單片機(jī)電阻、電容、電感測試儀.doc_第1頁
單片機(jī)電阻、電容、電感測試儀.doc_第2頁
單片機(jī)電阻、電容、電感測試儀.doc_第3頁
單片機(jī)電阻、電容、電感測試儀.doc_第4頁
單片機(jī)電阻、電容、電感測試儀.doc_第5頁
已閱讀5頁,還剩40頁未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

簡易電阻、電容和簡易電阻、電容和 電感測試儀設(shè)計(jì)電感測試儀設(shè)計(jì) 作者:祝榮山作者:祝榮山(1020610315)(1020610315) 歐陽金信(歐陽金信(1020610261) 殷浩(殷浩(1020610363) 論文類型:應(yīng)用型論文類型:應(yīng)用型 日期:日期:2012 年年 11 月月 15 日日2012 年年 11 月月 23 日日 2 摘摘 要要 近幾年來,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)象帶來的直接結(jié)果是電子行業(yè)方面的人才需求不斷增多。所以, 現(xiàn)在大多數(shù)高校都開設(shè)與電子類相關(guān)的專業(yè)及課程,為社會(huì)培養(yǎng)大量的電子行 業(yè)的人才。做過電路設(shè)計(jì)的工作人員或者學(xué)生大多數(shù)使用萬用表來測量一些元 件參數(shù)或者電路中的電壓電流。然而萬用表有一定的局限性,它只能測量有限 種類的元器件的參數(shù),對(duì)于電容和電感等一些電抗元件就無能為力了。所以制 作一種簡便的電容電感測量儀顯得尤為重要,方便電路設(shè)計(jì)人員或者高校電子 類專業(yè)的學(xué)生測量電路中需要用到的電容及電感的具體值。 本次設(shè)計(jì)的思想是基于以上原因提出來的。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)行測量。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)器測頻后通過單片機(jī)做運(yùn)算,最后計(jì)算出待測元件的各個(gè)參數(shù)并 顯示在 1602 液晶屏幕上。系統(tǒng)使用按鍵選擇被測元件類型,使用 1602 液晶屏 作為顯示部分。測量時(shí),只需將待測元件引腳放在測試儀的輸入端,用按鍵操 作需要測量的參數(shù),便可以很快測出被測元器件的參數(shù),簡便易用。實(shí)驗(yàn)測試 結(jié)果表明,本系統(tǒng)性能穩(wěn)定,測量精度高。 關(guān)鍵詞:STC89C52 單片機(jī) 電阻測量電容測量電感測量 目錄目錄 摘 要.2 目錄.3 1 設(shè)計(jì)的背景及意義.5 1.1 設(shè)計(jì)背景.5 1.2 電阻、電容、電感測試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 .5 2 電路方案的比較與論證.7 2.1 電阻測量方案.7 2.2 電容測量方案.8 2.3 電感測量方案.10 3 核心元器件介紹.12 3.1 NE555 的介紹.12 3.4 NE5532 的介紹.14 3.5 STC89C52 的介紹.15 3.4 1602 液晶的介紹.17 4 單元電路設(shè)計(jì).19 4.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì) .19 4.2 電源顯示電路的設(shè)計(jì) .20 4.3 電阻測量電路的設(shè)計(jì) .21 4.4 電容測量電路的設(shè)計(jì) .21 4.5 電感測量電路的設(shè)計(jì) .22 4.6 電阻、電容、電感顯示電路的設(shè)計(jì) .23 5.程序設(shè)計(jì).24 5.1 主程序流程圖 .24 4 5.2 中斷程序流程圖.25 6 仿真結(jié)果.26 6.1 電阻測量電路仿真 .26 6.2 電容測量電路仿真 .26 6.3 電感測量電路仿真 .27 7 調(diào)試過程.29 7.1 電阻、電容和電感測量電路調(diào)試 .29 7.2 液晶顯示電路調(diào)試 .29 8 心得體會(huì).30 9 參考文獻(xiàn).31 10 附件.32 附件 1:電路圖.32 附件 2:元件清單.33 附件 3:程序代碼.34 1 設(shè)計(jì)的背景及意義設(shè)計(jì)的背景及意義 1.1 設(shè)計(jì)背景 目前,隨著電子工業(yè)的發(fā)展,電子元器件急劇增加,電子元器件的適用范 圍也逐漸廣泛起來,在應(yīng)用中我們常常要測定電阻,電容,電感的大小。因此, 設(shè)計(jì)可靠,安全,便捷的電阻,電容,電感測試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。 通常情況下,電路參數(shù)的數(shù)字化測量是把被測參數(shù)傳換成直流電壓或頻率 后進(jìn)行測量。 電阻測量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算 器法。比例運(yùn)算器法測量誤差稍大,積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測量。 傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單,速度快,但 精度低;后者測量精度高,但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展,在測量速 度和精度上有很大的改善,電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。 電感測量可依據(jù)交流電橋法,這種測量方法雖然能較準(zhǔn)確的測量電感但交 流電橋的平衡過程復(fù)雜,而且通過測量 Q 值確定電感的方法誤差較大,所以電 感的數(shù)字化測量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法。 由于測量電阻,電容,電感方法多并具有一定的復(fù)雜性,所以本次設(shè)計(jì)是 在參考 555 振蕩器基礎(chǔ)上擬定的一套自己的設(shè)計(jì)方案。是嘗試用 555 振蕩器將 被測參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率,這里我們將 RLC 的測量電路產(chǎn)生的頻率送入 AT89C52 的計(jì)數(shù)端端,通過定時(shí)并且計(jì)數(shù)可以計(jì)算出被測頻率再通過該頻率計(jì)算出各個(gè) 參數(shù) 1.2 電阻、電容、電感測試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 當(dāng)今電子測試領(lǐng)域,電阻,電容和電感的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā) 中應(yīng)用的十分廣泛。 電阻、電容和電感測試發(fā)展已經(jīng)很久,方法眾多,常用測 量方法如下。電阻測量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和 6 積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算器法測量誤差稍大,積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測 量。傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單,速度快,但 精度低;后者測量精度高,但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展,在測量速 度和精度上有很大的改善,電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電感測 量可依據(jù)交流電橋法,這種測量方法雖然能較準(zhǔn)確的測量電感但交流電橋的平 衡過程復(fù)雜,且通過測量 Q 值確定電感的方法誤差較大,所以電感的數(shù)字化測 量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法。 將一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接,形成一個(gè)電壓跟隨 器; 將基準(zhǔn)精密電阻(R)的一端與被隔離的在線元件(Zx)的一端通過導(dǎo)線連 接,基準(zhǔn)精密電阻(R)的另一端與信號(hào)源(Vi)或者地連接,被隔離的在線元 件(Zx)的另一端通過導(dǎo)線與地或者信號(hào)源(Vi)連接,基準(zhǔn)精密電阻(R)與 被隔離的在線元件(Zx)連接的一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的同相輸入端連接; 中國本土測量儀器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸。盡管本土測試測量產(chǎn)業(yè)得到了快 速發(fā)展,但客觀地說中國開發(fā)測試測量儀器還普遍比較落后。每當(dāng)提起中國測 試儀器落后的原因,就會(huì)有許多不同的說法,諸如精度不高,外觀不好,可靠 性差等。實(shí)際上,這些都還是表面現(xiàn)象,真正影響中國測量儀器發(fā)展的瓶頸為: 1.測試在整個(gè)產(chǎn)品流程中的地位偏低。由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響,在產(chǎn) 品的制造流程中,研發(fā)始終處于核心位置,而測試則處于從屬和輔助位置。關(guān) 于這一點(diǎn),在幾乎所有的研究機(jī)構(gòu)部門配置上即可窺其一斑。這種錯(cuò)誤觀念上 的原因,造成整個(gè)社會(huì)對(duì)測試的重視度不夠,從而造成測試儀器方面人才的嚴(yán) 重匱乏,造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱,這是中國測量儀器發(fā)展的一個(gè)主 要瓶頸。實(shí)際上,即便是研發(fā)隊(duì)伍本身,對(duì)測試的重視度以及對(duì)儀器本身的研 究也明顯不夠。 2.面向應(yīng)用和現(xiàn)代市場營銷模式還沒有真正建立起來。本土儀器設(shè)備廠商 只是重研發(fā),重視生產(chǎn),重視狹義的市場,還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代營銷 體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。傳統(tǒng)的營銷模式在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代里發(fā)揮過很大作 用,但無法滿足目前整體解方案流行年代的需求。所以,為了快速縮小與國外 7 先進(jìn)公司之間的差距,國內(nèi)儀器研發(fā)企業(yè)應(yīng)加速實(shí)現(xiàn)從面向仿制的研發(fā)向面向 應(yīng)用的研發(fā)的過渡。特別是隨著國內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長,為這一過渡提供了 根本動(dòng)力,應(yīng)該利用這些動(dòng)力,跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。 2 電路方案的比較與論證電路方案的比較與論證 2.1 電阻測量方案 方案一:串聯(lián)分壓原理 V Rx R0 串聯(lián)電路原理圖 根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知,串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。測量 待測電阻 Rx和已知電阻 R0上的電壓,記為 Ux和 U0. 0 0 R U U R x x 方案二:利用直流電橋平衡原理的方案 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,再測量電 位器電阻值。 1 32 R RR Rx 方案三:利用 555 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案 9 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路圖 根據(jù) 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài),產(chǎn)生脈沖波形,通過單片機(jī)讀取高低電平得 出頻率,通過公式換算得到電阻阻值。 由 CRR f x *)2(*2ln 1 1 得 ) *2ln 1 (* 2 1 1 R Cf Rx 上述三種方案從對(duì)測量精度要求而言,方案一的測量精度極差,方案二需 要測量的電阻值多,而且測量調(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,由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化,精確度會(huì)明顯的提高。 故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。 2.2 電容測量方案 方案一:利用串聯(lián)分壓原理的方案 通過電容換算的容抗跟已知電阻分壓,通過測量電壓值,再經(jīng)過公式換算 10 得到電容的值。原理同電阻測量的方案一。 方案二:利用交流電橋平衡原理的方案 )( 2 )( 21 221x j x j eZZeZZ 通過調(diào)節(jié) Z1、Z2 使電橋平衡。這時(shí)電表的讀數(shù)為零。通過讀取 Z1、Z2、Zn 的值,即可得到被測電容的值。 方案三:利用 555 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)原理的方案 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路圖 根據(jù) 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài),產(chǎn)生脈沖波形,通過單片機(jī)讀取高低電平得 出頻率,通過公式換算得到電容值。 由 x CRR f *)2(*2ln 1 21 若 R1=R2,得 1 *2ln3 1 Rf Cx 上述三種方案從對(duì)測量精度要求而言,方案一的測量精度極差,方案二需 要測量的電容值多,而且測量調(diào)節(jié)麻煩、電容不易測得準(zhǔn)確值,不易操作與數(shù) 11 字化,相比較而言,方案三還是比較符合要求的,由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化, 精確度會(huì)明顯的提高。故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。 2.3 電感測量方案 方案一:利用交流電橋平衡原理的方案(原理圖同圖 2-2) 方案二:利用電容三點(diǎn)式正弦波震蕩原理的方案 電容三點(diǎn)式正弦波震蕩電路圖 由 x L CC CC f * * 2 1 21 21 得 12 21 21 2 * )2( 1 CC CC f Lx 上述兩種方案從對(duì)測量精度要求而言,方案二需要測量的電感值多,而且 測量調(diào)節(jié)麻煩、電感不易測得準(zhǔn)確值,不易操作與數(shù)字化,相比較而言,方案 二還是比較符合要求的,由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化,精確度會(huì)明顯的提高。 故本設(shè)計(jì)選擇了方案二。 3 核心元器件介紹核心元器件介紹 3.1 NE555 的介紹 555 集成電路開始是作定時(shí)器應(yīng)用的,所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。 但后來經(jīng)過開發(fā),它除了作定時(shí)延時(shí)控制外,還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào) 速等多種控制及計(jì)量檢測。此外,還可以組成脈沖震蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào) 制電路,用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。它由于工作可 靠、使用方便、價(jià)格低廉,目前被用于各種電子產(chǎn)品中,555 集成電路內(nèi)部有 幾十個(gè)元器件,有分壓器、比較器、基本 R-S 觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等, 電路比較復(fù)雜,是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。 555 集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖: 引腳圖: 14 管腳介紹: 555 集成電路是 8 腳封裝,雙列直插型,如圖(A)所示,按輸入輸出的排 列可看成如圖(B)所示。其中 6 腳稱閾值端(TH) ,是上比較器的輸入;2 腳 稱觸發(fā)端,是下比較器的輸入;3 腳是輸出端(VO) ,它有 0 和 1 兩種狀態(tài),由 輸入端所加電平?jīng)Q定;7 腳是放電端(DIS) ,它是內(nèi)部放電管的輸出,有懸空 和接地兩種狀態(tài),也是由輸入端的狀態(tài)決定;4 腳是復(fù)位端(MR) ,加上低電 平時(shí)可使輸出為低電平;5 腳是控制電壓端(VC) ,可用它改變上下觸發(fā)電平值; 8 腳是電源端,1 腳是接地端。 典型應(yīng)用555 震蕩器電路: 由 555 構(gòu)成的多諧振蕩器如圖(a)所示,輸出波形如圖(b)所示。 15 接通電源后,電源 VDD 通過 R1 和 R2 對(duì)電容 C 充電,當(dāng) Uc=2/3VDD 后,振蕩器輸出 Vo 翻轉(zhuǎn)成 0,此時(shí)放電管導(dǎo)通,使放電管(DIS)接地,電容 C 通過 R2 對(duì)地放電, 使 Uc 下降。當(dāng) Uc 下降到=1/3VDD 后,振蕩器輸出 Vo 又翻轉(zhuǎn)成 1,此時(shí)放電 管又截止,使放電端(DIS)不接地,電源 VDD 通過 R1 和 R2 又對(duì)電容 C 充電, ,又使 Uc 從 1/3VDD 上升到 2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn),如此周而復(fù)始,從 而在輸出端 Vo 得到連續(xù)變化的震蕩脈沖波形。脈沖寬度 TL 約為 0.7R2C,由 電容 C 放電時(shí)間決定:TH=0.7(R1+R2)C,由電容 C 充電時(shí)間決定,脈沖周期 T 約為 TH+TL。 3.4 NE5532 的介紹 NE5532 是一種雙運(yùn)放高性能低噪聲運(yùn)算放大器。 相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放 大器,如 1458,它顯示出更好的噪聲性能,提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信 號(hào)和電源帶寬。這使該器件特別適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備,儀器和控 制電路和電話通道放大器。如果噪音非常最重要的,因此建議使用 5532A 版, 因?yàn)樗鼙WC噪聲電壓指標(biāo)。 NE5532 特點(diǎn): 小信號(hào)帶寬:10MHZ 輸出驅(qū)動(dòng)能力:600,10V(有效值) 輸入噪聲電壓:5nV/Hz(典型值) 直流 電壓增益:50000 交流電壓增益:2200-10KHZ 功率帶寬: 140KHZ 轉(zhuǎn)換速率: 9V/s 大的電源電壓范圍:3V-20V 單位增益補(bǔ)償 16 NE5532 引腳圖: NE5532 內(nèi)部原理圖: 3.5 STC89C52 的介紹 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 2KV/4KV 快速脈沖干擾(EFT 測試) 3 、寬電壓,不怕電源抖動(dòng) 4 、寬溫度范圍,-4085 5 、I/O 口經(jīng)過特殊處理 17 6 、單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理 7 、單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過特殊處理 8 、單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過特殊處理 9 、單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理 超低功耗: 1 、掉電模式:典型功耗0;i-) for(j=110;j0;j-); /11.0592MHZ /液晶寫命令函數(shù) void write_com(uchar com) lcdrs=0; P0=com; delayms(5); lcden=1; delayms(5); 40 lcden=0;

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論