【導讀】現(xiàn)在使用的RLC測試儀大都是硬件電。單片機的運算和控制功能，方便地實現(xiàn)對R、L、C的參數(shù)的測量。不變的情況下，同時用軟件程序代替一些硬件測量電路。能夠很好的完成對RLC. 本設計通過插值算法使測量結(jié)果精度得到了有效的提高，同時通過。數(shù)字慣性濾波法避免了讀數(shù)的跳動，使得讀取測量結(jié)果更加方便。功能強大、便于攜帶的RLC測試儀。課題設計目的意義···································································1

　　

【正文】 測量脈沖周 期的測量，有定時計數(shù)和定數(shù)計時兩種方法，利用 AT89C51 單片機里的 T0和 T1兩個定時器 /計數(shù)器可以實現(xiàn)，下面分別討論這兩種方法的測量精度。 定時計數(shù)法 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 23 定時計數(shù)法的具體做法是： a. 將 T0設為定時器， T1 設為計數(shù)器。 b. 設定 T0的定時中斷時間 t并允許中斷，將 T1清 0。 c. 同時啟動 T0和 T1，等待 T0中斷。 d. 在 T0的中斷服務子程序中讀出 T1 的計數(shù)值 n。 e. 將 t和 n代入式 (6)求出脈沖周期 T。 采用定時計數(shù)法時，計時誤差 t 可忽略， 可認為 dt=0,最大計數(shù)誤差 為 一個脈沖，即1max?dn ，代入式 (8)得， nndnTdT 1m a xm a x ?? (9) 若要保證其相對誤差不超過 %，即 %?TdT，則有 %?n 或 1000?n (10) 若 T0設為 50ms中斷，則由式 (6)得 usmsntT 50100050 ??? 或 KHzTf 201 ?? (11) 上式表明，定時計數(shù)法宜用在被測頻率較高的場合。 定數(shù)計時法 a. 將 T0設為定時器， T1 設為計數(shù)器。 b. 設定 T1的計數(shù)中斷次數(shù) n并允許中斷，將 T0清 0。 c. 同時啟動 T0和 T1，等待 T1中斷。 d. 在 T1的中斷服務子程序中讀出 T0 的計時值 t。 e. 將 t和 n代入式 (6)求出脈沖周期 T。 采用定數(shù)計時法時，計數(shù)誤差 dn=0,最大計時誤差為一個機器周期，本系統(tǒng)采用了 12M晶振，機器周期為 1us，故 1max?dt us，代入式 (8)得， ttdtTdT 1m a xm a x ?? (12) 若要保證其相對誤差不超過 %，即 %?TdT，則有 長春工程學院畢業(yè)設計（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)計時法宜用在被測頻率較低的場合。 為了增大本設計 的測量范圍，應盡量增大頻率的測量范圍，本設計 將頻率測量范圍定在1Hz200KHz。為保證測量精度和縮短測量時間，應將頻率測量范圍進行分量程，在不同的量程內(nèi)采用不同的測量方法。根據(jù)式 (11)和式 (14)，可將頻率測量的范圍分為以下幾量程 量程 1： 1Hz1KHz，采用 1次定數(shù)計時法 測量 量程 2： 1KHz20KHz,采用 20次次定數(shù)計時法測量 量程 3： 20KHz200KHz，采用 50ms定時計數(shù)法測量 頻率的測量主要由 T0中斷和 T1中斷來完成，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 量程自動轉(zhuǎn)換原理：單片機在某次測量頻率后，若發(fā)現(xiàn)頻率不在本次測量的量程內(nèi)，就根據(jù) T0 中斷 現(xiàn)場保護 以定時計數(shù)方式測量周期或超過最大閘門時間 Y 關 T0 、 T1 計算周期 根據(jù)周期選擇下一次測量方式 啟動 T0 、 T1 N 恢復現(xiàn)場 中斷返回 T1 中斷 現(xiàn)場保護 關 T0 、 T1 計算周期 根據(jù)周期選擇下一次測量方式 啟動 T0 、 T1 恢復現(xiàn)場 中斷返回 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 25 所測量到的頻率所在的范圍選擇相應的測量方法，達到自動轉(zhuǎn)換量程的目的。 穩(wěn)定讀數(shù) 要使振蕩器輸出的頻率 絕對不變是很難做到的，這將會使在測量的過程中讀數(shù)不停地跳動而影響讀數(shù)，待別是在某個整數(shù)附近跳動時（比如在 5000 1? 跳動時，讀數(shù)就會在 4999至 5001 中不停地跳動，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。 在模擬電路中，用 RC 低通濾波電路可以使輸出信號的波動減小，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， ou 為輸出信號。 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)，但響應時間會增大。 在 本設計 中，若采用式 (15)進行穩(wěn)定讀數(shù)，仍會存在一些問題。為了使讀數(shù)足夠穩(wěn)定，應選擇較大的 ? 值，這必然會增大了讀數(shù)的時間。為了克服這個問題，可將式 (15)進行 如下改進 R C iuou長春工程學院畢業(yè)設計（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。 當系統(tǒng)測量到了一個精度高、穩(wěn)定性好的頻率值后，利用相應的公式即可準確地求出待測元件的值。 圖 45 穩(wěn)定讀數(shù)子程序流程圖 開始 ?)1(????kookffN ioofff )1( ?? ??? io ff ?返回 Y 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 27 總結(jié) 在這次設計的過程中，我們深切體會到，實踐是理論運用的最好檢驗。本次設計是對我們四年所學知識的一次綜合性檢測和考驗，無論是動手能力還是理論知識運用能力都得 到了提高，同時加深了我們對網(wǎng)絡資源認識，大大提高了查閱資料的效率，使我們有充足的時間投入到電路設計當中。本設計主要應用到了模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機控制技術、電子工藝等多方面的知識，本設計達預期的要求，操作方便、價格便宜、精確度高，誤差保持在 %5 以內(nèi)。同時此系統(tǒng)通過軟件設計，減少誤差的存在，大大提高了系統(tǒng)的精度。本次設計，為我們提供了展示自我能力的舞臺，也使我們深切認識到自身知識能力尚存在許多不足，更讓我們體會到了電子技術與設計的趣味，以及其強大深遠的實用性。今后，我們將更加努力學習，提高自己，為社 會貢獻自己的一份力量。 由于我自身在電子設計方面以及單片機方面的知識和經(jīng)驗的欠缺，此設計還存在一些錯誤和漏洞，望各位老師多指點，希望通過老師的指點和我以后的努力能過對它進行完善。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 28 參考文獻 [1] 曾喆昭，文卉 .數(shù)值計算 (第二版 ).[M] 北京 :清華大學出版社 ,2020, [2] 高吉祥 .模擬電子技術 .[M] 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020, [3] 劉守義．單片機應用技術 .[M] 西安：西安電子科技大學出版社， 2020, [4] 王福瑞．單片微機測控系統(tǒng)設計大全． [M] 北京：北京航空航天大學出版社， 1998, [5] 李義府．模擬電子技術基礎． [M] 長沙：國防科技大學出版社， 2020, [6] 全國大學生電子設計競賽組委會。 [M] 全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編 1999，北京理工大學出版社。 2020, [7] 全國大學生電子設計組委會。第一屆 (1994)~第六屆 (2020)全國大學生電子設計競賽題目 [M], [8] 高吉祥，黃智偉，丁文霞，數(shù)字電子技術 , [M] 北京；電子工業(yè)出版社， 2020, [9] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 《 8051 單片機實踐與應用》。 [M] 清華大學出版社， 2020, [10] 康華光 .數(shù)字電子技術 . 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