畢業(yè)設(shè)計(jì)潘小明定稿2

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題: 電阻電容電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 李燦炎 學(xué) 號(hào)： 201234801110專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子G31102 院（系）： 機(jī)械與電子信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 黃文華 職 稱： 中級(jí)工程師 二年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性承諾及指導(dǎo)教師聲明學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性承諾本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端

2、行為，本人愿承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任和一切后果。學(xué)生（簽名）：李燦炎日 期：指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性審核的聲明本人鄭重聲明：已經(jīng)對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其成果均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。指導(dǎo)教師（簽名）： 日 期：注：此聲明由指導(dǎo)教師和學(xué)生本人親筆簽名。電阻電容電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)摘要隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件用品已經(jīng)成為人們不可缺少的工具之一。最近一直提倡，節(jié)約能源，綠色環(huán)保。既然節(jié)約能源，本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)(89C51)的高精度電阻電感電容測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì).本設(shè)計(jì)采用MAX038單片壓控函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生高精度

3、的正弦波信號(hào)流經(jīng)待測(cè)的電容或者電感和標(biāo)準(zhǔn)電阻的串連電路,利用電壓比例計(jì)算的方法推算出電容值或者電感值,利用51單片機(jī)控制測(cè)量和計(jì)算結(jié)果,采用1602液晶模塊實(shí)時(shí)顯示數(shù)值,可以手動(dòng)調(diào)節(jié)量程,正弦信號(hào)發(fā)生器可以實(shí)現(xiàn)幅值和頻率的調(diào)整,為了提高精度,我們把被測(cè)的交流電壓先通過ICL7650來消除因?yàn)锳D637輸入電阻較低產(chǎn)生的誤差.實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定,測(cè)量精度高.關(guān)鍵詞: 電壓比例法 89C51 AD637 1602液晶AbstractThedesignisthedesignofahighprecisioninstrumentforRLCmeasurementbasedonmicroco

4、ntroller(89C51).ThisdesignadoptedMAX038monolithicvoltagecontrolledfunctiongeneratortoproducehighaccuracysinewavesignal,whichpassedthroughtheseriescircuitofthecapacityorinductanceandstandardresistance,andthenmeasuredtherespectivevoltageofthecapacityortheinductanceandthestandardresistance.Usingthevolt

5、ageproportionmethodcalculatedthecapacitancevaluesorinductancevalues.Thedesignused51microcontrollertocontrolthemeasurementandcalculationresults,used1602LCDtoshowtheresult.Therangecanbeadjustedmanually,sinesignalgeneratorcanadjustamplitudeandfrequencytoimproveaccuracy,wemeasuredtheACvoltagethroughtheI

6、CL7650toeliminatetheerrorcausedbythelowerinputresistanceofAD637.Experimentalresultsshowthattheperformanceofthisdesignisstableandofhighmeasurementaccuracy.Keywords: Voltageproportionmethod;89C51;AD637;1602LCD;目錄摘 要IAbstractII第一章 引言11.1 設(shè)計(jì)的背景及意義11.2 電阻、電容、電感測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀2第二章 電壓比例法測(cè)量原理22.1.電阻、電容、電感測(cè)試儀設(shè)

7、計(jì)方案比較22.2系統(tǒng)原理框圖22.3 電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.3.1 MCS-51單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)32.3.2 LED數(shù)碼電路的鍵盤電路設(shè)計(jì)3第三章 系統(tǒng)方案43.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)框圖43.2MCS-51單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)53.3LED數(shù)碼管電路與鍵盤電路的設(shè)計(jì)6第四章軟件設(shè)計(jì)74.1 I/O口的分配84.2 主程序流程94.3 頻率參數(shù)計(jì)算的原理9第五章 PCB板的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的調(diào)試105.1 PROTEL99SE的介紹與PCB板的設(shè)計(jì)10 5.1.2、電路仿真與PLD部分105.1.3 Protel 99 SE的功能特性115.2 系統(tǒng)調(diào)試與系統(tǒng)測(cè)試12 5.2.1

8、 系統(tǒng)軟件調(diào)試13 5.2.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試135.2.3 系統(tǒng)測(cè)試14第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)與展望14參考文獻(xiàn)15致 謝16第一章、系統(tǒng)開發(fā)背景1.1引言現(xiàn)代電子產(chǎn)品正以前所未有的速度,向著多功能化、體積最小化、功耗最低化的方向發(fā)展,機(jī)電產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于家電、通信、一般工業(yè)乃至航空航天和軍事領(lǐng)域.無論是日常生活還是高端科技領(lǐng)域,電子技術(shù)的應(yīng)用均日益深入.掌握必備的電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,能夠滿足我國(guó)目前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)廣大技術(shù)工人、工程技術(shù)人員基本素質(zhì)的要求,而且能為從事高端電子系統(tǒng)開發(fā)培養(yǎng)能力和素質(zhì),適應(yīng)信息時(shí)代的需要. 目前市面上測(cè)量電子元器件參數(shù)R、C和L的儀表種類較多,方法和優(yōu)缺點(diǎn)

9、也各有不同.一般的測(cè)量方法都存在計(jì)算復(fù)雜,不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量而且很難實(shí)現(xiàn)智能化等缺點(diǎn). 電阻電容電感測(cè)量方法較多(諧振法,電橋法,電壓比例法等)但因?yàn)閷?duì)于測(cè)量?jī)x器來說精度越高越好,所以本設(shè)計(jì)選擇精度比較高的電壓比較法做電阻電感電容測(cè)試儀,它的原理是將一定頻率的交流信號(hào)經(jīng)過串聯(lián)分壓電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),然后經(jīng)過電路處理變成頻率信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行比例運(yùn)算,最后將計(jì)算出的測(cè)量值輸送給顯示模塊并顯示各參量對(duì)應(yīng)的量綱.1.2設(shè)計(jì)背景與意義目前，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(cè)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

10、測(cè)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(cè)量是把被測(cè)參數(shù)傳換成直流電壓或頻率后進(jìn)行測(cè)量。電阻測(cè)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(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡(jiǎn)單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法

11、。由于測(cè)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(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，這里我們將RLC的測(cè)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(cè)頻率再通過該頻率計(jì)算出各個(gè)參數(shù)。1.3電阻、電容、電感測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀電阻、電容和電感測(cè)試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測(cè)量方法如下。電阻測(cè)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(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡(jiǎn)單，速度快，但精度低；后者

12、測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法第二章 、 電壓比例法測(cè)量原理2.1 電阻、電容、電感測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較Z為電感在電路中角頻率為1w的等效阻抗,2Z為電感在電路中角頻率為2w的等效阻抗,L為電感量,SR為電感的等效電阻.為保證測(cè)量精度,必須保證電阻的精度和w的高穩(wěn)定值.為此,我們?cè)谠撛O(shè)計(jì)中采用MAX038單片壓控函數(shù)發(fā)生器3-4產(chǎn)生高精度

13、的正弦波信號(hào),同時(shí)輸出緩沖器采用了運(yùn)算放大器,為保證波形精度采用了閉環(huán)深度負(fù)反饋方式,無失真的放大正弦信號(hào).電阻、電容、電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合或CPLD與EDA相結(jié)合等等來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前對(duì)各種方案進(jìn)行了比較：1)利用純模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復(fù)雜，所用器件較多，靈活性差，測(cè)量精度低，現(xiàn)在已較少使用。2)可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較

14、好，在設(shè)計(jì)中可采用PLC對(duì)硬件進(jìn)行控制，但是用PLC實(shí)現(xiàn)價(jià)格相對(duì)昂貴，因而成本過高。3)采用CPLD或FPGA實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的VHDL硬件電路描述語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)電阻，電容，電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，利用MAXPLUSII集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到CPLD或FPGA可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2.2 系統(tǒng)的原理框圖系統(tǒng)分四大部分：測(cè)量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過P1.3和P1.4向模擬開關(guān)送兩位地址信號(hào)，取得相應(yīng)的振蕩頻率，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)進(jìn)行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖所示。2.3 電阻、電容、電

15、感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.3.1 MCS-51單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)。另外，本設(shè)計(jì)還需要利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)具有極大的必要性。在硬件設(shè)計(jì)中，選用MS-51系列單片機(jī)，其各個(gè)I/O口分別接有按鍵、LED燈、七位數(shù)碼管等，通過軟件進(jìn)行控制。2.3.2 LED數(shù)碼管電路與鍵盤電路的設(shè)計(jì)在電阻、電容、電感測(cè)試系統(tǒng)中，用LED燈來顯示測(cè)量參數(shù)的類別和電源指示，既簡(jiǎn)單又顯而易見。 與小白熾

16、燈泡和氖燈相比，LED的特點(diǎn)是：工作電壓很低(有的僅一點(diǎn)幾伏)；工作電流很小(有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光)；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中常常用作光源。在本設(shè)計(jì)中，利用單片機(jī)的P1.0、P1.1和P1.2口直接和發(fā)光二極管相連接，控制程序放在 MCS-51單片機(jī)的ROM中。第三章 、 系統(tǒng)方案3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)框圖本電路由電源模塊、正弦信號(hào)發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)電阻和電感或電容串聯(lián)分壓電路、多路開關(guān)、電壓跟隨器、高精度交流/有效值轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、液晶顯示、鍵盤等模塊組成.系統(tǒng)主要模塊流

17、程圖如圖1所示:3.2MCS-51單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)。另外，本設(shè)計(jì)還需要利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)具有極大的必要性。在硬件設(shè)計(jì)中，選用MS-51系列單片機(jī)，其各個(gè)I/O口分別接有按鍵、LED燈、七位數(shù)碼管等，通過軟件進(jìn)行控制。MCS-51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和

18、控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：1)中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。3)程序存儲(chǔ)器(ROM)： 共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 4)

19、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)： 有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 5)并行輸入輸出(I/O)口： 共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6)全雙工串行口： 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 7)中斷系統(tǒng)： 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串口西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8 中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。8) 時(shí)鐘電路： 本電路使用單片機(jī)內(nèi)部振蕩器，11.0592MHz的晶

20、體諧振器直接接在單片機(jī)的時(shí)鐘端口X1和X2，電路中C2、C3為振蕩器的匹配電容。該電路簡(jiǎn)單，工作可靠 。另外本系統(tǒng)的容阻上電復(fù)位，就是利用RC電路的充電過程來給單片機(jī)復(fù)位。RC電路的時(shí)間常數(shù)計(jì)算公式： T=RC即：T=RC=10u*10k=100ms。當(dāng)需要復(fù)位時(shí)，也可以按下復(fù)位按鍵，進(jìn)行復(fù)位。3.3LED數(shù)碼管電路與鍵盤電路的設(shè)計(jì)在電阻、電容、電感測(cè)試系統(tǒng)中，用LED燈來顯示測(cè)量參數(shù)的類別和電源指示，既簡(jiǎn)單又顯而易見。與小白熾燈泡和氖燈相比，LED的特點(diǎn)是：工作電壓很低(有的僅一點(diǎn)幾伏)；工作電流很小(有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光)；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可

21、以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中常常用作光源。在本設(shè)計(jì)中，利用單片機(jī)的P1.0、P1.1和P1.2口直接和發(fā)光二極管相連接，控制程序放在MCS-51單片機(jī)的ROM中。由于測(cè)試指示燈為發(fā)光二極管且陽(yáng)極通過限流電阻與電源正極相接，所以為共陽(yáng)極。因此I/0口輸出低電平時(shí)，與之相連的相應(yīng)指示燈會(huì)亮；I/0口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)滅。發(fā)光二極管的接口電路如圖所示：在本設(shè)計(jì)中，LED應(yīng)用于七位數(shù)碼管中，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)參數(shù)的顯示，七位數(shù)碼管以共陰極的方式經(jīng)過74LS573鎖存器與單片機(jī)的P0口相連。六位數(shù)碼管顯示被測(cè)參數(shù)的示值從左到右依次代表十萬、萬、千、百、十和個(gè)位

22、，這樣顯示結(jié)果更為簡(jiǎn)單可行。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 系統(tǒng)核心電路(AT89S52最小系統(tǒng))的P0口以總線方式與二片數(shù)據(jù)鎖存器(74HC573)相連接，二片74HC573的片選使能端(LE)分別連接在或非門(74HC02)的1、4管腳，三個(gè)或非門相類似，都是兩個(gè)輸入端的其中一端接在單片機(jī)的16管腳(WR)，而另一端分別接在P2.5P2.6。單片機(jī)片選電路如圖所示ULN2803是達(dá)林頓管，在電路中能起到大電流輸出和高壓輸出的作用。由于電路使用的是共陰極動(dòng)態(tài)顯示方式，ULN2803在

23、位碼數(shù)據(jù)鎖存器后連接八個(gè)數(shù)碼管的COM端，可以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的能力，使數(shù)碼管的顯示效果更好。 本設(shè)計(jì)中設(shè)置了Sr,Sc,SL三個(gè)按鍵，利用單片機(jī)的P1.0、P1.1和P1.2口直接和按鍵相連接，控制程序放在 MCS-51單片機(jī)的ROM中用于啟動(dòng)各個(gè)被測(cè)參數(shù)程序的調(diào)整。見圖按鍵電路所示第四章、電阻、電容、電感測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)4.1 I/O口的分配： P1.0 R測(cè)量程序的選擇 P1.1 C測(cè)量程序的選擇 P1.2 L測(cè)量程序的選擇 P1.3-P1.4多路選擇開關(guān)控制選擇 P1.0、P1.1和P1.2按鍵輸入及測(cè)量指示燈 在本設(shè)計(jì)的模塊中，模塊是以單片機(jī)為核心，再通過按鍵控制測(cè)量的被測(cè)參數(shù)在數(shù)碼管

24、顯示，按鍵主流程圖如所示。4.2 主程序流程在電阻、電容、電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)中，便于直觀性，在數(shù)碼管上顯示被測(cè)參數(shù)的選擇，被測(cè)參數(shù)各個(gè)燈的選擇以及具體設(shè)置。通過三個(gè)按鍵Sr,Sc,SL來進(jìn)行靈活控制。 首先插入被測(cè)元件，開關(guān)打開以后，按下SET鍵，進(jìn)行復(fù)位，然后進(jìn)行按鍵選擇，選擇被測(cè)參數(shù)類別，之后單片機(jī)根據(jù)按鍵類別啟動(dòng)相應(yīng)的參數(shù)測(cè)試程序，測(cè)試完畢后將結(jié)果送入數(shù)碼管顯示。4.3 頻率參數(shù)計(jì)算的原理 本設(shè)計(jì)頻率的計(jì)算采用單片機(jī)外部中斷，對(duì)外觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖 頻率的測(cè)量，再通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的校正來完成。 單片機(jī)對(duì)頻率測(cè)量的原理如下圖所示。 電路原理圖第五章、PCB板的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的調(diào)試5.1、PROTE

25、L99SE的介紹與PCB板的設(shè)計(jì) Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下兩大部分和6個(gè)功能模塊。5.1.1、電路工程設(shè)計(jì)部分 （1）電路原理設(shè)計(jì)部分(Advanced Schematic 99)：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器(簡(jiǎn)稱SCH編輯器)、電路圖零件庫(kù)編

26、輯器(簡(jiǎn)稱Schlib編輯器)和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。 (2)印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced PCB 99)：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器(簡(jiǎn)稱PCB編輯器)、零件封裝編輯器(簡(jiǎn)稱PCBLib編輯器)和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。 （3）自動(dòng)布線系統(tǒng)(Advanced Route 99)：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀(Shape-based)的無柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化

27、。 5.1.2、電路仿真與PLD部分(1)電路模擬仿真系統(tǒng)(Advanced SIM 99)：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。(2)可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced PLD 99)：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器(Waveform)。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。(3)高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)(Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系

28、統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。 5.1.3 Protel 99 SE的功能特性 1、開放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系 2、超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能 3、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng) 如圖所示：5.2 系統(tǒng)調(diào)試與系統(tǒng)測(cè)試 5.2.1 系統(tǒng)軟件調(diào)試單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用

29、匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。5.2.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試本設(shè)計(jì)的硬件部分通過調(diào)試，在調(diào)試過程中遇到很多問題，由于本單路是由面包板搭成的，所以電路

30、不穩(wěn)定。剛開始數(shù)碼管全亮但是單片機(jī)供電出現(xiàn)問題，用萬用表測(cè)試后發(fā)現(xiàn)單片機(jī)地線連接斷路，問題解決后在顯示測(cè)試過程中數(shù)碼管顯示不變，然后發(fā)現(xiàn)一片573芯片發(fā)熱，斷電后用萬用表測(cè)試發(fā)現(xiàn)連接該573芯片的數(shù)據(jù)口出現(xiàn)斷路，再次更換面包板后，測(cè)試顯示部分基本正常，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼管g段顯示不穩(wěn)定，分析后可能因上次g段數(shù)據(jù)斷路導(dǎo)致573芯片發(fā)熱有損壞，更換新的573后顯示正常。其調(diào)試內(nèi)容為：1)面包板接通電源，西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2)被測(cè)電阻的調(diào)試，按下Sr鍵后，閉合開關(guān)Srg,數(shù)碼管顯示被測(cè)電阻20K的阻值，程序在KEIL4.0軟件上運(yùn)行后，調(diào)試數(shù)碼管全亮顯示效果，PCB板的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)

31、的調(diào)試3)被測(cè)電容的調(diào)試，按下Sc鍵后，數(shù)碼管顯示被測(cè)電容103的示值: 電容調(diào)試經(jīng)修正后的結(jié)果。5.2.3 系統(tǒng)測(cè)試(1) 測(cè)試原理：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以MCS-51單片機(jī)為核心的電阻、電容、電感測(cè)試儀，將電阻，電容，電感，使用對(duì)應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量。其中電阻和電容是采用555多諧振蕩電路產(chǎn)生的，而電感則是根據(jù)電容三點(diǎn)式產(chǎn)生的，將振蕩頻率送入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(cè)頻率，再通過該頻率計(jì)算出被測(cè)參數(shù)(2) 測(cè)試方法：在測(cè)試時(shí)將被測(cè)參數(shù)通過本系統(tǒng)測(cè)量出來的示值與參數(shù)的標(biāo)稱值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而可以知道本系統(tǒng)的測(cè)試精度。(3) 測(cè)試儀器：示波器，萬用表，穩(wěn)

32、壓電源，計(jì)算機(jī)。(4) 測(cè)試結(jié)果：通過按鍵，實(shí)現(xiàn)其按鍵所對(duì)應(yīng)的功能，并觀察測(cè)試結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)一步的進(jìn)行校正和對(duì)實(shí)現(xiàn)功能的可靠性的確認(rèn)，并記錄觀察結(jié)果。 測(cè)試結(jié)果如下： a)電阻測(cè)試數(shù)據(jù)如表所示。電阻測(cè)試數(shù)據(jù)電容測(cè)試數(shù)據(jù) (4)測(cè)試分析：在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)試環(huán)境，測(cè)試儀器，測(cè)試方法等都對(duì)測(cè)試值有一定的影響，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果或多或少地偏離被測(cè)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(cè)試儀的測(cè)量誤差。所謂修正的方法就是在測(cè)量前或測(cè)量過程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值。在測(cè)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)取第三種途徑是通過實(shí)驗(yàn)求取。第六章、 設(shè)計(jì)總結(jié)與展望畢業(yè)論文是一次非常好的將理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過對(duì)電阻、電容、電感測(cè)試儀的課題設(shè)計(jì)，鍛煉了我的實(shí)際動(dòng)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。 本設(shè)計(jì)的硬件電路圖簡(jiǎn)單,可降低生產(chǎn)成本。采用單片機(jī)可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,縮小系統(tǒng)的體積,調(diào)試和維護(hù)方便，而且以MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng)