【正文】 路選擇開關(guān) 4 電阻 、 電容 、 電感測試儀 的軟件設(shè)計 I/O 口的分配 R 測量 程序的 選擇 C 測量 程序的 選擇 L 測量 程序的 選擇 多路選擇開關(guān)控制選擇 、 和 按鍵輸入及測量指示燈 在本設(shè)計的模塊中，模塊是以單片機為核心，再通過按鍵控制測量的被測參數(shù)在數(shù)碼管顯示，按鍵主流程圖如 41 所示 。隨著計算機圖形功能的不斷增強， PC 機上 windows95,98,2020/XP的 出現(xiàn)， Probe 的繪圖能力也越來越強。 其振蕩頻率為： (315) 即： (316) (317) 電感測試電路 見圖 310 所示 。 對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比 q， q=(脈寬 tw)/(周期 T)， tw指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間。 uc按指數(shù)規(guī)律下降 ,當 時比較器 A1輸出由 0 變?yōu)?1， RS 觸發(fā)器的 = =1，Q 的狀態(tài)不變， u0的狀態(tài)仍為低電平?；綬S 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器 A A2的輸出端控制。 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 測量電阻 、 電容電路的設(shè)計 555 定時器簡介 555 定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。另外， 74HC573 數(shù)據(jù)鎖存器的 LE 使能端為高電平有效，與之前電路結(jié)合可以實現(xiàn)片選功能。靜態(tài)驅(qū)動 使 編程簡單，顯示亮度高 。由于 測試指示 燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻與電源正極相接，所以為共陽極。該電路簡單，工作可靠 。 2)數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)： 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于 存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 3)測量電路 ： RC 震蕩電路 是 利用 555 振蕩電路實現(xiàn)被測電阻和被測電容頻率化。 系統(tǒng)分四大部分：測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。但 相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 。 (8)撰寫畢業(yè)論文。在此快速增長的過程中，無疑催生 出了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品 。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離。實際上，即便是研發(fā)隊伍本身，對測試的重視度以及對儀器本身的研究也明顯不夠。 在我國 1997 年 05 月 21 日中國航空工業(yè)總公司 研究出 一種 電阻、電容、電感在線測量方法及裝置 等電位隔離方法，用于對在線的電阻、電容、電感元件實行等電位隔離，其特征在于， (1)將一個運算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個電壓跟隨器； (2)將基準精密電阻 (R)的一端與被隔離的在線元件 (Z↓ [x])的一端通過導(dǎo)線連接，基準精密電阻 (R)的另一端與信號源 (V↓ [i])或 者地連接，被隔離的在線元件 (Z↓ [x])的另一端通過導(dǎo)線與地或者信號源 (V↓ [i])連接，基準精密電阻 (R)與被隔離的在線元件 (Z↓ [x])連接的一端同時與運算放大器的同相輸入端連接； (3)通過導(dǎo)線將運算放大器的輸出端與線路板上所有的隔離點 (C)連接，隔離點 (C)的確定方法是：在線路板上凡是與被隔離的在線元件 (Z↓ [x])靠近信號源 (V↓ [i])的一端 (A)相連的電阻、電容、電感元件的另一端均為隔離端 (C)。 電阻 、 電容 、 電感 測試儀 的發(fā)展歷史及研究現(xiàn) 狀 當今電子測試領(lǐng)域，電阻，電容和電感的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。 電阻測量 依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法 、比例運算器法和積分運算器法。其 中電阻和電容是采用 555 多諧振蕩電路產(chǎn)生的，而電感則是 根據(jù)電容三點式產(chǎn)生的， 將 振蕩 頻率送入 AT89C52 的 計數(shù)端 端，通過定時并且計數(shù)可以計算出被測頻率 ，再通過該頻率計算出被 測 參數(shù)。 在系統(tǒng)的軟件設(shè)計是以 Keil51 為仿真平臺，使用 C 語言與匯編語言混合編程編寫了系統(tǒng)應(yīng)用軟件；包括主程序模塊、顯示模塊、電阻測試模塊、電容測試模塊和電感測試模塊。比例運算器法測量誤差稍大，積分運算器法適用于高電阻的測量。 電阻 、 電容和電感測試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測量方法如下。 中國本土測量儀器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸 。 。所以，還應(yīng)把標準化和模塊化的研究放到重要前言 3 的位置。 本設(shè)計所做的工作 本設(shè)計是以 555 為核心的 振蕩電路 ，將 被測參數(shù)模擬轉(zhuǎn)化為頻率 ，并利用單片機實現(xiàn)計算頻率 ，所以，本次設(shè)計需要做好以下工作： (1)學(xué)習(xí)單片機原理等資料。 (9)完成英文翻譯。 4)利用 振蕩 電路 與 單片機 結(jié)合 利用 555 多諧振蕩電路 將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率 ，而電感則是根據(jù)電容三點式 電路也轉(zhuǎn)化為頻率 ， 這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率 f 是單片機很容易處理的數(shù)字量 ， 一方面測量精度高，另一方面便 于使儀表實現(xiàn)自動化，而且 單片機 構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。通過 和 向模擬開關(guān)送兩位地址信號，取得相應(yīng)的振蕩頻率，然后根據(jù)所測頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程 ，或者是把數(shù)據(jù)進行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。電容三點式振蕩電路 是 利用電容三點式振蕩電路實現(xiàn)被測電感參數(shù)頻率化 。 3)程序存儲器 (ROM)： 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。另外本系統(tǒng)的容阻上電復(fù)位，就是利用 RC 電路的充電過程來給單片機復(fù)位。因此 I/0 口輸出低電平時，與之相連的相應(yīng)指示燈會亮； I/0 口輸出高電平時，相應(yīng)的指示燈會滅。 2)動態(tài)顯示驅(qū)動： 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們 只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 在本設(shè)計中， LED 顯示接口電路 如下圖 34 所示： 圖 34 LED 顯示接口 電路 電路由 6 個共陰極數(shù)碼管、兩個 74HC573 和一個 ULN2803 組成。因此集成 555 定時被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制等方面。 2)多諧振蕩器工作原理 由 555 定時器組成的多諧振蕩器如圖 37(C)部分 所示，其中 R R2 和電容 C 為外接元件。 時刻， uc下降到 ，比較器 A2輸出由 1 變?yōu)?0， RS 觸發(fā)器的 =1，=0，觸發(fā)器處于 1，定時器輸出 u0=1。圖（ C）所示 電路輸出矩形波的占空比 ： (35) 測量電阻電路的設(shè)計 定時器 555 是一種用途很廣的集成電路，只需外接少量 R、 C 元件，就可以構(gòu)成多諧、單穩(wěn)及施密特觸發(fā)器。 圖 310 電感 測試電路 測量電感電路的 仿真 PSpice 仿真軟件簡介： 這次設(shè)計中主要用到 Pspice 軟件中的 電路原理圖編輯程序 Schematics 模塊和輸出結(jié)果繪圖程序 Probe 模塊。 利用 PSpice 仿真軟件對 電容三點式振蕩電路的仿真原理如圖 311， 雙擊XSC1 后可查看仿真波形， 仿真波形如圖 312 所示。 圖 41 按鍵主程序流程圖 主程序流程圖 在 電阻、電容、電感測試儀 的 設(shè)計中， 便于直觀性，在 數(shù)碼管 上顯示 被測參數(shù) 的選擇 ， 被測參數(shù) 各個燈的選擇以及具體設(shè)置。 電阻、電容、電感測試儀的軟件設(shè)計 25 圖 44 頻率計算程序流程圖 開始 程序初始化 數(shù)據(jù)處理 開定時器 TR=1 fw 是否為 1 fw 是否為 1 fw 是否為 0 結(jié)束 N N N Y Y Y 5 PCB 板的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試 PROTEL99SE 的介紹與 PCB 板的設(shè)計 Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2020/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層。 (2)可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng) (Advanced PLD 99)：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器 (Waveform)。 系統(tǒng) 硬件調(diào)試 本設(shè)計的硬件部分通過調(diào)試， 在調(diào)試過程中遇到很多問題，由于本單路是由面包板搭成的， 所以電路不穩(wěn)定。 測試 結(jié)果 如下： a)電阻測試數(shù)據(jù)如表 51 所示 。 本測試修正值選取主要通過實驗求取，對 影響 測量讀數(shù)的各種影響因素，如溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差。通過結(jié)合硬件電路， 在Keil51 的平臺上，使用 C 語言與匯編語言混合編程編寫了系統(tǒng)應(yīng)用 程序，使程序能夠正常運行，實現(xiàn)了設(shè)計的要求。在分析問題、解決問題及獨立工作的能力有了很大的提高。 //頻率相對應(yīng)的計數(shù)值 unsigned long int ff=0。 sbit fw=P3^5。i++){。break。break。break。break。break。 long int h1=0x00。 while(fw==1)。 inte=0。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 } while(sl==0) { L=(ff*ff)。 b=(L/100)%10。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 s=(L/10)%10。 m=L/100000。 delay_5ms()。 } } while(sc==0) { // C=。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 delay_5ms()。 ff=(unsigned long int)()。 while(fw==0)。 //tt 用于 計算頻率 TMOD=(TMODamp。 delay_50us()。break。break。break。break。 for (i=0。 sbit srd=P1^6。 typedef unsigned int uint。在本文的課題研究及寫作過程中，也給 予 了大力支持。 雖然本系統(tǒng)完成了設(shè)計設(shè)計要求，但其中仍然存在著很多需要改 進的地方。由于振蕩電路外圍器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生 的被測參數(shù) 對應(yīng) 的 頻率 有一定的誤差，所以只能通過多次實驗測量，選取合適的修正值來盡可能的減少本測試系統(tǒng)的誤差。 表 52 電容測試數(shù)據(jù) 讀取示值 （ pF） 振蕩頻率 （ Hz） 標稱 值 （ pF） 相對誤差值 （ %） 103 316 10105 104 29 96206 224 16 199583 c) 由于電感制作復(fù)雜本次測試暫未對電感進行測試。 其 調(diào)試內(nèi)容為 ： PCB 板的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試 29 1)面包板接通電源，程序在 軟件上運行后， 調(diào)試 數(shù)碼管 全亮 顯示效果，數(shù)碼管 調(diào)試 結(jié)果 如圖 52 所示 ： 圖 52 數(shù)碼管 調(diào)試 2)被測電阻的 調(diào) 試， 按下 Sr 鍵后， 閉合開關(guān) Srg,數(shù)碼管顯示被測電阻 20K的阻值 ，電阻 調(diào) 試 經(jīng)修正后的結(jié)果 如圖 53 所示 ： 圖 53 電阻 調(diào) 試 PCB 板的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試 31 3)被測電容的 調(diào) 試， 按下 Sc 鍵后， 數(shù)碼管顯示被測電 容 103 的 示 值 : 電 容 調(diào) 試 經(jīng)修正后的結(jié)果 如圖 54 所示 ： 圖 5