【正文】 Yes電阻、電容、電感測試儀的軟件設(shè)計25序，測試完畢后將結(jié)果送入數(shù)碼管顯示。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。22多路選擇開關(guān)硬件電路如圖 313 所示。當(dāng)選擇了某一通道的頻率后，Y 輸出頻率通過 T1 送入單片機進行計數(shù)，通過計算得到要被測值，多路選擇開關(guān)控制如表 31 所示。 多路選擇開關(guān)電路的設(shè)計利用 CD4052 實現(xiàn)測量類別的轉(zhuǎn)換，CD4052 是差分四通道數(shù)字控制模擬開關(guān)器件，有 A0 和 A1 兩個二進制控制輸入端和 INH 輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止電流。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。 它 可以 起 到 萬 用 表 ， 示 波 器 和 掃 描 儀 的 作 用 ， 在 屏 幕 上 繪 出 仿 真 結(jié) 果 的 波 形 和 曲線 。 而 在 輸 出 結(jié) 果 繪 圖 程 序 Probe 模 塊 中Probe 程 序 是 PSPICE 的 輸 出 圖 形 后 處 理 軟 件 包 。 電 路 元 器 件 符號 庫 中 備 有 各 種 原 器 件 符 號 ， 除 了 電 阻 ， 電 容 ， 電 感 ， 晶 體 管 ， 電 源 等 基 本器 件 及 符 號 外 ， 還 有 運 算 放 大 器 ， 比 較 器 等 宏 觀 模 型 級 符 號 ， 組 成 電 路 圖 ，原 理 圖 文 件 后 綴 為 .sch。圖 310 電感測試電路20 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 。電容三點式振蕩電路又稱考畢茲振蕩電路，三點式振蕩電路是指：LC 回路中與發(fā)射極相連的兩個電抗元件必須是同性質(zhì)的，另外一個電抗元件必須為異性質(zhì)的，而與發(fā)射級相連的兩個電抗元件同為電容式的三點式振蕩電路，也就是射同基反 的構(gòu)成原則成為電容三點式振蕩電路。555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為： (311)18我們設(shè)置 R1=R2,得出： (312) 即： (313)電路分為 1 檔：R4=510KΩ,R4=R6； (314)電容測試電路見圖 39 所示。555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為： (36) 得出： (37)電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計17即： (38) 電路分為 2 檔：100 Rx1000 Ω：按下電阻測試建 Sr，閉合開關(guān) Srd,R2=330Ω,C2=：? (39)1000 Rx 1M Ω：按下電阻測試建 Sr，閉合開關(guān) Srg,R1=20KΩ,C3=103pF： (310)電阻測試電路見圖 38 所示。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。充電時間： (32)放電時間： (33)矩形波的振蕩周期： (34)因此改變 RR 2 和電容 C 的值，便可改變矩形波的周期和頻率。3)振蕩周期由圖(D)可知，振蕩周期 T=T1+T2。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出 u0=1，電容放電時，u 0=0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。時刻，u c 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。期間， ，放電三極管 T 導(dǎo)通，電容 C 通過 R2 放電。所以 0tt1 期間，定時器輸出 u0 為高電平 1。電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計15 圖 37 震蕩器工作原理設(shè)電容的初始電壓 Uc＝0 ，t＝0 時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端 VTH＝V TL＝0 ，比較器 A1 輸出為高電平，A 2 輸出為低電平，即 =1， =0(1 表示高電位，0 表示低電位)，RS 觸發(fā)器置 1，定時器輸出 u0=1 此時 ，定時器內(nèi)部放電三極管截止，電源 Vcc 經(jīng) R1，R 2 向電容 C充電，u c 逐漸升高。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 RR 2 和電容 C 為外接元件。高電平觸發(fā)信號加在 A1 的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS 觸發(fā)器 端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在 A2 的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 RS 觸發(fā)器 端的輸入信號。分壓器為比較器 AA 2 提供參考電壓，比較器 A1 的參考電壓為 ，加在同相輸入端，比較器 A2 的參考電壓為 ，加在反相輸入端。14圖 36 定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)它由分壓器、比較器、基本 RS 觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。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。當(dāng)有鍵按下時為低電平，無鍵按下時則為高電平。本設(shè)計中設(shè)置了 Sr,Sc,SL 三個按鍵，利用單片機的 、 和 口直接和按鍵相連接，控制程序放在 MCS51 單片機的 ROM 中用于啟動各個被測參數(shù)程序的調(diào)整。ULN2803 是達林頓管，在電路中能起到大電流輸出和高壓輸出的作用。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。圖 33 單片機片選電路12或非門片選電路分析：當(dāng)單片機通過 P0 口總線輸出數(shù)據(jù)時，16 管腳(WR)為低電平“0” ，片選信號端 ~ 中，要被片選端為“0” ，其它為“1” ，這樣三個或非門中，只有需要片選中或非門的輸出為高電平“1” ，其它兩個或非門的輸出信號為低電平“0” 。系統(tǒng)核心電路(AT89S52 最小系統(tǒng))的 P0 口以總線方式與二片數(shù)據(jù)鎖存器(74HC573)相連接，二片 74HC573 的片選使能端(LE)分別連接在或非門(74HC02)的 4 管腳，三個或非門相類似，都是兩個輸入端的其中一端接在單片機的 16 管腳(WR)，而另一端分別接在 ~。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。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(dāng)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。1)靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動，靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計11個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。六位數(shù)碼管顯示被測參數(shù)的示值從左到右依次代表十萬、萬、千、百、十和個位，這樣顯示結(jié)果更為簡單可行。按 時的工作電流 15mA 來計算，需要讓與之串聯(lián)的電阻，分去 VCC 5V 電壓中的 電壓，則得到 R=U/I=，且電阻的功率為 P=UI=*=。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。 在 本設(shè) 計 中 ， 利用單片機的 、 和 口直接和發(fā)光二極管相連接，控制程序放在 MCS51 單片機的 ROM 中。與 小 白 熾 燈 泡 和 氖 燈 相 比 ， LED 的 特 點 是 ： 工 作 電 壓 很 低 (有 的 僅 一 點幾 伏 )； 工 作 電 流 很 小 (有 的 僅 零 點 幾 毫 安 即 可 發(fā) 光 )； 抗 沖 擊 和 抗 震 性 能 好 ，可 靠 性 高 ， 壽 命 長 ； 通 過 調(diào) 制 通 過 的 電 流 強 弱 可 以 方 便 地 調(diào) 制 發(fā) 光 的 強 弱 。當(dāng)需要復(fù)位時，也可以按下復(fù)位按鍵，進行復(fù)位。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。本設(shè)計中單片機的設(shè)計電路如下圖 31 所示： 圖 31 單片機的設(shè)計電路本電路使用單片機內(nèi)部振蕩器， 的晶體諧振器直接接在單片機的時鐘端口 X1 和 X2，電路中 CC3 為振蕩器的匹配電容。7)中斷系統(tǒng)：具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串口中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。5)并行輸入輸出(I/O)口：共有 4 組 8 位 I/O 口(P0、 PP2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。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。 MCS51 單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：1)中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。另外，本設(shè)計還需要利用單片機的定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機為核心進行設(shè)計具有極大的必要性。電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計73 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計 MCS51 單片機電路的設(shè)計在本設(shè)計中，考慮到單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。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)6頻率化。2)通道選擇：本設(shè)計通過單片機控制 CD4052 模擬開關(guān)來控制被測頻率的自動選擇。數(shù)碼管顯示：本設(shè)計中有 1 個 74HC02個 74LS571 個 2803 驅(qū)動和 6 個數(shù)碼管，采用共陽極方式連接構(gòu)成動態(tài)顯示部分，降低功耗。圖 21 系統(tǒng)設(shè)計框圖框圖各部分說明如下：1)控制部分：本設(shè)計以單片機為核心，采用 89C51 單片機，利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統(tǒng)，定時/計數(shù)器和 LED 顯示功能等。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。電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設(shè)計5 系統(tǒng)的原理框圖本設(shè)計中，考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用 MCS 51 系列的單片機為核心來實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀的控制。綜上所述，利用振蕩電路與單片機結(jié)合實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。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。 3)采用 CPLD 或 FPGA 實現(xiàn)應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的 VHDL 硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設(shè)計，利用 MAXPLUSII 集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到CPLD 或 FPGA 可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。 2)可編程邏輯控制器(PLC) 應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。42 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設(shè)計 電阻、電容、電感測試儀設(shè)計方案比較電阻、電容、電感測試儀的設(shè)計可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運算器法和積分運算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機結(jié)合或 CPLD 與 EDA 相結(jié)合等等來實現(xiàn)。