【文章內(nèi)容簡介】 輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋? 3)振蕩周期 由圖 (D)可知，振蕩周期 T=T1+T2。 T1 為電容充電時(shí)間， T2 為電容放電時(shí)間。 充電時(shí)間 ： (32) 放電時(shí)間： (33) 矩形波的振蕩周期： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (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。 對(duì)于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比 q， q=(脈寬 tw)/(周期 T)， tw指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。圖（ C）所示電路輸出矩形波的占空比： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (35) 測量電阻電路的設(shè)計(jì) 定時(shí)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。電阻的測量采用“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)算被測電阻的大小。 555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為： (36) 得出： (37) 即 ： 1 6 1 711[ / 2 ]( 2 ) *X xR R RIn C f??? ? ????? (38) 其中 R16=1KΩ, R17=1KΩ,C11=： 電阻測試電路見圖 38 所示。 TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U5NE555D+5R161KR171KRxC12GNDC13GNDFR 圖 38 電阻測試電路 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 測量電容電路的設(shè)計(jì) 電容的測量同樣采用“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)算被測電容的大小。 555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為： (311) 我們?cè)O(shè)置 R1=R2, 得出： (312) 即： (313) 電路分為 1 檔： R14=30KΩ,R15=； (314) 電容測試電路見圖 39 所示。 TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U3NE555D+5R1430KR15CxC10GNDFC 圖 39 電容測試電路 測量電感電路的設(shè)計(jì)及仿真 測量電感電路的設(shè)計(jì) 電感的測量是采用電容三點(diǎn)式振蕩電路來實(shí)現(xiàn)的。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。其振蕩頻率為： (315) 即： (316) (317) 電感測試電路見圖 310 所示。 C322UFC4R5100KLxQ19014R81KC1C5C2Q29014R7100KR647K+5GNDTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U1NE555DGNDC6FL 圖 310 電感測試電路 多路選擇開關(guān)電路的設(shè)計(jì) 利用 CD4052 實(shí)現(xiàn)測量類別的轉(zhuǎn)換， CD4052 是差分四通道數(shù)字控制模擬開電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 關(guān)器件，有 A0 和 A1 兩個(gè)二進(jìn)制控制輸入端和 INH 輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止電流。當(dāng) INH 輸入端 =“ 1”時(shí)所有通道截止，二位二進(jìn)制輸入信號(hào)選通四對(duì)通到中的一通道。當(dāng)選擇了某一通道的頻率后， Y 輸出頻率通過 T1 送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過計(jì)算得到要被測值，多路選擇 開關(guān)控制如表 31 所示。 表 31 多路選擇開關(guān)控制 測量類別 0 0 Y0L 0 1 Y1R 1 0 Y2C 1 1 * 表 31 中 *表示未定義此功能。 多路選擇開關(guān)硬件電路如圖 313 所示。 Y22Y01Y3Y34VCC16Y15EN6X13VEE7GND8X012B9A10X311X215X114U4CD4052BCMGND+5FCFRFL 圖 313 多路選擇開關(guān) 4 電阻 、 電容 、 電感測試儀的軟件設(shè)計(jì) 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(jì)的模塊中，模塊是以單片機(jī)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。 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(jì)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(gè)燈的選擇以及具體設(shè)置。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。 開始 結(jié)束 初始化 執(zhí)行鍵功能 有無按鍵操？作 ？ 有 無 電阻、電容、電感測試儀的軟件設(shè)計(jì) 21 圖 42 RLC 測試儀的軟件流程圖 首先插入被測元件，開關(guān)打開以后，按下 SET 鍵，進(jìn)行復(fù)位，然后進(jìn)行按鍵選擇，選擇被測參數(shù)類別，之后單片機(jī)根據(jù)按鍵類別啟動(dòng) 相應(yīng)的參數(shù)測試程開始 初始化 鍵掃描 健分析，置狀態(tài) R測試狀態(tài) C測試狀態(tài) L測試狀態(tài) 開中斷 定時(shí)器設(shè)置 通道及指示燈的設(shè)置 采值并計(jì)算 顯示 結(jié)束 No Yes 序，測試完畢后將結(jié)果送入數(shù)碼管顯示。 頻率 參數(shù)計(jì)算的原理 本設(shè)計(jì)頻率的計(jì)算采用單片機(jī)外部中斷 ，對(duì)外觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖頻率的測量，再通過對(duì)測量數(shù)據(jù)的校正來完成。 單片機(jī)對(duì)頻率測量的原理如下圖 43 所示。 圖 43 測頻率原理圖示 說明：圖 43 中 t1 時(shí)刻檢測到高電平開定時(shí)器 1，開始計(jì)數(shù)； t2 時(shí)刻等待檢測低電平； t3 時(shí)刻第二次檢測到高電平時(shí)關(guān)定時(shí)器停止計(jì)數(shù)。 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)檢測到高電平時(shí)開定時(shí)器開始計(jì)數(shù)，然后檢測低電平，當(dāng)檢測到低電平時(shí)已經(jīng)測得脈沖的脈寬，但我們測得是頻率，故在程序中藥繼續(xù)檢測等待下一個(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。程序流程圖如圖 44 所示。 電阻、電容、電感測試儀的軟件設(shè)計(jì) 23 圖 44 頻率計(jì)算程序流程圖 開始 程序初始化 數(shù)據(jù)處理 開定時(shí)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(jì)與系統(tǒng)的調(diào)試 PROTEL99SE 的介紹與 PCB 板的設(shè)計(jì) Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2022/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。 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。 電路工程設(shè)計(jì)部分 (1)電路原理設(shè)計(jì)部分 (Advanced Schematic 99)：電路原理圖 設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器 (簡稱 SCH 編輯器 )、電路圖零件庫編輯器 (簡稱 Schlib 編輯器 )和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報(bào)表。 (2)印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng) (Advanced PCB 99)：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器 (簡稱 PCB 編輯器 )、零件封裝編輯器 (簡稱 PCBLib 編輯器 )和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。 (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。 電路仿真與 PLD 部分 (1)電路模擬仿真系統(tǒng) (Advanced SIM 99)：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字 /模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。 (2)可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng) (Advanced PLD 99)：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器 (Waveform)。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。利用 PLD 系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡化。 (3)高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng) (Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來分析 PCB 設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。 PCB 板的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的調(diào)試 25 二、 Protel 99 SE 的功能特性 開放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系 超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能 強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能 本設(shè)計(jì)中， PCB 的設(shè)計(jì)如圖 51 所示 ： 圖 51 PCB 板的設(shè)計(jì)電路 系統(tǒng)調(diào)試與系統(tǒng)測試 系統(tǒng)軟件調(diào)試 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機(jī)的軟 件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 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。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN202 WINXP等操作系統(tǒng) 。 系統(tǒng)硬件測試 本設(shè)計(jì)的硬件部分通過調(diào)試，在調(diào)試過程中遇到很多問題，由于本電路是由腐蝕板腐蝕而成的，焊接完成后，發(fā)現(xiàn) 1602 不顯 示，經(jīng)檢測后發(fā)現(xiàn)電路板腐蝕時(shí)間過長或者印刷不好導(dǎo)致線路斷路發(fā)現(xiàn)后更改后工作正常了。 系統(tǒng)測試 (1)測試原理：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以 MCS51 單片機(jī)為核心的電阻 、 電容 、 電感測試儀，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)的測量。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(diǎn)式產(chǎn)生的，將振蕩頻率送入 AT89C52 的計(jì)數(shù)端端，通