【正文】 計算得 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)計需輸出頻率為 1MHz、 100KHz、 10KHz三種頻率的方波信號。 if (CALBC1_8MHZ == 0xFF || CALDCO_8MHZ == 0xFF) { while(1)。 同時 MSP430G2553單 片機(jī)內(nèi)部有三個時鐘系統(tǒng)，分別為 ① ACLK 輔助時鐘 ，可有軟件選擇作各個外圍模塊。由 REF5030和電阻 R1和 R2將電壓抬升 。的基準(zhǔn)相位信號。 端口 2分別與前值測量電路的端口 2相連，通過單片機(jī)控制模擬開關(guān) CD4053來控制輸入信號的選擇。 前置放大電路的作用是 測量流經(jīng)被 測器件的電壓 XU 及代表恒定電流大小的電壓 SU 。輸入信號為 0_clk，當(dāng) 0_clk為高電平即 5V時，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，輸入 MAX293的電壓為 ，所以最終輸如到 MAX293的電壓相對于 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)計與參數(shù)計算 、 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖 。 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)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。 如輸入正弦信號為 ? ?t?cos ，被測信號? ??? ?? tUU mX cos ,經(jīng)過由乘法型 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 () 實現(xiàn) 90176。 由于待測器件上電壓 XU 和標(biāo)準(zhǔn)電阻上電壓 SU 是 矢量 自由軸法測量 RLC的核心，所以選擇 運用 儀用 運放 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，所以 ROM中應(yīng)存放 6組初相相位差為 90176。 將輸出的方波信號通過正弦波信號 產(chǎn)生電路和濾波電路產(chǎn)生相應(yīng)的正弦波信號。原理框圖如圖 。 本設(shè)計是基于矢量自由軸法測量 RLC的設(shè)計，自由軸法測量的原理框圖如圖 。 本 設(shè)計 是一種基于矢量法的 RLC 測量儀，系統(tǒng)由信號源產(chǎn)生電路、 前置 測量電路、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 ，它的測量原理來源于阻抗的定義，即若已知流經(jīng)被測阻抗的電流相量并測 得被測阻抗兩端的電壓，則通過比率便可得到被測阻抗的相量。電容電感對時變信號敏感，可將電容電感轉(zhuǎn)換成與電量、時間和頻率相關(guān)的物理量，通過對電量、時間或頻率的測量獲得電感電容值。雖然高頻 LCR數(shù)字電橋具有許多的有點，但功耗高、價格十分昂貴 。MSP430G2553。 相敏檢波電路 ....................................................................................... 17 4 軟件設(shè)計 .................................................................................................................. 19 軟件主流程圖 ................................................................................................ 19 系統(tǒng)時鐘軟件設(shè)計 ........................................................................................ 20 方波產(chǎn)生 軟件設(shè)計 ........................................................................................ 22 測量狀態(tài)控制 軟件設(shè)計 ................................................................................ 23 AD 采樣 軟件設(shè)計 ......................................................................................... 26 顯示部分軟件設(shè)計 ........................................................................................ 29 5 系統(tǒng)測試及結(jié)果分析 .............................................................................................. 29 測試儀器 ........................................................................................................ 29 測試方案 ........................................................................................................ 30 測試結(jié)果及分析 ............................................................................................ 30 電阻測試 ............................................................................................... 30 電容測試 ............................................................................................... 32 電感測試 ............................................................................................... 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測量儀 設(shè)計。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 ............................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。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)計與參數(shù)計算 ....................................................................................... 12 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................................ 12 子系統(tǒng) 電路 設(shè)計 ............................................................................................ 12 基 準(zhǔn)相位 信號 發(fā)生電路 ....................................................................... 13 正弦信號發(fā)生電路 ............................................................................... 14 前置測試電路 ....................................................................................... 15 放大電路 .............................................................. 1 錯誤 !未定義書簽。RLC。可提供穩(wěn)定的 6位測試分辨率，測試信號電平可進(jìn)行 V可編程設(shè)置，自動分配選擇匹配系數(shù)實現(xiàn)自動化，能適用生產(chǎn)現(xiàn)場高速檢測等應(yīng)用。 RLC測量方法有很多，對電阻的測量最為簡單。由于測試頻率不固定，測試速度也很難提高。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 測量 待測量和標(biāo)準(zhǔn)量的兩個電壓分 量，然后再通過一系列運算得到被測 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 ? () 所以被測參數(shù)的實部和虛部分別為 2221 42311 NN NNNNRG SX ????? () 2221 32411 NN NNNNRG SS ????? () 斜率相位角 XD 為 2221 4231 NN NNNNCGD XXX ???? ? () 、設(shè)計方案論證 、正弦波信號發(fā)生方案論證與選 擇 方案一 基于 DDS的 FPGA實現(xiàn) DDS的主要優(yōu)點是它的輸出頻率、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)定時器的 PWM輸出功能，配置定時器相關(guān)寄存器實現(xiàn) PWM方波輸出。)。 、前置測試電路方案論證 前置測試電路 主要由 反相比例運算電路構(gòu)成， 該電路基本放大器的共模輸入信 號為零，因此對基本放大電路抑制共模能力要求降低，使 測試電路受系統(tǒng)共模信號影響降低，能增 加測試精度。 、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) 針對實際應(yīng)用需求，將多個不同功能的 模擬電