毕业设计潘小明定稿.doc
《毕业设计潘小明定稿.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计潘小明定稿.doc(27页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、毕业设计 课 题: 电阻电容电感测试仪的设计 学生姓名: 李灿炎 学 号: 0 专 业: 电子信息工程 班 级: 电子G31102 院(系): 机械与电子信息工程学院 指导教师: 黄文华 职 称: 中级工程师 二 年 月 日毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺本人郑重声明:所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,内容真实可靠,不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外,本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为,本
2、人愿承担相应的法律责任和一切后果。学生(签名): 李灿炎 日 期: 指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明本人郑重声明:已经对学生毕业设计所涉及的内容进行严格审核,确定其成果均由学生在本人指导下取得,对他人论文及成果的引用已经明确注明,不存在抄袭等学术不端行为。指导教师(签名): 日 期: 注:此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。电阻电容电感测试仪的设计摘 要随着电子技术的迅速发展,电子器件用品已经成为人们不可缺少的工具之一。最近一直提倡,节约能源,绿色环保。既然节约能源,本设计是一种基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计.本设计采用MAX038单片压控函数发生器产生高精
3、度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值,利用51单片机控制测量和计算结果,采用1602液晶模块实时显示数值,可以手动调节量程,正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整,为了提高精度,我们把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产生的误差.实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高.关键词: 电压比例法 89C51 AD637 1602液晶Abstract ThedesignisthedesignofahighprecisioninstrumentforRLCmeasurementbasedonmicro
4、controller(89C51).ThisdesignadoptedMAX038monolithicvoltagecontrolledfunctiongeneratortoproducehighaccuracysinewavesignal,whichpassedthroughtheseriescircuitofthecapacityorinductanceandstandardresistance,andthenmeasuredtherespectivevoltageofthecapacityortheinductanceandthestandardresistance.Usingthevo
5、ltageproportionmethodcalculatedthecapacitancevaluesorinductancevalues.Thedesignused51microcontrollertocontrolthemeasurementandcalculationresults,used1602LCDtoshowtheresult.Therangecanbeadjustedmanually,sinesignalgeneratorcanadjustamplitudeandfrequencytoimproveaccuracy,wemeasuredtheACvoltagethroughth
6、eICL7650toeliminatetheerrorcausedbythelowerinputresistanceofAD637.Experimentalresultsshowthattheperformanceofthisdesignisstableandofhighmeasurementaccuracy.Keywords: Voltageproportionmethod;89C51;AD637;1602LCD;目录摘 要IAbstractII第一章 引言1 1.1 设计的背景及意义1 1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状2第二章 电压比例法测量原理2 2.1.电阻、电容、电
7、感测试仪设计方案比较2 2.2系统原理框图2 2.3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计3 2.3.1 MCS-51单片机电路的设计3 2.3.2 LED数码电路的键盘电路设计3第三章 系统方案4 3.1系统总体方案设计与结构框图4 3.2MCS-51单片机电路的设计5 3.3LED数码管电路与键盘电路的设计6第四章软件设计7 4.1 I/O口的分配8 4.2 主程序流程9 4.3 频率参数计算的原理9第五章 PCB板的设计与系统的调试10 5.1 PROTEL99SE的介绍与PCB板的设计10 5.1.2、电路仿真与PLD部分10 5.1.3 Protel 99 SE的功能特性11 5.2
8、 系统调试与系统测试12 5.2.1 系统软件调试13 5.2.2 系统硬件调试13 5.2.3 系统测试14第六章 设计总结与展望14参考文献15致 谢16第一章、系统开发背景1.1引言 现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要. 目前市面上测量电子元器件参
9、数R、C和L的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点. 电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.1.2设计背景与意义 目前,随着电子工业的发展,电子元器件急剧增加,电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来,在应用中我们常常要测定电阻,电容,电感的大小。因
10、此,设计可靠,安全,便捷的电阻,电容,电感测试仪具有极大的现实必要性。通常情况下,电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大,积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单,速度快,但精度低;后者测量精度高,但速度慢。随着数字化测量技术的发展,在测量速度和精度上有很大的改善,电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法,这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂,而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大,所以电
11、感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。由于测量电阻,电容,电感方法多并具有一定的复杂性,所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率,这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端,通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。1.3电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状电阻、电容和电感测试发展已经很久,方法众多,常用测量方法如下。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大,积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法
12、两种。前者电路简单,速度快,但精度低;后者测量精度高,但速度慢。随着数字化测量技术的发展,在测量速度和精度上有很大的改善,电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法,这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂,而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大,所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法第二章 、 电压比例法测量原理2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案比较Z为电感在电路中角频率为1w的等效阻抗,2Z为电感在电路中角频率为2w的等效阻抗,L为电感量,SR为电感的等效电阻.为保证测量精度,必须保证电阻的精度和w的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MA
13、X038单片压控函数发生器3-4产生高精度的正弦波信号,同时输出缓冲器采用了运算放大器,为保证波形精度采用了闭环深度负反馈方式,无失真的放大正弦信号.电阻、电容、电感测试仪的设计可用多种方案完成,例如利用模拟电路,电阻可用比例运算器法和积分运算器法,电容可用恒流法和比较法,电感可用时间常数发和同步分离法等、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前对各种方案进行了比较:1)利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但电路复杂,所用器件较多,灵活性差,测量精度低,现在已较少使用。2)可编程逻辑控制器(PLC)应用广泛,它能够非常方便地集成到工业控制
14、系统中。其速度快,体积小,可靠性和精度都较好,在设计中可采用PLC对硬件进行控制,但是用PLC实现价格相对昂贵,因而成本过高。3)采用CPLD或FPGA实现应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言,实现电阻,电容,电感测试仪的设计,利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真,并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中,完成系统的控制作用。但相对而言规模大,结构复杂。2.2 系统的原理框图系统分四大部分:测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。通过P1.3和P1.4向模拟开关送两位地址信号,取得相应的振荡频率,然后根据所测频率判断是否转换量程,或者是把数据进行处理后,得出相应的参数值。系
15、统设计框图如图所示。 2.3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计2.3.1 MCS-51单片机电路的设计在本设计中,考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性,容易构成各种规模的应用系统,且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性,硬件的功能描述可完全在软件上实现。另外,本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口等等,所以,选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。在硬件设计中,选用MS-51系列单片机,其各个I/O口分别接有按键、LED灯、七位数码管等,通过软件进行控制。2.3.2 LED数码管电路与键盘电路的设计在电阻、电容、电感测试系统中,用LED灯来显示测量参数的
16、类别和电源指示,既简单又显而易见。 与小白炽灯泡和氖灯相比,LED的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中常常用作光源。在本设计中,利用单片机的P1.0、P1.1和P1.2口直接和发光二极管相连接,控制程序放在 MCS-51单片机的ROM中。第三章 、 系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D转换、单片
17、机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:3.2MCS-51单片机电路的设计在本设计中,考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性,容易构成各种规模的应用系统,且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性,硬件的功能描述可完全在软件上实现。另外,本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口等等,所以,选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。在硬件设计中,选用MS-51系列单片机,其各个I/O口分别接有按键、LED灯、七位数码管等,通过软件进行控制。MCS-51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和
18、中断系统等几大单元,以及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在分别加以说明:1)中央处理器:中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。2)数据存储器(RAM):内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。3)程序存储器(ROM): 共有4096个8位掩膜RO
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 明定
限制150内