【正文】 電壓測(cè)量流程圖 ???????????????????? 25 第五章 電路板制作 ?????????????????????? 27 PCB 電路布線(xiàn) ????????????????????? 27 PCB 板制作 ?????????????????????? 27 元器件焊接 ?????????????????????? 27 第六章 電路仿真 ???????????????????????? 27 電阻測(cè)量電路仿真 ???????????????????? 27 電容測(cè)量電路仿真 ??????????????????? 28 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 ?????????? ??????????? 28 第七章 心得與體會(huì) ??????????????????????? 30 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 31 附錄一 程序 ?????????????????????????? 32 附錄二 原理圖 ????????????????????????? 17 附錄三 PCB 板圖 ???????????????????????? 35 附錄四 元器件清單 ??????????????????????? 36 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 4 引 言 在現(xiàn)代化生 產(chǎn)、學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，往往需要對(duì)某個(gè)元器件的具體參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，在這之中萬(wàn)用表以其簡(jiǎn)單易用，功耗低等優(yōu)點(diǎn)被大多數(shù)人所選擇使用。測(cè)量時(shí)，只需將待測(cè)元件引腳 放在 測(cè)試儀的輸入端，用按鍵操作需要測(cè)量的參數(shù)，便可以很快測(cè)出被測(cè)元器件的參數(shù)，簡(jiǎn)便易用。 系統(tǒng)的 基本原理是將電阻阻值、電容容值、電感感值的變化均轉(zhuǎn)換成方波脈沖頻率的變化，利用計(jì)數(shù)器測(cè)頻后通過(guò)單片機(jī)做運(yùn)算，最后計(jì)算出待測(cè)元件的各個(gè)參數(shù)并顯示在1602 液晶屏幕上 。 本次設(shè)計(jì)的思想是基于以上原因提出來(lái)的。然而萬(wàn)用表有一定的局限性，它只能測(cè)量有限種類(lèi)的元器件的參數(shù)，對(duì)于電容和電感等一些電抗元件就無(wú)能為力了。所以，現(xiàn)在大多數(shù)高校都開(kāi) 設(shè)與電子類(lèi)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)及課程，為社會(huì)培養(yǎng)大量的電子行業(yè)的人才。中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 基于 89C52 的數(shù)字萬(wàn)用表 題 目 ： 基于 89C52 的數(shù)字萬(wàn)用表 姓 名 ： 考 號(hào) ： 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 1 基于 89c52 的數(shù)字萬(wàn)用表 李志鵬 測(cè)控 1601 摘 要： 近幾年來(lái)，電子行業(yè)的發(fā)展速度相當(dāng)快，電子行業(yè)的公司企業(yè)數(shù)目也不斷增多。這個(gè)現(xiàn)象帶來(lái)的直接結(jié)果是電子行業(yè)方面的人才需求不斷增多。做過(guò)電路設(shè)計(jì)的工作人員或者學(xué)生大多數(shù)使用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量一些元件參數(shù)或者電路中的電壓電流。所以制作一種簡(jiǎn)便的電容電感測(cè)量?jī)x顯得尤為重要，方便電路設(shè)計(jì)人員或者高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生測(cè)量電路中需要用到的電容及電感的具體值。該系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，搭配必要的外圍電路對(duì)電阻、電容和電感參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)使用按鍵選擇 被測(cè)元件類(lèi)型 ，使用 1602 液晶屏作為顯示部分。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高。然而萬(wàn)用表有一定的局限性，比如：不能夠測(cè)量 容 ，所以制作一個(gè)簡(jiǎn)單易用的電抗元器件測(cè)量?jī)x是很有必要的。 該類(lèi)儀器的基本工作原理是將電阻器阻值的變化量，電容器容值的變化量 和電壓值 的變化量通過(guò)一定的調(diào)理電路統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電壓的變化量或者頻率的變化量 等等，再通過(guò)高精度 AD 采集或者頻率檢測(cè)計(jì)算等方法來(lái)得到確定的數(shù)字量的值，進(jìn)而確定相應(yīng)元器件的具體參數(shù)。測(cè)量 待測(cè)電阻 Rx和 已知電阻 R0 上的電壓 ，記為 Ux和 U0. 00 RUUR xx ? 方案二：利用直流電橋平衡原理的 方案 VCC GND Rx R0 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 5 圖 12 直流電橋平衡 電路圖 根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器 R3，使得電表指針指向正中間 ，再 測(cè)量電位器電阻值 。 G VCC GND Rx R1 R2 R3 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 6 由 CRRf x *)2(*2ln 11 ?? 得 )**2ln 1(*21 1RCfR x ?? 上述三種方案從對(duì)測(cè)量精度要求而言，方案一的測(cè)量精度極差，方案二需要測(cè)量的電阻值多，而且測(cè)量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過(guò)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會(huì)明顯的提高。 電容測(cè)量電路方案的比較與論證 方案一： 利用 串聯(lián) 分壓 原理 的方案 （原理圖同圖 11） 通過(guò)電容換算的容抗跟已知電阻分壓，通過(guò)測(cè)量電壓值，再經(jīng)過(guò)公式換算得到電 容的值。 方案二： 利用 交流電橋平衡原理 的方案 （原理圖同圖 12） )(2)(21 221 xjxj eZZeZZ ???? ?? ????? 通過(guò)調(diào)節(jié) Z Z2 使電橋平衡。通過(guò)讀取 Z ZZn 的值，即可得到被測(cè)電容的值。 由 xCRRf *)2(*2ln121 ?? 若 R1=R2,得 1**2ln31 RfC x ? 上述三種方案從對(duì)測(cè)量精度要求而言，方案一的測(cè)量精度極差，方案二需要測(cè)量的電 容 值多，而且測(cè)量調(diào)節(jié)麻煩 、電容不易測(cè)得準(zhǔn)確值 ，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過(guò)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會(huì)明顯的提高。 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 8 電壓測(cè)量電路方案的比較與論證 方案一：直接將被測(cè)電壓值輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809， 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過(guò)單片機(jī)計(jì)算，可的出被測(cè)電壓值的大小。這三個(gè)檔位可以通過(guò)比較輸入電壓值的大小來(lái)自動(dòng)選擇用哪一級(jí)的放大倍數(shù)。 相比較而言，方 案 二 還是比較符合要求的，由于是通過(guò)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化， 并且通過(guò)不同的放大倍數(shù)， 精確度會(huì)明顯的提高。 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 9 第二章 核心元件介紹 STC89C52介紹 STC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ： ★ 加密性強(qiáng) ,很難解密或破解 ★ 超強(qiáng)抗干擾 ： 1 、高抗靜電 (ESD 保護(hù) ) 2 、輕松過(guò) 2KV/4KV 快速脈沖干擾 (EFT 測(cè)試 ) 3 、寬電壓 ， 不怕電源抖動(dòng) 4 、寬溫度范圍 ， 40℃ ~85℃ 5 、 I/O 口經(jīng)過(guò)特殊處理 6 、單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊處理 7 、單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過(guò)特殊處理 8 、 單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過(guò)特殊處理 9 、單片機(jī)內(nèi)部的看門(mén)狗電路經(jīng)過(guò)特殊處理 ★ 超低功耗 ： 1 、掉電模式 ： 典型功耗 μ A 2 、空閑模式 ： 典型功耗 2mA 3 、正常工作模式 ： 典型功耗 4mA7mA 4 、掉電模式可由外部中斷喚醒 ， 適用于電池供電系統(tǒng) ， 如水表、氣表、便攜設(shè)備等 . STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖： 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 10 ADC0809 介紹 (1)AD0809 的 邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8 路 模擬量 分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 中國(guó)電子學(xué)會(huì)認(rèn)證 EDP電子設(shè)計(jì)工程師 11 （ 2） AD0809 的工作原理 IN0－ IN7： 8 條 模擬量輸入 通道 ADC0809 對(duì)輸入 模擬量 要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加 采樣保持電路。當(dāng) ALE 線(xiàn)為高電平時(shí)，地址鎖存與 譯碼器 將 A， B， C 三條 地址線(xiàn) 的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng) 譯碼 后被選中的通道的 模擬量 進(jìn) 轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇表如下表所示。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部 寄存器 清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持 低電平 。 當(dāng)EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE=1，輸出轉(zhuǎn)換 得到的數(shù)據(jù)； OE=0，輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)呈 高阻 狀態(tài)。 CLK為 時(shí)鐘 輸入信號(hào)線(xiàn)。 （ 3） 、 ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明 a． ADC0809 內(nèi)部帶有輸出 鎖存器 ，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 c． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 e． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 LM324 介紹 LM324 系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器。 引腳圖（管腳 圖） NE555 介紹 555 集成電路開(kāi)始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做 555