由 標(biāo)稱元件 和 對(duì)應(yīng)的 待測(cè) 元件 組成的振蕩回路 會(huì)震蕩出 頻率穩(wěn)定的正弦波，該正弦波經(jīng)過(guò)放大器和比較器之后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波脈沖 。 19 電阻測(cè)量電路完整原理圖 圖 所示電路為 電阻測(cè)量電路完整原理圖 ： 圖 電阻測(cè)量電路完整原理圖 20 ADVFC32 原理 簡(jiǎn)介 ADVFC32 是一個(gè)低功耗壓頻轉(zhuǎn)換芯片，可以完成電壓到頻率轉(zhuǎn)換或者頻率到電壓的轉(zhuǎn)換。如果再使用自動(dòng)換擋功能的話，這無(wú)疑會(huì)使硬件電路規(guī)模大增，而且系統(tǒng)的功耗也會(huì)增加。而單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器只有 16 位，最大計(jì)數(shù)值為 65536， 當(dāng)外部信號(hào) 頻率上兆之后，計(jì)數(shù) 誤差會(huì)變大，或者根本接收不到這么高頻率的信號(hào)。支持在線調(diào)試可以大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，易于查錯(cuò)。圖 MSP430F149 單片機(jī) 的電平轉(zhuǎn)換電路，有了該電路就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和電腦串口的通信，最終實(shí)現(xiàn)利用電腦遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的目的。 7 圖 MSP430F149內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 圖 MSP430F149芯片管腳圖 8 MSP430F149 單片機(jī)最小系統(tǒng)簡(jiǎn)介 MSP430F149 單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖主要包括電源電路， I/O接口電路 ， MAX232 串口通信電路，并口調(diào)試電路，單片機(jī)復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。 MSP430F149 的內(nèi)核 CPU 結(jié)構(gòu)是按照精簡(jiǎn)指令集和高透明的宗旨而設(shè)計(jì)的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。在這個(gè)系列中有很多型號(hào)，它們是由一些基本功能模塊按不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成。 簡(jiǎn)易電阻、電容電感測(cè)量?jī)x的系統(tǒng)分析 簡(jiǎn)易電阻、電容電感測(cè)量?jī)x 系統(tǒng)主要包括電阻值到方波脈沖頻率的轉(zhuǎn)換，電容值到方波脈沖頻率的轉(zhuǎn)換，電感值 到方波脈沖頻率的轉(zhuǎn)換。 本 次設(shè)計(jì) 中 擴(kuò)展了題目中要求的范圍， 并且還增加了良好的人機(jī)交互界面。 利用運(yùn)算放大器 LM311 及外圍組成的震蕩電路測(cè)量原理 該電路外圍電路簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定可靠， LM311 輸出的方波波形整齊 穩(wěn)定，方便單片3 機(jī)或者計(jì)數(shù)器的測(cè)量。 通常相敏計(jì)有倍增式和同步式兩種，其檢出信號(hào) 0V 取決于輸入 1v 和另一個(gè)參考電壓2v ，設(shè) 2 )sin (2 11 ??? wtVv wtVv sin2 22 ? 那么，在倍增型 0V 可用式（ 1）表示，同步式 0V 可用式（ 2）表示： ?cos210 VVV ? （ 1） ?? /co s22 10 VV ? （ 2） 如果 1v 、 2v 相差 900 輸出 0V 為 0，如果 dv 是輸入信號(hào)，橋式電路中另一個(gè)指定信號(hào)是參考信號(hào)，相敏計(jì)輸出為 0，這將意味著 dv 和指定電壓相位差 900,表明是 半 平衡狀態(tài)。 該類儀器的基本工作原理是將電阻器阻值的變化量，電容器容值的變化量，電感器電感量的變化量通過(guò)一定的調(diào)理電路統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電壓的變化量或者頻率的變化量等等，再通過(guò)高精度 AD 采集或者頻率檢測(cè)計(jì)算等方法來(lái)得到確定的 數(shù)字量的 值，進(jìn)而確定 相應(yīng)元器件的具體參數(shù)。 系統(tǒng)使用按鍵 設(shè)置及選擇 系統(tǒng)參數(shù)，使用 128 64 液晶 屏作為顯示部分，使用繼電器 完成自動(dòng) 量程 轉(zhuǎn)換 ， 實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化測(cè)量。這個(gè) 現(xiàn)象 帶來(lái)的 直接結(jié)果是電子行業(yè)方面的人才需求 不斷增多。 本次設(shè)計(jì)的思想是基于以上原因提出來(lái)的。然而萬(wàn)用表有一定的局限性，比如：不能夠測(cè)量電感， 而且 容量稍大的電容也顯得無(wú)能為力 。 當(dāng)改變電位計(jì) x 的位置時(shí)，就可得到半平衡電橋。把電子元件的集中參數(shù) R、 L、 C 轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào) f，然后利用單片機(jī)計(jì)數(shù)后在運(yùn)算求出 R、 L、 C的值， 并送顯示，轉(zhuǎn)換的原理分別是 RC 震蕩和 LC三點(diǎn)式震蕩。這是一個(gè)綜合性挺強(qiáng)的題目，主要考察學(xué)生的數(shù)?；旌想娐返脑O(shè)計(jì)。 電阻測(cè)量的核心芯片是 ADVFC32，該芯片功能是將電壓的變化轉(zhuǎn)換為隨電壓線性變化的頻率的變化。 經(jīng)過(guò)分析，該系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于測(cè)量電路的精確性和穩(wěn)定性，測(cè)量精度完全取決于測(cè)量電路的特性，所以我們決定使用標(biāo)準(zhǔn)精密電阻電容作為標(biāo)稱元件，用它們和實(shí)5 際待測(cè)元件進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，從而得到被測(cè)元件的實(shí)際值。其中芯片中的比較器和定時(shí)器是工業(yè)儀表、計(jì)數(shù)裝置和手持式儀表等產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的理想選擇。 外圍模塊：經(jīng)過(guò) MAB、 MADB、中斷服務(wù)及請(qǐng)求線與 CPU 相連。 圖 電源電路 串口通信電路 該電路的主要功能是實(shí)現(xiàn) TTL電平和電腦 RS232 之間的轉(zhuǎn)換。 MSP430F149 單片機(jī) 外圍配備了兩個(gè)無(wú)源晶振，一個(gè) 8MHz，一個(gè) 32768Hz。 和按鍵相連的單片機(jī)端口都用一個(gè) 10K 電阻拉高，可以保證在沒(méi)有按鍵按下時(shí)單片機(jī)端口有穩(wěn)定的電平。原理圖如圖 所示： 17 圖 24位計(jì)數(shù)器原理圖 4 模擬電路設(shè)計(jì) 正如之前所說(shuō)的一樣，檢測(cè)儀的 測(cè)量 精度是最重要的， 然而檢測(cè)儀的測(cè)量精度完全取決于硬件電路的特性。相關(guān)計(jì)算如下： 00 URR RU x xx ?? ? xxx UU RUR ??00 (1) 其中 0U 是已知電壓 ， VU 100 ? 。圖 ADVFC32 的實(shí)際輸出波形 22 圖 ADVFC32實(shí)際輸出的波形圖 電容 、電感 測(cè)量電路 電容 、電感 測(cè)量原理介紹 電容和電感會(huì)構(gòu)成震蕩電路，而震蕩頻率只和電容值和電感值有關(guān) ， 它們之間的關(guān)系為：LCF ?2 1?。此靈活性使之可以驅(qū)動(dòng) DTL、 RTL、 TTL 或者 MOS 邏輯。 15，我們選擇了線性三端穩(wěn)壓芯片 7805/790 7817815/7915 來(lái)構(gòu)成電源電路核心。它有一系列固定的電壓輸出，應(yīng)用非常的廣泛。圖 所示為 79XX 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 27 圖 三端穩(wěn)壓芯片 79XX的內(nèi)部框圖 本系統(tǒng)利用三端穩(wěn)壓芯片所設(shè)計(jì)的電源電路原理圖 圖 所示電路為本系統(tǒng)自制電源的原理圖，該電路可以實(shí)現(xiàn)輸出 177。在硬件方面，采取將信號(hào)敏感部分的電路加屏蔽盒的措施，然后電源部分加入 π 型濾波器濾除紋波干擾，并且得到了穩(wěn)定的直流電壓。比如，以前不關(guān)注電源的質(zhì)量以及紋波大小，用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量之后感覺(jué)電壓符合就拿來(lái)用了，卻不知道電源紋波對(duì)電路影響。 34 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠 順利 的完成得特別感謝我的導(dǎo)師柴老師，感謝他創(chuàng)辦的實(shí)驗(yàn)室為我們搭建的平臺(tái)，還有這幾年學(xué)習(xí)過(guò)程中幫助過(guò)我的老師和同學(xué)。 再次向柴老師及關(guān)心實(shí)驗(yàn)室的所有老師和熱心幫助我的同學(xué)們表示衷心的感謝！ 35 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) —— 模擬部分（第四版） .北京： 高等教育出版社 ， 2021. 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