電容電感測量儀(共39頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 電容電感測量儀 學(xué) 院： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 完成時(shí)間： 專心-專注-專業(yè)摘 要隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，電子元器件的需求增加，電子元器件的適用范圍亦越來越廣泛。在生活應(yīng)用中我們常常要測定電容、電感的大小。因此，設(shè)計(jì)一種安全、便捷的電容電感測量儀具有很大的現(xiàn)實(shí)必要性。該電容電感測量儀以AT89S52單片機(jī)控制核心，通過測量頻率來間接測量電容、電感，并對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進(jìn)行保存記錄。該電容電感測量儀是通過LCD1602液晶顯示屏來顯示當(dāng)前測量值，當(dāng)把待測的元件插上測試端子后，按下按鍵即開始進(jìn)行相應(yīng)測量。

2、本設(shè)計(jì)測量精度相對較高，且性能穩(wěn)定，是一款操作簡單、具有記憶功能的智能化電容電感測量儀。電容電感測量儀具有測量工作量小、快捷簡便、性能穩(wěn)定、測量準(zhǔn)確、故障檢出率高等特點(diǎn)。它解決了現(xiàn)場測量單個(gè)電容器需要拆除連接線、測量電抗器的電感、電容表輸出電壓低導(dǎo)致故障檢出率低等問題，為推動電子工業(yè)的發(fā)展做了一定的貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：電容電感測量儀；AT89S52；LCD1602 目 錄1 緒論1 1.1 課題的背景及意義1 1.2 電容電感測量儀的發(fā)展現(xiàn)狀1 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)3 2.1 設(shè)計(jì)思想3 2.2 系統(tǒng)總體框圖33 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5 3.1 主要元器件介紹5 3.1.1 AT89

3、S52單片機(jī)5 3.1.2 LCD1602液晶顯示屏9 3.1.3 LM339電壓比較器9 3.1.4 LM7805穩(wěn)壓塊10 3.2 硬件單元電路的設(shè)計(jì)11 3.2.1 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)11 3.2.2 測量電路13 3.2.3 下載電路13 3.2.4 顯示電路144 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15 4.1 軟件設(shè)計(jì)的描述15 4.2 系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)15 4.2.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊15 4.2.2 液晶顯示模塊16 4.2.3 按鍵處理程序模塊16 4.2.4 電容電感計(jì)算程序模塊17 4.2.5 主程序流程圖175 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析19 5.1 對電容電感的測試結(jié)果19 5.2

4、 誤差分析19 5.3 設(shè)計(jì)體會20參考文獻(xiàn)21致謝22附錄23 附錄A 元件清單23 附錄B 實(shí)物圖24 附錄C 程序清單251 緒論1.1 課題的背景及意義隨著電子工業(yè)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)在智能化測量儀表中得到越來越廣泛的應(yīng)用。利用單片機(jī)的軟件來代替硬件功能，可以實(shí)現(xiàn)儀表測量的自動化，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，以達(dá)到儀表的高可靠性、高精度和多功能。目前的電容、電感儀器設(shè)計(jì)中存在精度不夠高、智能化程度不足等問題。在生活應(yīng)用中我們常常要測定電容、電感的大小。因此，設(shè)計(jì)一種安全、便捷的電容電感測量儀具有很大的現(xiàn)實(shí)必要性。1.2 電容電感測量儀的發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今電子測試領(lǐng)域，電容和電感的測量已經(jīng)在測量技

5、術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。電容和電感的測量發(fā)展已經(jīng)很久，而且方法眾多，常用測量方法如下。（1）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。（2）電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量方法雖然能夠較準(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)法和同步分離法。縱覽目前的電容電感測量儀，硬件電路往往比較復(fù)雜，體積比較龐大，不便于攜帶，而且價(jià)格比較昂貴。例如傳統(tǒng)的用阻抗法、Q表、電橋

6、平衡法等測試電容、電感的過程中不夠智能而且體積笨重，價(jià)格昂貴，需要外圍環(huán)境優(yōu)越，測試操作過程中需要調(diào)很多參數(shù)，對初學(xué)者來說很不方便。當(dāng)今社會，對電容、電感的測試雖然已經(jīng)很成熟了，但是價(jià)格和操作簡單特別是智能方面有待發(fā)展。價(jià)格便宜、操作簡單和智能化的儀表開發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間。本設(shè)計(jì)正是應(yīng)社會發(fā)展的要求，研制出一種價(jià)格便宜、操作簡單、體積更小、功能強(qiáng)大和便于攜帶的電容電感測量儀，充分利用現(xiàn)代單片機(jī)技術(shù)，研究了基于單片機(jī)AT89S52的智能電容電感測量儀，人機(jī)界面友好、操作方便的智能電容電感測試儀，具有十分重要的意義。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)控制核心，通過測量頻率來

7、間接測量電容、電感，并對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進(jìn)行保存記錄。該電容電感測量儀是通過LCD1602液晶顯示屏來顯示當(dāng)前測量值，當(dāng)把待測的元件插上測試端子后，按下按鍵即開始進(jìn)行相應(yīng)測量。本設(shè)計(jì)測量精度相對較高，且性能穩(wěn)定，是一款操作簡單、具有記憶功能的智能化電容電感測量儀。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思想為了讓電容、電感的測量更加方便、可靠，讓性價(jià)比更高的電容電感測量儀面向大眾，根據(jù)所學(xué)的知識和自身能力對電容電感測量儀進(jìn)行設(shè)計(jì)。具有以下三點(diǎn)要求：（1） 電容電感測量儀操作簡單、能耗低。（2） 能夠?qū)λ鶞y得的電容、電感進(jìn)行直觀的顯示。（3） 其精度控制在±5%。2.2 系統(tǒng)總體框圖圖1 系統(tǒng)總

8、體框圖如圖1所示，圖中給出了整個(gè)系統(tǒng)的總體框圖。系統(tǒng)主要由六個(gè)部分組成，單片機(jī)和晶振電路、測量電路、下載電路、顯示電路、復(fù)位電路以及直流穩(wěn)壓電源。3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 主要元器件介紹3.1.1 AT89S52單片機(jī)電容電感測量儀的設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89

9、S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52單片機(jī)的引腳圖如圖2所示。圖2 AT89S52單片機(jī)引腳圖AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的

10、雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P0口電路邏輯如圖3所示。圖3 P0口電路邏輯P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在Flash編程和

11、校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）P1口電路邏輯如圖4所示。圖4 P1口電路邏輯 P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀

12、取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P2口電路邏輯如圖5所示。 圖5 P2口電路邏輯P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串

13、行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0)P3.5 T1(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于Flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。P3口電路邏輯如圖6所示。圖6 P3口電路邏輯地址鎖存控制信號ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)AL

14、E脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。外部程序存儲器讀選通信號：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次信號。訪問程序存儲器控制信號/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為000

15、0H-FFFFH），端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。復(fù)位信號RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。外接晶體引線端XTAL1和XTAL2：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接入外部時(shí)鐘脈沖信號。3.1.2 LCD1602液晶顯示屏LCD1602為工業(yè)字符型液晶，

16、能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。LCD1602液晶顯示屏的引腳圖如圖7所示。圖7 LCD液晶顯示屏引腳圖LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：GND為電源地。第2腳：VCC接5V電源正極。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存

17、器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平0時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：EN端為使能端,高電平1時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。3.1.3 LM339電壓比較器芯片LM339是很常見的集成電路。LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：（1） 失調(diào)電壓小，典型值為2mV。（2） 電源電壓范圍寬，單電源為236V，雙電源電壓為±1V±18V。（3） 對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬。（4） 共模范圍很大。（5） 差動輸入電壓

18、范圍較大，大到可以等于電源電壓。（6） 輸出端電位可靈活方便地選用。LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖8所示。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。圖8 LM339電壓比較器引腳圖第1腳：OUTPUT2為輸出端2。第2腳：OUTPUT1為輸出端1。第3腳：Vcc為電源正極。第4腳：-INOUT1為反相輸入端1。第5腳：+INOUT1為同相輸入端1。第6腳：-INOUT2為反相輸入端2。第7腳：+INOUT2為同相輸入端2。第8腳：-INOUT3為反相

19、輸入端3。第9腳：+INOUT3為同相輸入端3。第10腳：-INOUT4為反相輸入端4。第11腳：+INOUT4為同相輸入端4。第12腳：GND為電源地。第13腳：OUTPUT4為輸出端4。第14腳：OUTPUT3為輸出端3。3.1.4 LM7805穩(wěn)壓塊LM7805為三端穩(wěn)壓集成電路，是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓恰好為5V，剛好是AT89S52單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓。LM7805穩(wěn)壓塊的引腳圖如圖9所示。圖9 LM7805 穩(wěn)壓塊引腳圖其中引腳1接輸入，引腳2接地，引腳3接輸出。 3.2 硬件單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1 AT89

20、S52單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活，超有效的解決方案。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖10所示。圖10 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）具有電源指示。（2）可以實(shí)現(xiàn)與電腦串口通信。（3）標(biāo)準(zhǔn)的11.0592M晶振。（4）具有上電復(fù)位和手動復(fù)位。（5）支持AT89SXX系列單片機(jī)。（6）支持STC國產(chǎn)高性能單片機(jī)，且兼容單片機(jī)STC8

21、9C51、STC89C52、STC89C53等。（7）支持STC串口下載。單片機(jī)只有滿足相應(yīng)的時(shí)鐘信號才能進(jìn)行工作，時(shí)鐘信號由晶振電路產(chǎn)生，通過在AT89S52的XT1、XT2引腳上接入11.0592MHz的石英晶振外加兩個(gè)電容(電容根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取30pF)組成的電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號。采用11.0592MHz的晶振更能實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的波特率，使用11.0592MHz的晶體晶振為系統(tǒng)單片機(jī)提供必要的時(shí)鐘信號。晶振電路如圖11所示。圖11 晶振電路AT89S52有復(fù)位信號引腳RST，用于從外界引入復(fù)位信號。復(fù)位有兩種方式，即手動復(fù)位和加電復(fù)位。在實(shí)際系統(tǒng)中，總是把手動復(fù)位電路和加電復(fù)位電

22、路結(jié)合在一起，形成一個(gè)既能手動復(fù)位，又可加電復(fù)位的公用復(fù)位電路。單片機(jī)復(fù)位信號的產(chǎn)生采用了按鍵方式的電路設(shè)計(jì)。按復(fù)位鍵通過電容（一般采用104）對單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號。復(fù)位電路如圖12所示。圖12 復(fù)位電路3.2.2 測量電路電路是一個(gè)由LM339組成的LC振蕩器。由單片機(jī)測量LC震蕩回路的頻率，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電容出電感的值。 （1） 電容、電感的值，分別用下列式子計(jì)算： （2） （3）其中，是固有頻率，是接入測試電容、電感后的頻率。測量電路如圖13所示。圖13 測量電路3.2.3 下載電路下載電路是下載口與單片機(jī)I/O口線相連。其中第1腳為MOSI，與單片機(jī)的P1.5引腳連接；第2腳為Vcc，接

23、電源正極；第3腳為NC；第5腳為RST，接單片機(jī)的RET；第7腳為SCK，接單片機(jī)的P1.7引腳；第9腳為MISO，接單片機(jī)的P1.6引腳；第4、6、8、10腳為GND，接電源地。下載電路如圖14所示。圖14 下載電路3.2.4 顯示電路LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。顯示電路如圖15所示。圖15 顯示電路4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)的描述對于電容電感測量儀設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器程序模塊、液晶顯示程序模塊、按鍵處理程序模塊、控制與計(jì)算程序模塊等，以及其它必須要有的基本模塊程序。按鍵處理程

24、序模塊主要通過在主程序中調(diào)用鍵掃函數(shù)keyscan()來執(zhí)行相應(yīng)的功能。液晶顯示是通過在主程序中調(diào)用相關(guān)的液晶功能函數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)功能。通過調(diào)用處理函數(shù)：lcd_set()：LCD功能設(shè)置函數(shù)；display(uchar y, uchar x, uchar *p)：顯示函數(shù)；delay(uint count)：延時(shí)函數(shù)；write(uchar command)：寫命令函數(shù)；read(uchar data0)：寫數(shù)據(jù)函數(shù)；jishu(void);顯示緩沖；jisuan(void);處理函數(shù)；keyproc();鍵功能程序；disds();顯示函數(shù)；先在鍵盤上輸入一個(gè)數(shù)字，然后輸入一個(gè)運(yùn)算符，再輸入

25、一個(gè)數(shù)字，最好通過處理函數(shù)運(yùn)算出結(jié)果并把結(jié)果顯示在液晶上或者先輸入一個(gè)特殊的運(yùn)算符，再輸入一個(gè)數(shù)字，最后通過處理函數(shù)運(yùn)算出結(jié)果并把結(jié)果顯示在液晶上。4.2 系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)4.2.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊AT89S52單片機(jī)有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，初始化程序?qū)0設(shè)置為計(jì)數(shù)器，T1設(shè)置為定時(shí)器。T0是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，對輸入的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，但對工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下的T0，最大計(jì)數(shù)值為FOSC/24，由于FOSC=12MHz，因此，T0的最大計(jì)數(shù)頻率為500KHz。T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間65ms，達(dá)不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。頻率計(jì)

26、開始工作或者完成一次頻率或周期的測量，程序都進(jìn)行測量初始化。測量初始化模塊是用來設(shè)置1602液晶顯示、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式的。4.2.2 液晶顯示模塊液晶接在單片機(jī)上的P0及P3部分管腳，通過液晶功能函數(shù)LCD1602（）的調(diào)用對液晶進(jìn)行操作，將各類指令寫入液晶模塊，用來驅(qū)動液晶以實(shí)現(xiàn)不同的顯示功能，達(dá)到界面顯示的要求。液晶顯示流程圖如圖16所示。圖16 液晶顯示流程圖4.2.3 按鍵處理程序模塊按鍵處理程序的主要功能就是設(shè)置測量的類型和測量的檔位，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)就執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能。按鍵處理程序流程圖如圖17所示。圖17 按鍵處理程序流程圖4.2.4 電容電感計(jì)算程

27、序模塊AT89S52單片機(jī)根據(jù)測得的頻率計(jì)算出電容、電感值，該程序的流程圖如圖18所示。圖18 電容電感計(jì)算程序流程圖4.2.5 主程序流程圖系統(tǒng)上電初始化并且清屏,單片機(jī)初始化完成后,進(jìn)入鍵盤掃描程序,當(dāng)要進(jìn)行電容或電感測量時(shí),選擇測量按鍵,系統(tǒng)進(jìn)行自動判斷并進(jìn)行電容或電感的測量。當(dāng)判斷為電容時(shí),系統(tǒng)選擇電容的計(jì)算方法。當(dāng)判斷為電感時(shí),系統(tǒng)選擇電感的計(jì)算方法。計(jì)算完成后在液晶屏上顯示測量結(jié)果。當(dāng)把待測的電容或電感接入時(shí),系統(tǒng)自動進(jìn)行判斷,根據(jù)判斷結(jié)果確定算法。當(dāng)判斷到是電容時(shí),系統(tǒng)進(jìn)，入電容的計(jì)算方式,電容的計(jì)算方式采用公式（1）。當(dāng)判斷為電感時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入電感的計(jì)算方式，電感的計(jì)算方式采用公

28、式（2）（3）。采用該系統(tǒng)進(jìn)行電容和電感的測量,由于元器件的熱穩(wěn)定性和外界對電路的干擾影響,測量的結(jié)果會有所跳動,是因?yàn)槿龢O管的結(jié)電容隨著溫度的變化而變化,從而影響測量結(jié)果,基于以上原因,在測量過程中可以采用多次測量求平均值的方法提高測量精度。主程序流程圖如圖19所示。圖19 主程序流程圖5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析5.1 對電容電感的測試結(jié)果我們對于各種性質(zhì)的元件（電容電感）分別找了足夠量的元件；用高精度數(shù)字萬用表測量出器容值（感值）取多個(gè)相同電容的平均值作為參考量；然后用我們自制的電容電感測量儀進(jìn)行測量，測量多個(gè)容值不同的電容，算出其誤差，最后求平均誤差，電感的測量同理。表1 電容測試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)值

29、 測試值 測試相對誤差10pF 9.56pF -0.044100pF 103.00pF 0.0300 1nF 997.05pF -0.0029510nF 10.05nF 0.005100nF 100.78nF 0.00781uF 998.78nF -0.0012210uF 9.85uF -0.015100uF 102.95uF 0.0298表2 電感測試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)值 測試值 測試相對誤差10uH 10.41uH 0.021100uH 101.54uH 0.0154 1mH 965.35uH -0.0346510mH 10.23mH 0.023100mH 97.32mH -0.02685.2 誤差

30、分析本測量儀的測量范圍較寬，并且達(dá)到了不錯(cuò)的精度。電容測試結(jié)果分析：電容測試最大誤差為3%。電感測試結(jié)果分析：電感測試最大誤差為3.5%。在實(shí)際測量中，由于測試環(huán)境、測試儀器、測試方法等都對測試值有一定的影響，都會導(dǎo)致測量結(jié)果或多或少地偏離被測量的真值，為了減小本設(shè)計(jì)中誤差的大小，主要利用修正的方法來減小本測試儀的測量誤差。所謂修正的方法就是在測量前或測量過程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值。在測量的數(shù)據(jù)處理過程中選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。第一種途徑是從相關(guān)資料中查??；第二種途徑是通過理論推導(dǎo)求??；第三種途徑是通過實(shí)驗(yàn)求取。本測試修正值選取主要通過實(shí)驗(yàn)求取，對影響測量讀數(shù)的各

31、種影響因素，如溫度，電壓電源等變化引起的系統(tǒng)誤差，通過對相同被側(cè)參數(shù)的多次測量結(jié)果和不同被側(cè)參數(shù)的多次測量選取平均值，最后確定被側(cè)參數(shù)公式的常數(shù)K值，從而達(dá)到減小本設(shè)計(jì)系統(tǒng)誤差的目的。由于振蕩電路外圍器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生的被側(cè)參數(shù)對應(yīng)的頻率有一定的誤差，所以只能通過多次實(shí)驗(yàn)測量，選取合適的修正值來盡可能的減小本測試系統(tǒng)的誤差。5.3 設(shè)計(jì)體會課程設(shè)計(jì)是一次非常好的將理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，通過對電容電感測量儀的課題設(shè)計(jì)，鍛煉了我的實(shí)際動手能力，增強(qiáng)了我解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。當(dāng)然本系統(tǒng)還存在著許多

32、需要改進(jìn)的地方，比如還可以繼續(xù)提高測量的精度和加大測量的范圍，因?yàn)槭遣捎脝纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)的，利用其可以編程的特性，使測量的值結(jié)合一些數(shù)據(jù)處理方式使測量更加接近真實(shí)值。本系統(tǒng)亦還有許多可以拓展的功能，比如可以增加語音功能，每次測量值穩(wěn)定的時(shí)候就通過語音報(bào)告出來；也可以增加在線測量的功能，這樣就更能夠測量出元件工作時(shí)的正常值，而不僅僅是靜態(tài)的值。參考文獻(xiàn)1李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.35382李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用（C51編程）M.北京：高等教育出版社，2012.12 153馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2003.78824李光

33、飛.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003.46 555李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004. 48516焦娟麗，郭學(xué)良.液晶顯示器在單片機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.現(xiàn)代顯示，2006 (9)：39427居水榮.單片機(jī)及其發(fā)展趨勢J.微納電子技術(shù)，2001(2)：13158顧正華,顧亞平,陳光.基于VXI總線數(shù)字多用表模塊硬件設(shè)計(jì)J.中國測試 技術(shù),2006,32(4)：8789,1439陳江華.一種實(shí)用的電容、電感和電阻自動測量儀J.計(jì)量與測試技術(shù)，2002 (1)：212210王明娟.電容電感測試儀的設(shè)計(jì)J.2010(5)：353611

34、劉軍,李智.基于單片機(jī)的高精度電容電感測量儀J.國外電子測量技術(shù)， 2007,26(6)：485112胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,1996.98103致 謝這次的單片機(jī)設(shè)計(jì)，讓我們有機(jī)會將我們在課堂上學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。通過對掌握的知識的理解以及運(yùn)用，做一些比較與分析。既驗(yàn)證了自己所學(xué)到的理論知識，又相當(dāng)于溫習(xí)了一遍之前學(xué)到的內(nèi)容。做這個(gè)課程設(shè)計(jì)，也許剛開始會異常困難，但只要堅(jiān)持下去，穩(wěn)扎穩(wěn)打的做好每一步，就一定會成功的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固并加深了對課本專業(yè)知識的理解，更熟悉了AT89S52單片機(jī)的原理和各種電路的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，在這個(gè)過程中我也遇到了

35、很多困難，于是就翻閱資料，咨詢同學(xué)老師。我最后找出了自己的錯(cuò)誤并加以改正，這也是我的收獲，不但使我進(jìn)一步提高了我的實(shí)踐動手能力，也讓我在未來的學(xué)習(xí)工作中有了更大的信心。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，從實(shí)踐中得出結(jié)論，從而提高了自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。讓我收獲最大的是我發(fā)現(xiàn)了自己對以前的知識理解的不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次設(shè)計(jì)，我把以前所學(xué)的知識重新溫故，鞏固了所學(xué)知識，讓我受益匪淺。在此，也要感謝老師這學(xué)期的悉心教導(dǎo)，同時(shí)對那些給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示由衷的感謝。我會繼續(xù)努力的！ 附 錄附錄A 元件清單元件名稱 元件參數(shù)

36、數(shù)量單片機(jī) AT89S52 1液晶 LCD1602 1 穩(wěn)壓芯片 LM7805 1電壓比較器芯片 LM339 1 晶振 11.0592MHz 1電阻 10K 1電阻 100K 6開關(guān) 六角 1LED 1電容 100uF 1電容 22uF 1按鍵 1電位器 50K 1附錄B 實(shí)物圖附錄C 程序清單#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCM_Data P0 /LCD1602數(shù)據(jù)接口#define Busy 0x80

37、/用于檢測LCM狀態(tài)字中的Busy標(biāo)識sbit LCM_RW= P23; /讀寫控制輸入端，LCD1602的第五腳sbit LCM_RS= P24; /寄存器選擇輸入端，LCD1602的第四腳sbit LCM_E= P22; /使能信號輸入端,LCD1602的第6腳sbit int0_int= P32;sbit l_button=P20;/電感測量控制開關(guān)；sbit c_button=P21;/電容測量控制開關(guān)；sbit f_button=P26;/頻率測試控制開關(guān)；sbit min_elect_c_button=P27;/小電容測試控制開關(guān)sbit max_elect_c_button=P3

38、6;/小電容測試控制開關(guān)sbit fangdian_button=P25;/電解電容測量時(shí)放電控制腳/*函數(shù)聲明*void WriteDataLCM(uchar WDLCM);/LCD模塊寫數(shù)據(jù)void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,BuysC); /LCD模塊寫指令uchar ReadStatusLCM(void);/讀LCD模塊的忙標(biāo)void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar ASCII);/在第X+1行的第Y+1位置顯示一個(gè)字符void LCMInit(void);/LCD初始void delayms(uint ms);/

39、1MS基準(zhǔn)延時(shí)程序void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar delayms, uchar code *DData);void judge_xianshi(void);/顯示處理程序void lx_display();void cx_display();void fx_display();void init_t0();void strive_f1();/求取F1void strive_f2();/求取電感的大小void strive_cx();/求取小電容（無極性電容）的大小void strive_fx();/測試外邊頻率void strive_min

40、_c();/小電容測試void strive_max_c();/大電容測試uchar t0_crycle=0;uchar f_crycle;uchar flag1;/uchar display_flag;uint f1,temp,f2;long ryz;/*主程序*main() fangdian_button=1; LCMInit(); init_t0(); strive_f1();/求取F1 DisplayListChar(0,0,0, "F/L/C Tester"); while(1) strive_f2();/求取F1 strive_cx(); strive_fx()

41、; strive_min_c(); strive_max_c(); judge_xianshi(); void judge_xianshi() lx_display(); cx_display(); fx_display();void strive_max_c()/大電解電容測試 max_elect_c_button=1;/置為1，準(zhǔn)備判斷小電容測量開關(guān)的狀態(tài)，上電時(shí)這個(gè)開關(guān)比較彈起 if(max_elect_c_button=0) f_crycle=0; fangdian_button=0; delayms(250); fangdian_button=1; TMOD=0x10;/設(shè)定T0以工

42、作方式1定時(shí) TH1=0; TL1=0; EA=1; ET1=1;/允許定時(shí)器0中斷 TR1=1; int0_int=1; while(int0_int=1); TR1=0; ryz=0; ryz= f_crycle*50000; ryz+=TH1*256+TL1; DisplayListChar(1,0,0, "Cx="); DisplayOneChar(1,3, ryz/%10+0x30); DisplayOneChar(1,4, ryz/%10+0x30); DisplayOneChar(1,5, ryz/10000%10+0x30); DisplayOneChar(1,6, ryz/1000%10+0x30); DisplayOneChar(1,7, ryz/100%10+0x30); DisplayOneChar(1,8,'.'); DisplayOneChar(1,9, ryz/10%10+0x30); DisplayOneChar(1,10,ryz%10+0x30); DisplayListChar(1,11,