【正文】 ，通過一定軟件編程，把該頻率計(jì)算出各個(gè)參數(shù)值，將 數(shù)據(jù)處理后，送顯示部分顯示，如果測(cè)量值不在頻率范圍內(nèi)，通過軟件控制端口，通過繼電器形成量程轉(zhuǎn)換。對(duì)于本人來說，這是一次極為 寶貴的經(jīng)驗(yàn)。s an extremely valuable experience to me. KEY WORD: RC surging circuit； LC surging circuit； 89S52 single chip puter； measure instrument 目 錄 第一章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ......................................................... 1 設(shè)計(jì)背景 .............................................................. 1 設(shè)計(jì)要求 .............................................................. 1 設(shè)計(jì)任務(wù) .......................................................... 1 技術(shù)要求 .......................................................... 2 方案比較 .............................................................. 2 方案論證 .............................................................. 4 總體思路 .......................................................... 4 設(shè)計(jì)方案 .......................................................... 5 各模塊方案論證 ........................................................ 5 電阻、電容振蕩模塊 ................................................. 5 電感振蕩模塊 ...................................................... 5 顯示模塊 .......................................................... 5 開關(guān) .............................................................. 6 中央控制器模塊 .................................................... 6 系統(tǒng)各模塊最終方案 ................................................. 6 第二章 主要電路設(shè)計(jì)與說明 ................................................. 7 555 芯片簡(jiǎn)介 .......................................................... 7 芯片各引腳的功能 .................................................. 7 芯片的等效功能方框圖及工作原理 .................................... 7 74LS161 芯片的簡(jiǎn)介 .................................................... 9 AT89S52 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) ................................................. 9 繼電器的工作原理 ..................................................... 11 繼電器的定義 ..................................................... 11 電磁繼電器的工作原理和特性 ........................................ 11 繼電器的工作環(huán)境 ................................................. 11 LCD 的引腳功能 ....................................................... 12 RX 的 RC振蕩電路 ................................................... 12 第三章 設(shè)計(jì)電路 .......................................................... 15 測(cè)量電阻的電路模塊 ................................................... 15 測(cè)電容的 RC 振蕩電路 .................................................. 16 測(cè)電感的電容三點(diǎn)式振蕩電路 ........................................... 17 第四章 軟件設(shè)計(jì) .......................................................... 20 第五章 系統(tǒng)測(cè)試 .......................................................... 22 ............................................................. 22 ................................................... 23 電阻的測(cè)量 ....................................................... 23 電容的測(cè)量 ....................................................... 23 電感的測(cè)量 ....................................................... 24 第六章 總結(jié) .............................................................. 25 參考文獻(xiàn) .................................................................. 26 致謝 ...................................................................... 27 附 錄 ..................................................................... 28 附錄 1 元器件清單 ........................................................ 28 附錄 2 電路原理框圖 ...................................................... 29 附錄 3 電路實(shí)物圖 ........................................................ 30 附錄 4 程序 .............................................................. 31 簡(jiǎn)易 R、 L、 C 測(cè)量?jī)x 1 第一章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)背景 在歷屆全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽中幾乎每次都有儀表類系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，人們對(duì)電子不再感到陌生，對(duì)電路基礎(chǔ)以及電子元器件的了解也開始慢慢普及。而對(duì)于那些電路基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的人們，那只能是望而興嘆了。 本設(shè)計(jì)如果直接運(yùn)用外圍電路通過計(jì)算來求得所要求的參數(shù)，過程復(fù)雜，準(zhǔn)確率低，關(guān)鍵是不能實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。于是本設(shè)計(jì)采用了比較先進(jìn)的 89S52為控制核心， 89S52單片機(jī)功耗很低，價(jià)格便宜，更重要的是單片機(jī)在測(cè)量頻率時(shí)的誤差非常的小， 在設(shè)計(jì)中，將所要求的參數(shù)通過振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)， 作為單片機(jī)的時(shí)鐘源 ，再通過單片機(jī)軟件的編程來實(shí)現(xiàn)其量程轉(zhuǎn)換以及各模塊參數(shù)的顯示，這就為該設(shè)計(jì)的低誤差率、易操作性提供了必要的條件，從而使得本設(shè)計(jì)才能夠順利完成。其中，在測(cè)量部分中，由于測(cè)量的是電阻、電容、電感三種不同的參數(shù)，所以，必須將測(cè)量部分在進(jìn)一步劃分。H～ 10 mH （ 2）測(cè)量精度 +5％ （ 3）制作 4 位數(shù)碼管顯示器，顯示測(cè)量數(shù)值，并用發(fā)光二極管分別指示所測(cè)元件的類別和單位 發(fā)揮部分 （ 1）擴(kuò)大測(cè)量范圍 （ 2）提高測(cè)量精度 （ 3）測(cè)量量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換 方案比較 目前，測(cè)量電子元件集中參數(shù)電阻、電容、電感的儀表種類較多，方法也各不相同，這些方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。最基本的就是根據(jù) R 的定義式 來測(cè)量。這種方法要測(cè)出兩個(gè)模擬量，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 圖 2 由定義法測(cè)量 圖 3 萬用表測(cè)量法 當(dāng)然，還可以通過普通分壓電路，如圖 所示為電壓源分壓法 ，將 Rx 所分的電壓，通過 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，通過單片機(jī)端口將數(shù)字信號(hào)并行輸入單片機(jī)，再通過軟件編程，將數(shù)字信號(hào)還原，通過公式計(jì)算出 Rx的值，該方法準(zhǔn)確度較高，但 A/D轉(zhuǎn)換模塊的程序編寫實(shí)現(xiàn)較困難，所以，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。電阻 R 可用直流電橋測(cè)量，電感 L、電容 C 可用交流電橋測(cè)量。根據(jù)平衡條件以及一些已知的電路參數(shù)就可以求出被測(cè)參數(shù)。這樣，電橋法不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。它可以在工作頻率上進(jìn)行測(cè)量，使測(cè)量的條件更接近使用情況。因此它對(duì)振蕩器的要求較高，另外，和電橋法一樣，調(diào)節(jié)和平衡判別很難實(shí)現(xiàn)智能化。由于很難實(shí)現(xiàn)理想的恒流源和恒壓源，所以它們適用的測(cè)量范圍很窄。基于此思想，我們把電子元件的集中參數(shù)電阻、電容、電感轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào) f,然后用單片機(jī)計(jì)數(shù)后在運(yùn)算求出電阻、電容、電感的值，并送顯示部分顯示。其實(shí)，這種轉(zhuǎn)換就是把模擬量進(jìn)擬地轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，頻率 f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量，這種數(shù)字化處理一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)智能化，另一方面也避免了由指針讀數(shù)引起的誤差。 然后根據(jù)所測(cè)頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù) 據(jù)處理后，把電阻、電容、電感的值送顯示部分顯示出相應(yīng)的參數(shù)值，利用編程實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 圖 7 設(shè)計(jì)的總體方框圖 各模塊方案論證 電阻、電容振蕩模塊 采用 555 組成多諧振蕩電路，通過單片機(jī) 口對(duì)振蕩電路產(chǎn)生的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過軟件對(duì)振蕩電路產(chǎn)生的頻率進(jìn)行判斷，利用繼電器自動(dòng)進(jìn)行對(duì)電阻、電容參數(shù)量程的選擇，取得更好的頻率范圍，從而進(jìn)行量程的自動(dòng)切換。 電感振蕩模塊 采用電容三 點(diǎn)式振蕩電路來產(chǎn)生不同的頻率，由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)能力有限，所以，振蕩電路產(chǎn)生的頻率必須經(jīng)過分頻后再送單片機(jī) 口計(jì)數(shù)。 顯示模塊 可以采用 LCD進(jìn)行顯示。價(jià)格有點(diǎn)昂貴，但很實(shí)用。所以，采用 LCD 顯示 ,同時(shí)顯示參數(shù)的大小和所測(cè)量的類別，簡(jiǎn)潔而又清晰 。價(jià)格便宜，功能單一，但很實(shí)用。對(duì)中央處理器的 選擇多種多樣，但我們熟練掌握 8051 系列單片機(jī)的控制原理和設(shè)計(jì)方法，所以我們選擇 AT89S52 作為系統(tǒng)控制器。 系統(tǒng)各模塊最終方案 通過分析和論證，我們最終各模塊選擇方案如下： ：采用 555組成多諧振蕩，利用繼電器自動(dòng)進(jìn)行對(duì)電阻、電容參數(shù)量程的選擇，取得更好的頻率范圍，從而進(jìn)行量程的自動(dòng)切換。 ：采用 LCD 顯示。 ：采用 AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行控制。 簡(jiǎn)易 R、 L、 C 測(cè)量?jī)x 7 第二章 主要電路設(shè)計(jì)與說明 555 芯片簡(jiǎn)介 在本設(shè)計(jì)方案選擇中，測(cè)量電阻和電容參數(shù)的 RC振蕩電路采用 555 定時(shí)器電路組成。 芯片各引腳的功能 表 1 555 定時(shí)器的引腳及功能 芯片的等效功能方框圖及工作原理 555 時(shí)基電路等效功能方框圖如圖 8 所示 : 引腳編號(hào) 符號(hào) 功能說明 1 GND 地線 2 TR 觸發(fā) 3 OUT 輸出 4 RES 復(fù)位 5 CV 控制電壓 6 TH 閥值 7 DIS 放電 8 VCC 電壓 簡(jiǎn)易 R、 L、 C 測(cè)量?jī)x 8 圖 8 555 時(shí)基電路等效功能方框圖