--電感電容測量儀器的設(shè)計(jì)論文--終極版

1、學(xué)號：1008421103本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）(2014屆)電感電容測量儀器的設(shè)計(jì)院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 韓永奇 指導(dǎo)教師 陸俊峰 陳兵兵 高 工 助 教 2014年4月摘 要近年來，電子行業(yè)的飛速發(fā)展，用戶大多數(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。但是萬用表卻有一定的局限性，它只能測量有限種類的元器件的參數(shù)，卻不能測量電感電容這部分元器件。所以制作一種簡便的電容電感測量儀顯得尤為重要，方便用戶測量電路中需要用到的電容及電感的具體值。在測量電感電容值時(shí), 傳統(tǒng)的測量大都采用交流電橋法和諧振法，然后通過磁性指針刻度讀數(shù)，然而這些方法讀數(shù)不夠直觀準(zhǔn)確。

2、通過改進(jìn)，結(jié)合LRC 振蕩電路原理, 結(jié)合以STC89C52單片機(jī)為控制核心，搭配必要的外圍電路對電阻、電容和電感參數(shù)進(jìn)行測量?；驹硎菍㈦娮枳柚怠㈦娙萑葜?、電感感值的變化均轉(zhuǎn)換成方波脈沖頻率的變化，通過單片機(jī)做運(yùn)算，計(jì)算出待測元件的各個(gè)參數(shù)并通過1602液晶屏顯示出來。通過按鍵選擇被測元件類型，測量時(shí)，只需將待測元件引腳放在測試儀的輸入端即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，精度高。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；電阻測量；電容測量；電感測量AbstractIn recent years, the rapid development of the electronics industry,

3、most users use a multimeter to measure the parameters of some components or the circuit voltage and current. However, there are some limitations multimeter, it can only measure the parameters of limited types of components, but not in this part of the inductance and capacitance measurement component

4、s. So making a simple capacitance and inductance measuring instrument is particularly important, user-specific value measurement circuits need to use capacitors and inductors.When measuring the inductance and capacitance values,mostly using traditional measurement method and AC bridge resonant metho

5、d. However, these methods usually scale reading, reading is not intuitive. By improving, based on the principle of LC oscillator circuit, combined with STC89C52 microcontroller core, with the necessary peripheral circuit resistance, capacitance and inductance parameters were measured. The basic prin

6、ciple is that the resistor, capacitor capacitance changes the inductance values are converted to a square wave pulse frequency changes by the microcontroller to do arithmetic to calculate the various parameters of the DUT and through 1602 LCD screen display. By button to select the type of test elem

7、ents, measurement, simply put the DUT pin to the input of the tester. Experimental results show that the system performance, stability, high accuracy. Keywords: STC89C52 SCM; Resistance measurement; Capacitance measurement; Inductance measurement目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄III1 緒論12 電路方案的設(shè)計(jì)12.1電阻測量方案12.2電容測

8、量方案22.3電感測量方案23 核心元器件介紹33.1 NE555的介紹33.2 NE5532的介紹53.3 STC89C52的介紹63.4 1602液晶的介紹74 單元電路設(shè)計(jì)104.1 電阻測量電路的設(shè)計(jì)104.2 電容測量電路的設(shè)計(jì)114.3 電感測量電路的設(shè)計(jì)124.4 電阻、電容、電感顯示電路的設(shè)計(jì)125 程序設(shè)計(jì)135.1 中斷程序流程圖135.2 主程序流程圖146 設(shè)計(jì)結(jié)果156.1系統(tǒng)測試156.2系統(tǒng)總結(jié)17心得體會18參考文獻(xiàn)19附 件201 緒論我們生活在一個(gè)科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的現(xiàn)代化社會，而在現(xiàn)代化學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)過程當(dāng)中，往往都要對某一個(gè)元器件的具體參數(shù)進(jìn)行測量，經(jīng)常

9、要對很多電感和電容進(jìn)行測量, 這就要用很多儀器和儀表，在這之中萬用表以其簡單易用，功耗低等優(yōu)點(diǎn)被大多數(shù)人所選擇使用。然而萬用表卻有很多局限性，比如不能測量電容，有時(shí)對電感也有不能用的時(shí)候，所以制作一個(gè)簡單易用的電感電容測量儀是很有必要的。如今國內(nèi)很多生產(chǎn)廠家都致力于新型電感、電容測量儀器的研究，都向著高精度、低功耗的方向不斷努力，他們使用的原理就是利用LRC振蕩電路把電感、電容的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓或者頻率信號，再通過頻率檢測用單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算二得到的，這種方法簡單高效，精度高，具有很好的研究前景。2 電路方案的設(shè)計(jì)電阻、電容、電感的設(shè)計(jì)采用分塊設(shè)計(jì)的方法，先對電阻的測量模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對電容測量模塊

10、實(shí)際，最后在對相對比較復(fù)雜的電感測量設(shè)計(jì)，電阻電容測量都采用555定時(shí)器構(gòu)成振蕩電路的方法，電感測量是采用電容三點(diǎn)式振蕩電路的方法。2.1電阻測量方案電阻測量采用用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路。把待測電阻連入下面（圖2-1）所示的555定時(shí)器，構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，通過單片機(jī)讀取其所產(chǎn)生脈沖波形的頻率，然后通過公式計(jì)算得到電阻的阻值的方法1。圖2-1 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的電阻測量電路圖由電路圖可以知道頻率的計(jì)算公式為：（2-1）化簡得出：（2-2）由于使用單穩(wěn)態(tài)電路通過單片機(jī)處理，其精確度高。2.2電容測量方案電容的測量與電阻測量相似，也是利用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路（如圖2-2），待測電容是電路中的

11、Cx，再用單片機(jī)處理”O(jiān)UT”輸出的信號的頻率，通過公式換算得到電容值。由單穩(wěn)態(tài)電路的特性知：（2-3）在這里如果設(shè)R1=R2，可以得出： （2-4）電容測量電路如下圖所示：圖2-2 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的電容測量電路圖上述方案從對測量精度要求而言，還是比較符合要求的，由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會明顯的提高。2.3電感測量方案對于電感的測量是利用電容三點(diǎn)式正弦波震蕩原理的方案(如圖2-3）。 圖2-3 電容三點(diǎn)式正弦波震蕩電路圖由于振蕩電路頻率為：（2-5）可化簡得到電感值：（2-6）上述方案從計(jì)算公式可知，只需要通過單片機(jī)處理頻率信號即可得到待測電感值，對測量精度要求而言，還是比較符

12、合要求的，由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會明顯的提高2。3 核心元器件介紹要設(shè)計(jì)出比較精確的儀器，元件的選擇相當(dāng)重要，選錯(cuò)了元器件，電感電容的測量的測量值可能與真實(shí)值相差很大，對設(shè)計(jì)來說就失去了意義，對調(diào)試工作也帶來了巨大的困難，所以，設(shè)計(jì)之前一定要選對元器件，本設(shè)計(jì)使用的主要元器件有NE555定時(shí)器、NE5532運(yùn)算放大器、STC89C51單片機(jī)、1602液晶顯示器，以及一些電阻電容的元件。下面對主要元器件進(jìn)行簡單介紹。3.1 NE555的介紹NE555芯片是集成了555定時(shí)器的芯片，它剛開始是用來做定時(shí)器使用的，或者是555時(shí)基電路，后來經(jīng)過多方面的開發(fā)，除了具有定時(shí)功能以外，也開發(fā)出可

13、以用于調(diào)節(jié)溫度、壓力、光照、速度等各種控制與檢測，還可以組成單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、脈沖震蕩與調(diào)制電路，用于脈沖調(diào)制、電源變換、頻率變換、交流信號源等3。由于其具有使用方便、可靠、價(jià)格低廉而被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中之中。555集成電路內(nèi)部集成了幾十個(gè)元器件，有觸發(fā)器、比較器、分壓器、緩沖器等模擬電路和數(shù)字電路的混合體4。圖3-1 555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖引腳圖如下：圖3-2 555引腳圖555集成電路是8腳封裝，雙列直插型。NE555引腳功能如下：Pin 1-GND (接地)-通常被連接到電路共同接地。Pin 2-Trigger(觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時(shí)間周期，又稱觸發(fā)端，

14、是下比較器的輸入。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。Pin 3-Output (輸出) -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，當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到0伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約0.2A 。Pin 4-Reset (重置)-一個(gè)低邏輯電位送至該腳位時(shí)會重置定時(shí)器且使輸出回落到一個(gè)低電位，加上低電平時(shí)可使輸出為低電平5。它通常被接到電源或不用連接。Pin 5-Control voltage (控制) -控制電壓端（VC），準(zhǔn)許由外部電壓控制觸發(fā)和閘限電壓，可用它

15、控制改變上下觸發(fā)電平值。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在振蕩或穩(wěn)定的運(yùn)作方式下,這個(gè)輸入可以用來改變或調(diào)整輸出的頻率值。Pin 6-Threshold (重置鎖定) - 又稱閾值端（TH），是上比較器的輸入；重置鎖定并能使輸出呈低電平。當(dāng)此接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動這個(gè)動作。Pin 7-Discharge (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)決定這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對地為高阻抗。Pin 8-Vcc (V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源

16、電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。由如（圖3-3）（a）是典型555構(gòu)成的多諧振蕩器如圖所示，（b）是輸出波形(a) (b)圖3-3 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 接通電源之后，電源VDD通過R1和R2對電容C充電，當(dāng)Uc<1/3VDD時(shí)。振蕩器輸出V0=1，放電管截止。當(dāng)Uc充電到2/3VDD后，振蕩器輸出Vo翻轉(zhuǎn)成低電平0，此時(shí)放電管導(dǎo)通，使放電端（DIS）接地，電容C通過R2對地放電，使Uc下降。當(dāng)Uc下降到1/3VDD之后，振蕩器輸出VO又翻轉(zhuǎn)成高電平1，此時(shí)放電管有截止，使放電端（DIS）不接地，電源VDD通過R1與R2又對電容C充電，又使Uc

17、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)始下去，從而在輸出端Vo得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形信號6。脈沖寬度TL0.7R*2C，是由電容C放電時(shí)間決定的；TH=0.7(R1+R2)*C，是由電容C充電時(shí)間決定的；脈沖周期為TTH+TL。3.2 NE5532的介紹NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器（雙運(yùn)放）集成電路。與很多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放相比較，它具有更好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動能力及相當(dāng)高的小信號和電源帶寬，電源電壓范圍大等特點(diǎn)。因此很適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備、儀器、控制電路及電話通道放大器。在上世紀(jì)九十年代初的音響界被發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”，至今仍是很多音響發(fā)燒友手

18、中必備的運(yùn)放之一。所以用它來對電容三點(diǎn)式正弦波震蕩電路放大能取得非常高的精確度7。NE5532技術(shù)特點(diǎn)：電壓范圍：±3V-±20V 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小信號帶寬：10MHZ功率帶寬： 140KHZ轉(zhuǎn)換速率： 9V/s單位增益補(bǔ)償圖3-4 NE5532引腳圖3.3 STC89C52的介紹STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低耗能、性能高的CMOS8位微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的特性。在

19、單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)的可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用提供高靈活、高效率的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 內(nèi)置4KBEEPROM，有MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，8k字節(jié)Flash，32 位I/O 口線，512字節(jié)RAM， 看門狗定時(shí)器，一個(gè)7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89C52 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。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?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、

20、中斷繼續(xù)工作。最高運(yùn)作頻率35MHz，12T/6T可選8。STC89C52RC單片機(jī)特性:8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間;可直接載；AT89S52單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；自帶2KB的EEPROM存儲空間;1、 STC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（如表3-1）：表3-1 STC單片機(jī)特點(diǎn)加密性強(qiáng),很難解密或破解具有很強(qiáng)的抗干擾能力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 、寬溫度范圍，-40854 、寬電壓，不怕電源抖動 5 、單片機(jī)內(nèi)部電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理6 、I/O 口經(jīng)過特殊處

21、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<0.1 A   2 、空閑模式：典型功耗2mA 3 、正常模式：典型功耗4mA-7mA 4 、掉電模式可以由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如氣表、水表、便攜設(shè)備等 可送 STC-ISP 下載編程器1 萬片/人/天在系統(tǒng)可編程，無需編程器，可遠(yuǎn)程升級可供應(yīng)內(nèi)部集成 MAX810 專用的復(fù)位電路的單片機(jī)2、 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖（如圖3-5）：圖3-5 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)3.4 160

22、2液晶的介紹本設(shè)計(jì)使用的1602液晶為5V電壓驅(qū)動，帶背光，可顯示兩行，每行16個(gè)字符，不能顯示漢字，內(nèi)置含128個(gè)字符的ASCII字符集字庫，只有并行接口，無串行接口9。1602與單片機(jī)接口（如圖3-6）：圖3-6 圖1602與單片機(jī)接口接口說明：Pin-1-VSS電源地Pin-2-VDD電源正極Pin-3-VQ液晶顯器對比度調(diào)節(jié)Pin-4-RS數(shù)據(jù)/命令選擇輸入（H/L）Pin-5-R/W讀寫選擇端（H/L）Pin-6-E使能信號Pin-7-D0數(shù)據(jù)接口Pin-8-D1數(shù)據(jù)接口Pin-9-D2數(shù)據(jù)接口Pin-10-D3數(shù)據(jù)接口Pin-11-D4數(shù)據(jù)接口Pin-12-D5數(shù)據(jù)接口Pin-13

23、-D6數(shù)據(jù)接口Pin-14-D7數(shù)據(jù)接口Pin-15-BLA背光燈電源正極Pin-16-BLK背光燈電源負(fù)極基本操作時(shí)序：讀狀態(tài) 輸入：RS=L,R/W=H,E=H 輸出：D0D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,R/W=H,E=H 輸出：無寫指令 輸入：RS=L,R/W=L,D0D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,R/W=L,D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出：無4 單元電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路是被測電阻和電容通過555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路，頻率輸入單片機(jī)，被測電感構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路，通過分屏電路把頻率送入單片機(jī)，通過按鍵選擇電路選擇要處理的頻率，并把頻

24、率通過單片機(jī)處理，運(yùn)算出相應(yīng)的數(shù)值，再用1062顯示出來。系統(tǒng)方框圖（如圖4-1）：被測電阻被測電容被測電感電容三點(diǎn)式振蕩電路分頻電路555多諧振蕩器555多諧振蕩器STC89C51單片機(jī)LED1602顯示選擇電路圖4-1 系統(tǒng)方框圖4.1 電阻測量電路的設(shè)計(jì)電阻測量是吧待測電阻與555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路如圖4-2所示，其中定時(shí)器的OUT端吧頻率信號傳送到單片機(jī)的P12口，C2的一端連接單片機(jī)P15，如下圖4-2所示：圖4-2 555定時(shí)器測電阻P15接一獨(dú)立按鍵，當(dāng)其按下時(shí)，NE555的3引腳輸出方波，3腳與P12相接，可通過程序測出其頻率，進(jìn)而求出Rx的值，顯示在1602液晶屏上。電容

25、C1的充電所需的時(shí)間，即脈沖維持時(shí)間： （2-7）放電所用時(shí)間，即脈沖低電平時(shí)間： （2-8）所以脈沖周期時(shí)間為： （2-9）故輸出脈沖頻率為： （2-10）得到待測電阻：（2-11）4.2 電容測量電路的設(shè)計(jì)電容測量是吧待測電容與555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路如圖4-2所示，其中定時(shí)器的OUT端吧頻率信號傳送到單片機(jī)的P13口，CX的一端連接單片機(jī)P16，如下圖4-3所示：圖4-3 555定時(shí)器測電容P16接一獨(dú)立按鍵，當(dāng)其按下時(shí)，NE555的3引腳輸出方波，3腳與P13相接，可通過程序測出其頻率，進(jìn)而求出Cx的值，顯示在1602液晶屏上。由2.1的分析知其振蕩周期為： （2-12） 得出：

26、（2-13）化簡得： （2-14）4.3 電感測量電路的設(shè)計(jì)電感的測量與電阻電容的測量方法不同，它是把被測電感構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路的方法，再用運(yùn)算放大器NE5532對頻率信號進(jìn)行放大，把放大的信號傳入單片機(jī)的P14處理。測量電路如圖4-4所示。圖4-4 電容三點(diǎn)式振蕩電路測電感由于電容三點(diǎn)式震蕩電路產(chǎn)生的信號較小，所以先加一級單管放大，在跟比較器將正弦波轉(zhuǎn)化成方波。P14接一獨(dú)立按鍵，當(dāng)其按下時(shí)，運(yùn)放輸出口輸出方波，該口與P13相接，可通過程序測出其頻率，進(jìn)而求出Lx的值，顯示在1602液晶屏上。（2-15）但由此公式算出的電感值約為實(shí)際值的一半，故將0.2改為0.1。故公式如下：（2-16

27、）4.4 電阻、電容、電感顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路的顯示器是采用LCD1802液晶顯示，其低功耗，工作穩(wěn)定，與單片機(jī)的P3端相連接，用+5V電源單獨(dú)供電，用電位器可以調(diào)節(jié)顯示的對比度，以便于更好的讀數(shù)據(jù)。電路如圖4-5所示。圖4-5 顯示電路該電路采用1602液晶顯示，耗能低，顯示數(shù)值范圍較大，工作相對比較穩(wěn)定，讀數(shù)方便快捷。5 程序設(shè)計(jì)由于采用單片機(jī)測量頻率和處理相關(guān)運(yùn)算，其涉及到浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，如果采用匯編語言來編寫浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，工作量將會非常的復(fù)雜繁重因而采用C51來編寫程序，使得浮點(diǎn)數(shù)編寫的程序量大大的簡化，并且整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)模塊模式，使程序結(jié)構(gòu)清晰簡單。5.1 中斷程序流程圖

28、中斷程序的流程中斷循環(huán)的方式，首先從按鍵中斷入口開始，判斷按鍵的鍵值，進(jìn)入選擇檔界面，根據(jù)檔位鍵值變化，選擇要測量的電阻、電容、電感檔，最后判斷要顯示的主界面示數(shù)。流程圖如下圖5-1所示。測試電阻并顯示按鍵中斷入口判斷按鍵值OK鍵鍵值=1?進(jìn)入選擇檔位界面檔位鍵值變？化？化?電阻檔電容檔電感檔OK鍵鍵值=0 ?顯示主界面測試電容并顯示測試電感并顯示YYNYNN圖5-1 中斷程序流程圖一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)需要結(jié)合電路圖中的芯片引腳的連線，并通過各個(gè)引腳的功能來具體說明該模塊在電路中的作用。此外，對于硬件的初始化，向硬件中讀寫數(shù)據(jù)等在操作中都是至關(guān)重要的一步。5.2 主程序流程圖 主程序流程是先通過

29、按鍵對單片機(jī)時(shí)鐘和端口進(jìn)行初始化，再對定時(shí)器進(jìn)行初始化，液晶初始化顯示開機(jī)界面，再轉(zhuǎn)入上面所設(shè)計(jì)的開機(jī)總中斷，結(jié)束之后進(jìn)入低功耗模式，具體流程如圖5-2所示。開始單片機(jī)時(shí)鐘初始化單片機(jī)端口初始化液晶初始化顯示開機(jī)界面開啟總中斷定時(shí)器初始化進(jìn)入低功耗模式圖5-2 主程序流程圖一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)需要結(jié)合電路圖中的芯片引腳的連線，并通過各個(gè)引腳的功能來具體說明該模塊在電路中的作用。此外，對于硬件的初始化，向硬件中讀寫數(shù)據(jù)等在操作中都是至關(guān)重要的一步。6 設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)物設(shè)計(jì)出來之后還要對系統(tǒng)進(jìn)行測試、調(diào)解，以便能得到比較合理精確的測量結(jié)果。另外也要對產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，計(jì)算出相對誤差和絕對誤差，以便對系

30、統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。6.1系統(tǒng)測試1. 測試原理：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以STC89C52單片機(jī)為核心的電阻、電容、電感測試儀，將電阻，電容，電感，使用對應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為電壓實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測量。其中100HZ/1MHZ/10MHZ的正弦波是采用NE555芯片產(chǎn)生的，將模擬電壓信號送入AD采樣，通過AD把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再把數(shù)字信號送入STC89C52單片機(jī)處理。以Protues為仿真平臺，使用C語言編寫了系統(tǒng)應(yīng)用軟件；包括主顯示模塊、電阻測試、控制模塊模塊、電容測試模塊和電感測試模塊。2. 測試方法：在測試時(shí)將被測參數(shù)通過本系統(tǒng)測量出來的示值與參數(shù)標(biāo)稱值進(jìn)行對比，得到本系統(tǒng)的測量精度。3. 測試

31、儀器：示波器，萬用表。4. 測試結(jié)果：通過按鍵操作，實(shí)現(xiàn)測量類型和量程的選擇，根據(jù)測量結(jié)果對設(shè)計(jì)進(jìn)一步進(jìn)行校正和對實(shí)現(xiàn)功能的可靠性的確認(rèn)。圖6-1 電容測量演示測試結(jié)果如下：(1)電阻測試數(shù)據(jù)如表6-1所示。表6-1電阻測試數(shù)據(jù)標(biāo)稱值()系統(tǒng)測量（）相對誤差(%)20.020.010.05200.0199.770.1156000.05993.750.10450000.049926.630.147301000.0252990.0015.950(2)電容測試數(shù)據(jù)如表6-2所示。表 6-2電容測試數(shù)據(jù)讀取示值（pF）標(biāo)稱值（pF）相對誤差值（%）1041004.034.1333.39.2108.0(

32、3)電感測試數(shù)據(jù)如表6-3所示。表 6-3電感測試數(shù)據(jù)讀取示值（mH）標(biāo)稱值（mH）相對誤差值（%）219.47218.290.5416.6816.550.780.8620.8540.935. 測試分析：根據(jù)以上的測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)完成了文章開始所提出設(shè)計(jì)內(nèi)容和功能。本測量儀的測量范圍較寬,并且達(dá)到了很好的精度,相對誤差小于1 %。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2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

33、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)的各種影響因素，如溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差。通過對相同被測參數(shù)的多次測量結(jié)果和不同被測參數(shù)的多次測量選取平均值，最后確定被測參數(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)生的被測參數(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少本測試系統(tǒng)的誤差。6.2系統(tǒng)總結(jié)本系統(tǒng)采用單片機(jī)和LR

34、C振蕩電路結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易數(shù)字式電阻、電容和電感測量儀，到達(dá)了系統(tǒng)基本要求。本儀器利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電感電容測量的智能化設(shè)計(jì),而且系統(tǒng)性能穩(wěn)定,測量精度較高,相對誤差小于1 % ,操作簡單,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。當(dāng)然本系統(tǒng)還存在著許多需要改進(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。心得體會這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文和設(shè)計(jì)是我這大學(xué)期間干的最有意義的事之一。從最初的選題，開題到寫論文直到完成論文。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改論文，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)

35、。通過這次實(shí)踐，我了解了簡易電阻、電容和電感測試儀的用途及工作原理，熟悉了其的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。這次課程設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。這么一次鍛煉可以學(xué)到書本里許多學(xué)不到的知識，堅(jiān)韌、獨(dú)立、思考等。但是課程設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。由于能力有限，未能做到準(zhǔn)確測量電阻、電容和電感，某些測量結(jié)果誤差，測量范圍較小，感到有點(diǎn)兒遺憾。這次實(shí)踐是對自己模電所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面。本設(shè)計(jì)是在老師的精心指導(dǎo)和鼓勵(lì)下完成的。在此，謹(jǐn)向老師和

36、幫助我的同學(xué)表示衷心的感謝！此外，我還要感謝在我的論文中所有被援引過的文獻(xiàn)的作者們，他們是我的知識之源。最后，再次向所有給予我?guī)椭凸膭?lì)的同學(xué)和老師致以最誠摯的謝意！參考文獻(xiàn)1 陳尚松.電子測量與儀器M.北京：電子工業(yè)出版社,2005.2 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)M.2版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2011.3 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第5 版)M.北京：高等教育出版社,2006.4 鈴木雅臣. 晶體管電路設(shè)計(jì)M. 北京：科學(xué)出版社,2012.5 聶典，丁偉. Multisim 10計(jì)算機(jī)仿真M.北京：電子工業(yè)出版社,2009.6 華成英,童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4 版)M.北京：高

37、等教育出版社,2006.7 陳尚松,雷加,郭慶.電子測量與儀器M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.8 牛百齊. 基于單片機(jī)的電容測量儀設(shè)計(jì)J.儀器儀表用戶,2005,12(4):29-30.9 郭天祥主編. 51單片機(jī)C語言教程M. 北京：電子工業(yè)出版社,2009.附 件附件1：電路圖和PCB附件2：元件清單元件型號位號數(shù)量單片機(jī)STC89C52RCU11排阻A103JR31電位器10KR2，R13，R17，R184晶振11.0592MX11電解電容25V，10uFC31瓷片電容30pFC1，C22瓷片電容103（0.01uF）C111電阻10KR1，R13，R183按鍵J1，J2，J3，J4

38、4液晶1602U21555定時(shí)器NE555A1，A22電阻300R41電阻510KR5，R62瓷片電容104（0.1uF）C4，C5，C6，C7，C8，C96電阻100KR7，R92電解電容50V，22uFC101三極管S9018（NPN型）Q1，Q2，Q33電阻2KR101電阻1KR8，R11，R143電解電容50V，47uFC12，C132電阻39KR12，R192電阻51R15，R162電解電容25V，470uFC141運(yùn)放NE5532U31附件3：程序代碼#include <reg52.h>#include"intrins.h"/庫函數(shù)#define u

39、int unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long#definePI 3.1415926uchar code table18="Welcome!"uchar table216="f(Hz)="uchar table316="R(Ohm)="uchar table416="C(pF)="uchar table516="L(uH)="uchar num,a=0,th0,tl0;uint C,L;ulong f,

40、R;sbit lcden=P22;/液晶使能端 sbit lcdrs=P20; /液晶數(shù)據(jù)命令選擇端sbit RW=P21;/1602寫地址sbit key_R=P15; /測量電阻按鍵sbit key_C=P16; /測量電容按鍵sbit key_L=P17; /測量電感按鍵sbit R_out=P12;/測量電阻信號輸入sbit C_out=P13;/測量電容信號輸入sbit L_out=P14;/測量電感信號輸入/聲明子函數(shù)void delayms(uint xms);/延時(shí)函數(shù)void write_com(uchar com); /液晶寫命令函數(shù)void write_data(ucha

41、r date);/液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù) void led_init();/液晶初始化函數(shù)void t_init();/定時(shí)器0初始化函數(shù)void keyscan();/鍵盤檢測函數(shù)(確定被測元件為電阻、電容或電感)void display_f(ulong f); /頻率顯示函數(shù)void display_R(ulong R); /電阻顯示函數(shù)void display_C(uint C); /電容顯示函數(shù)void display_L(uint L); /電感顯示函數(shù)/主函數(shù)void main() RW=0; led_init(); t_init(); keyscan(); write_com(0x0c)

42、;/開顯示，不開光標(biāo) a=2; while(1) display_f(f); switch(a) case 1:R=(ulong)(5000000.0/0.6931472/f-150+0.5);display_R(R);display_f(f);break; case 2:C=(int)(100000000.0/153/0.6931472/f+0.5);display_C(C);break; /中斷函數(shù)void T0_count() interrupt 1 switch(a) case 1:while(R_out); while(!R_out); TH0=0; TL0=0; while(R_o

43、ut); while(!R_out); th0=TH0; tl0=TL0; TR0=0; break; case 2:while(C_out); while(!C_out); TH0=0; TL0=0; while(C_out); while(!C_out); th0=TH0; tl0=TL0; TR0=0; break;case 3:while(L_out); while(!L_out); TH0=0; TL0=0; while(L_out); while(!L_out); th0=TH0; tl0=TL0; TR0=0; break; f=4969260/5/(th0*256+tl0);/

44、延時(shí)函數(shù)void delayms(uint xms) uint i,j; for(i=xms;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);/液晶寫命令函數(shù)void write_com(uchar com) delayms(2); lcdrs=0; P0=com; lcden=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=0;/液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)void write_data(uchar date) delayms(2); lcdrs=1; lcden=1; P0=date; lcden=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=0;/液晶