數(shù)字電感測量儀

1、目錄1、課程設(shè)計目的 -2 2、課程設(shè)計內(nèi)容和要求：2.1、設(shè)計內(nèi)容 -22.2、設(shè)計要求 -23、設(shè)計方案 3.1、設(shè)計思路 -23.2、工作原理及硬件框圖 -23.3、硬件電路原理圖 -33.4、PCB版圖設(shè)計 -44、課程設(shè)計總結(jié) -65、參考文獻 -71、課程設(shè)計目的 掌握電子電路的一般設(shè)計方法和設(shè)計流程； 學(xué)習(xí)使用PROTEL軟件繪制電路原理圖及印刷板圖； 掌握應(yīng)用EWB對所設(shè)計的電路進行仿真，通過仿真結(jié)果驗證設(shè)計的正確性。2、課程設(shè)計內(nèi)容和要求：2.1、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一數(shù)字顯示的電感測量儀，測量范圍為10uH10mH。2.2、設(shè)計要求采用單片機或FPGA/CPLD作為控制芯片；整理設(shè)

2、計內(nèi)容，編寫設(shè)計說明書。3、設(shè)計方案3.1、設(shè)計思路此數(shù)字電感測量儀的設(shè)計流程圖如圖所示：測量信號產(chǎn)生電路 （正弦波） 待測元件與基準(zhǔn)電阻分壓電路儀用差分式放大電路（增益可控）25V的電位提升電 路PIC單片機控制系 統(tǒng)輸出3.2、工作原理及硬件框圖數(shù)字電感測量儀工作原理：通過采用正交采樣算法，并由單片機控制實現(xiàn)在線測量、智能識別等多種功能，可大大提高測量儀的測量速度跟精度，擴大測量范圍由于PIC單片機只能正確采集05V之間的電壓，而輸入的信號是正弦波信號，因此在將此正弦信號送入單片機之前需對其進行電位提升，使整個正弦信號任意時刻的電位均大于或等于0。另外本測量儀具有量程自動轉(zhuǎn)換和增益自動可控

3、的特點，實現(xiàn)電路如原理圖所示。原理圖中4051是一個單刀八擲的模擬開關(guān)，用以完成量程電阻擋位的轉(zhuǎn)換；4052是一個雙刀四擲的模擬開關(guān)，用來選擇待測元件或基準(zhǔn)電阻信號；3個741與4052共同組成一個增益可以控制的儀用差分式放大電路，其中4052是用來切換增益倍數(shù)的；74ALS273是一個鎖存器，用于將由單片機發(fā)出的控制信號鎖存并傳輸給4051、4052實現(xiàn)程控；由于4051、4052開關(guān)切換的驅(qū)動電壓要求達(dá)到5V以上，而單片機的高電平僅為35V，達(dá)不到驅(qū)動電壓，所以要采用一個集電極開路的驅(qū)動器（74ALS07）才能實現(xiàn)由單片機控制的開關(guān)切換（R7R11為74ALS07的輸出端上拉電阻）。這樣通

4、過程序控制單片機與74ALS273相接端口的高低電位，就可以控制模擬開關(guān)選擇不同的通道，從而實現(xiàn)自動的量程擋位轉(zhuǎn)換和增益控制。本測量儀的測量原理是以正交采樣為基礎(chǔ)。首先選用頻率恒定的正弦信號作為標(biāo)準(zhǔn)測量信號，然后用待測元件和基準(zhǔn)電阻串聯(lián)對測量信號進行分壓，最后由單片機分別對待測元件和基準(zhǔn)電阻分壓后所得的信號進行正交采樣處理。由于流過電感的電流與其兩端的電壓存在90度的相位差，因此只需在任一時刻采樣得到交流信號瞬時值V1，然后相移90度，再采樣得到瞬時值V2，就可用V1和V2表示完整的交流信號：V=V1+jV2. 3.3、硬件電路原理圖 3.4、PCB版圖設(shè)計元件清單如下： 電器檢驗結(jié)果如下：

5、PCB版圖如下： 4、課程設(shè)計總結(jié)實驗結(jié)論： 該測量儀是一種基于單片機的智能測量儀，它能夠智能地識別出待測元件電 感；能精確的測量出電感的參數(shù)值；當(dāng)測量正弦信號的幅度過小時，可以自動實現(xiàn)增益放大，從而不影響精度。通過采用正交采樣算法，并由單片機控制實現(xiàn)在線測量、智能識別等多種功能，可大大提高測量儀的測量速度跟精度，擴大測量范圍。心得體會：通過本次課程設(shè)計，令我感觸最深的是用protel99SE軟件畫電路圖及PCB版圖的生成。由于對protel99SE軟件的不熟悉，作出版圖費了不少工夫。但從中真正學(xué)會了不少東西，不僅熟悉了軟件，而且對設(shè)計電路的流程有了更深刻的了解。本次設(shè)計先從設(shè)計原理出發(fā)，在圖

6、書館和網(wǎng)上找到了相關(guān)內(nèi)容，而且學(xué)習(xí)了一些數(shù)字電感儀基本的工作原理，還簡單學(xué)習(xí)了protel99SE軟件的基本使用方法。之后連電路生成PCB版圖，從中深刻體會到了理論必須與實踐相結(jié)合的道理，因為這過程中出現(xiàn)了很多大大小小的問題，所以做出來真是相當(dāng)不容易。雖然此次設(shè)計由于使用了74ALS273，4051和4052芯片而不需要仿真，但是我還是對EWB仿真軟件有了一定的了解和掌握。設(shè)計中發(fā)現(xiàn)自己對專業(yè)知識掌握的還不夠，比如數(shù)電摸電的知識掌握的都不是很扎實，不會靈活應(yīng)用，所以在以后的學(xué)習(xí)專業(yè)課時應(yīng)該更認(rèn)真一點了。5、參考文獻 童詩白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社，2002 張建華數(shù)字電子技術(shù)北京：機械工業(yè)出版社，2004 陳汝全電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊北京：機械工業(yè)出版社，2005 畢