【導(dǎo)讀】現(xiàn)在使用的RLC測(cè)試儀大都是硬件電。單片機(jī)的運(yùn)算和控制功能，方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)R、L、C的參數(shù)的測(cè)量。不變的情況下，同時(shí)用軟件程序代替一些硬件測(cè)量電路。能夠很好的完成對(duì)RLC. 本設(shè)計(jì)通過(guò)插值算法使測(cè)量結(jié)果精度得到了有效的提高，同時(shí)通過(guò)。數(shù)字慣性濾波法避免了讀數(shù)的跳動(dòng)，使得讀取測(cè)量結(jié)果更加方便。功能強(qiáng)大、便于攜帶的RLC測(cè)試儀。課題設(shè)計(jì)目的意義···································································1

　　

【正文】 測(cè)量脈沖周 期的測(cè)量，有定時(shí)計(jì)數(shù)和定數(shù)計(jì)時(shí)兩種方法，利用 AT89C51 單片機(jī)里的 T0和 T1兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)，下面分別討論這兩種方法的測(cè)量精度。 定時(shí)計(jì)數(shù)法 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 定時(shí)計(jì)數(shù)法的具體做法是： a. 將 T0設(shè)為定時(shí)器， T1 設(shè)為計(jì)數(shù)器。 b. 設(shè)定 T0的定時(shí)中斷時(shí)間 t并允許中斷，將 T1清 0。 c. 同時(shí)啟動(dòng) T0和 T1，等待 T0中斷。 d. 在 T0的中斷服務(wù)子程序中讀出 T1 的計(jì)數(shù)值 n。 e. 將 t和 n代入式 (6)求出脈沖周期 T。 采用定時(shí)計(jì)數(shù)法時(shí)，計(jì)時(shí)誤差 t 可忽略， 可認(rèn)為 dt=0,最大計(jì)數(shù)誤差 為 一個(gè)脈沖，即1max?dn ，代入式 (8)得， nndnTdT 1m a xm a x ?? (9) 若要保證其相對(duì)誤差不超過(guò) %，即 %?TdT，則有 %?n 或 1000?n (10) 若 T0設(shè)為 50ms中斷，則由式 (6)得 usmsntT 50100050 ??? 或 KHzTf 201 ?? (11) 上式表明，定時(shí)計(jì)數(shù)法宜用在被測(cè)頻率較高的場(chǎng)合。 定數(shù)計(jì)時(shí)法 a. 將 T0設(shè)為定時(shí)器， T1 設(shè)為計(jì)數(shù)器。 b. 設(shè)定 T1的計(jì)數(shù)中斷次數(shù) n并允許中斷，將 T0清 0。 c. 同時(shí)啟動(dòng) T0和 T1，等待 T1中斷。 d. 在 T1的中斷服務(wù)子程序中讀出 T0 的計(jì)時(shí)值 t。 e. 將 t和 n代入式 (6)求出脈沖周期 T。 采用定數(shù)計(jì)時(shí)法時(shí)，計(jì)數(shù)誤差 dn=0,最大計(jì)時(shí)誤差為一個(gè)機(jī)器周期，本系統(tǒng)采用了 12M晶振，機(jī)器周期為 1us，故 1max?dt us，代入式 (8)得， ttdtTdT 1m a xm a x ?? (12) 若要保證其相對(duì)誤差不超過(guò) %，即 %?TdT，則有 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 %?t 或 1000?t us=1ms (13) 由式 (6)得 nntT 1?? (ms)或 nTf ??1 (KHz) (14) 上式表明，定數(shù)計(jì)時(shí)法宜用在被測(cè)頻率較低的場(chǎng)合。 為了增大本設(shè)計(jì) 的測(cè)量范圍，應(yīng)盡量增大頻率的測(cè)量范圍，本設(shè)計(jì) 將頻率測(cè)量范圍定在1Hz200KHz。為保證測(cè)量精度和縮短測(cè)量時(shí)間，應(yīng)將頻率測(cè)量范圍進(jìn)行分量程，在不同的量程內(nèi)采用不同的測(cè)量方法。根據(jù)式 (11)和式 (14)，可將頻率測(cè)量的范圍分為以下幾量程 量程 1： 1Hz1KHz，采用 1次定數(shù)計(jì)時(shí)法 測(cè)量 量程 2： 1KHz20KHz,采用 20次次定數(shù)計(jì)時(shí)法測(cè)量 量程 3： 20KHz200KHz，采用 50ms定時(shí)計(jì)數(shù)法測(cè)量 頻率的測(cè)量主要由 T0中斷和 T1中斷來(lái)完成，其流程圖分別如圖 42和圖 43所示。 圖 42 T0 中斷子程序流程圖 圖 43 T1 中斷子程序流程圖 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)在某次測(cè)量頻率后，若發(fā)現(xiàn)頻率不在本次測(cè)量的量程內(nèi)，就根據(jù) T0 中斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 以定時(shí)計(jì)數(shù)方式測(cè)量周期或超過(guò)最大閘門(mén)時(shí)間 Y 關(guān) T0 、 T1 計(jì)算周期 根據(jù)周期選擇下一次測(cè)量方式 啟動(dòng) T0 、 T1 N 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 中斷返回 T1 中斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 關(guān) T0 、 T1 計(jì)算周期 根據(jù)周期選擇下一次測(cè)量方式 啟動(dòng) T0 、 T1 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 中斷返回 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 所測(cè)量到的頻率所在的范圍選擇相應(yīng)的測(cè)量方法，達(dá)到自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程的目的。 穩(wěn)定讀數(shù) 要使振蕩器輸出的頻率 絕對(duì)不變是很難做到的，這將會(huì)使在測(cè)量的過(guò)程中讀數(shù)不停地跳動(dòng)而影響讀數(shù)，待別是在某個(gè)整數(shù)附近跳動(dòng)時(shí)（比如在 5000 1? 跳動(dòng)時(shí)，讀數(shù)就會(huì)在 4999至 5001 中不停地跳動(dòng)，每一位數(shù)字都是在變化的）讀數(shù)就更難看清楚了，因此很有需要去使讀數(shù)穩(wěn)定下來(lái)。 在模擬電路中，用 RC 低通濾波電路可以使輸出信號(hào)的波動(dòng)減小，若用軟件的方法模擬RC 低通濾波電路，同樣可以使輸出的數(shù)值變得穩(wěn)定一些，這就是數(shù)字 慣性 濾波法。 RC低通濾波電路如圖 44所示， iu 為輸入信號(hào)， ou 為輸出信號(hào)。 圖 44 RC 低通濾波電路 建立圖 44的微分方程得， ioo uRCuRCdtdu 11 ?? 將上式離散化，得 ikokkook uRCuRCtuu 11)1( ???? ? 或ikkook utRC tutRC RCu ??????? ? )1( 令 tRCRC???? 得 ikkook uuu )1()1( ?? ??? ? (15) 由上式可知， ? 越大， ou 就越平穩(wěn)，但響應(yīng)時(shí)間會(huì)增大。 在 本設(shè)計(jì) 中，若采用式 (15)進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)，仍會(huì)存在一些問(wèn)題。為了使讀數(shù)足夠穩(wěn)定，應(yīng)選擇較大的 ? 值，這必然會(huì)增大了讀數(shù)的時(shí)間。為了克服這個(gè)問(wèn)題，可將式 (15)進(jìn)行 如下改進(jìn) R C iuou長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 (16) ??? ??? ?iikkook f fff )1()1( ?? ? ?? ????? ????)1()1(kookkook ff ff 式 (16)用流程圖描述如圖 13所示。 當(dāng)系統(tǒng)測(cè)量到了一個(gè)精度高、穩(wěn)定性好的頻率值后，利用相應(yīng)的公式即可準(zhǔn)確地求出待測(cè)元件的值。 圖 45 穩(wěn)定讀數(shù)子程序流程圖 開(kāi)始 ?)1(????kookffN ioofff )1( ?? ??? io ff ?返回 Y 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 總結(jié) 在這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們深切體會(huì)到，實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)是對(duì)我們四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢測(cè)和考驗(yàn)，無(wú)論是動(dòng)手能力還是理論知識(shí)運(yùn)用能力都得 到了提高，同時(shí)加深了我們對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)識(shí)，大大提高了查閱資料的效率，使我們有充足的時(shí)間投入到電路設(shè)計(jì)當(dāng)中。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、電子工藝等多方面的知識(shí)，本設(shè)計(jì)達(dá)預(yù)期的要求，操作方便、價(jià)格便宜、精確度高，誤差保持在 %5 以?xún)?nèi)。同時(shí)此系統(tǒng)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，減少誤差的存在，大大提高了系統(tǒng)的精度。本次設(shè)計(jì)，為我們提供了展示自我能力的舞臺(tái)，也使我們深切認(rèn)識(shí)到自身知識(shí)能力尚存在許多不足，更讓我們體會(huì)到了電子技術(shù)與設(shè)計(jì)的趣味，以及其強(qiáng)大深遠(yuǎn)的實(shí)用性。今后，我們將更加努力學(xué)習(xí)，提高自己，為社 會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力量。 由于我自身在電子設(shè)計(jì)方面以及單片機(jī)方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，此設(shè)計(jì)還存在一些錯(cuò)誤和漏洞，望各位老師多指點(diǎn)，希望通過(guò)老師的指點(diǎn)和我以后的努力能過(guò)對(duì)它進(jìn)行完善。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 參考文獻(xiàn) [1] 曾喆昭，文卉 .數(shù)值計(jì)算 (第二版 ).[M] 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020, [2] 高吉祥 .模擬電子技術(shù) .[M] 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020, [3] 劉守義．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) .[M] 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020, [4] 王福瑞．單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全． [M] 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1998, [5] 李義府．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)． [M] 長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社， 2020, [6] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)。 [M] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編 1999，北京理工大學(xué)出版社。 2020, [7] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)組委會(huì)。第一屆 (1994)~第六屆 (2020)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目 [M], [8] 高吉祥，黃智偉，丁文霞，數(shù)字電子技術(shù) , [M] 北京；電子工業(yè)出版社， 2020, [9] 吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉 《 8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》。 [M] 清華大學(xué)出版社， 2020, [10] 康華光 .數(shù)字電子技術(shù) . 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