【正文】 計(jì)算得 TACCR0的值為 711810 ????? M H zM H zffT A C C R c lk () 輸出的方波占空比為 50%，所以 TACCR1的值為 42 172 101 ????? T A C C RT A C C R () 本設(shè)計(jì)需輸出頻率為 1MHz、 100KHz、 10KHz三種頻率的方波信號(hào)。 if (CALBC1_8MHZ == 0xFF || CALDCO_8MHZ == 0xFF) { while(1)。 同時(shí) MSP430G2553單 片機(jī)內(nèi)部有三個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)，分別為 ① ACLK 輔助時(shí)鐘 ，可有軟件選擇作各個(gè)外圍模塊。由 REF5030和電阻 R1和 R2將電壓抬升 。的基準(zhǔn)相位信號(hào)。 端口 2分別與前值測(cè)量電路的端口 2相連，通過(guò)單片機(jī)控制模擬開(kāi)關(guān) CD4053來(lái)控制輸入信號(hào)的選擇。 前置放大電路的作用是 測(cè)量流經(jīng)被 測(cè)器件的電壓 XU 及代表恒定電流大小的電壓 SU 。輸入信號(hào)為 0_clk，當(dāng) 0_clk為高電平即 5V時(shí)，經(jīng) R1 R R21構(gòu)成的分壓電路后輸出電壓為 ，而 0_clk為低電平時(shí)，輸入 MAX293的電壓為 ，所以最終輸如到 MAX293的電壓相對(duì)于 的方波。則74HC164 的相鄰輸出端口輸出相位相差 90176。 硬件電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 。 10/12位硬件 A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。 如輸入正弦信號(hào)為 ? ?t?cos ，被測(cè)信號(hào)? ??? ?? tUU mX cos ,經(jīng)過(guò)由乘法型 D/A構(gòu)成的數(shù)字檢波器后輸出為 ? ? ? ? ? ?? ??????? c o s2c o s21c o sc o s ???? tUttUmm () 實(shí)現(xiàn) 90176。 由于待測(cè)器件上電壓 XU 和標(biāo)準(zhǔn)電阻上電壓 SU 是 矢量 自由軸法測(cè)量 RLC的核心，所以選擇 運(yùn)用 儀用 運(yùn)放 INA128分別 放大 XU 和 SU 。相互正交的自由軸坐標(biāo)由 FPGA的分頻器和單片機(jī)所存儲(chǔ)的正交波形 ROM數(shù)據(jù)表組成，由于系統(tǒng)要產(chǎn)生 100Hz、1KHz、 10KHz三種正交波形信號(hào)，所以 ROM中應(yīng)存放 6組初相相位差為 90176。 將輸出的方波信號(hào)通過(guò)正弦波信號(hào) 產(chǎn)生電路和濾波電路產(chǎn)生相應(yīng)的正弦波信號(hào)。原理框圖如圖 。 本設(shè)計(jì)是基于矢量自由軸法測(cè)量 RLC的設(shè)計(jì)，自由軸法測(cè)量的原理框圖如圖 。 本 設(shè)計(jì) 是一種基于矢量法的 RLC 測(cè)量?jī)x，系統(tǒng)由信號(hào)源產(chǎn)生電路、 前置 測(cè)量電路、相敏檢波電路、微處理器及顯示電路構(gòu)成。 3 ③ 伏安法： 最經(jīng)典的方法 ，它的測(cè)量原理來(lái)源于阻抗的定義，即若已知流經(jīng)被測(cè)阻抗的電流相量并測(cè) 得被測(cè)阻抗兩端的電壓，則通過(guò)比率便可得到被測(cè)阻抗的相量。電容電感對(duì)時(shí)變信號(hào)敏感，可將電容電感轉(zhuǎn)換成與電量、時(shí)間和頻率相關(guān)的物理量，通過(guò)對(duì)電量、時(shí)間或頻率的測(cè)量獲得電感電容值。雖然高頻 LCR數(shù)字電橋具有許多的有點(diǎn)，但功耗高、價(jià)格十分昂貴 。MSP430G2553。 相敏檢波電路 ....................................................................................... 17 4 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 19 軟件主流程圖 ................................................................................................ 19 系統(tǒng)時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 20 方波產(chǎn)生 軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 22 測(cè)量狀態(tài)控制 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................ 23 AD 采樣 軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 26 顯示部分軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 29 5 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析 .............................................................................................. 29 測(cè)試儀器 ........................................................................................................ 29 測(cè)試方案 ........................................................................................................ 30 測(cè)試結(jié)果及分析 ............................................................................................ 30 電阻測(cè)試 ............................................................................................... 30 電容測(cè)試 ............................................................................................... 32 電感測(cè)試 ............................................................................................... 33 6 結(jié)論 .......................................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 35 致 謝 ............................................................................................................................ 36 附錄 A .......................................................................................................................... 37 I 摘要： 本文是基于矢量自由軸法的 RLC測(cè)量?jī)x 設(shè)計(jì)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 ............................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。本聲明的法律結(jié)果由作者承擔(dān)。 微處理器 方案 論證與選擇 .................................................................. 10 3 硬件電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ....................................................................................... 12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................................................................ 12 子系統(tǒng) 電路 設(shè)計(jì) ............................................................................................ 12 基 準(zhǔn)相位 信號(hào) 發(fā)生電路 ....................................................................... 13 正弦信號(hào)發(fā)生電路 ............................................................................... 14 前置測(cè)試電路 ....................................................................................... 15 放大電路 .............................................................. 1 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。RLC。可提供穩(wěn)定的 6位測(cè)試分辨率，測(cè)試信號(hào)電平可進(jìn)行 V可編程設(shè)置，自動(dòng)分配選擇匹配系數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能適用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)高速檢測(cè)等應(yīng)用。 RLC測(cè)量方法有很多，對(duì)電阻的測(cè)量最為簡(jiǎn)單。由于測(cè)試頻率不固定，測(cè)試速度也很難提高。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。 矢量 伏安法通過(guò) 測(cè)量 待測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量的兩個(gè)電壓分 量，然后再通過(guò)一系列運(yùn)算得到被測(cè) 阻抗 XZ 的數(shù)值。所以，兩矢量之商可表示為 2221 32412221 423121 43 NN NNNNjNN NNNNje NeN je NeNUU XS ????????? （ ） 若 SZ 采用標(biāo)準(zhǔn)電阻 SR ,則有 SXSXSX CjGRUUZ ?????? 11 () 6 將式 (2. 7)代入式 (2. 8)得 ???????? ???????? 2221 32412221 42311 NN NNNNjNN NNNNRCjG SSX ? () 所以被測(cè)參數(shù)的實(shí)部和虛部分別為 2221 42311 NN NNNNRG SX ????? () 2221 32411 NN NNNNRG SS ????? () 斜率相位角 XD 為 2221 4231 NN NNNNCGD XXX ???? ? () 、設(shè)計(jì)方案論證 、正弦波信號(hào)發(fā)生方案論證與選 擇 方案一 基于 DDS的 FPGA實(shí)現(xiàn) DDS的主要優(yōu)點(diǎn)是它的輸出頻率、相位和幅度能夠在微控制器的控制下精確而快速的變換。 我們可以利用 MSP430單片機(jī)定時(shí)器的 PWM輸出功能，配置定時(shí)器相關(guān)寄存器實(shí)現(xiàn) PWM方波輸出。)。 、前置測(cè)試電路方案論證 前置測(cè)試電路 主要由 反相比例運(yùn)算電路構(gòu)成， 該電路基本放大器的共模輸入信 號(hào)為零，因此對(duì)基本放大電路抑制共模能力要求降低，使 測(cè)試電路受系統(tǒng)共模信號(hào)影響降低，能增 加測(cè)試精度。 、相敏檢波 方案論證與選擇 方案一 數(shù)字相敏 檢波 數(shù)字 相敏檢波器由乘法型 D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成，用乘法型 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)數(shù)字鑒相。 圖 51單片機(jī)內(nèi) 部結(jié)構(gòu)圖 方案二 MSP430單片機(jī) MSP430單片機(jī) 針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的 模擬電