单片机课程设计 电容、电阻参数单片机测试系统的设计..

通信电子线路课程设计（报告）

应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。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。

4)利用振荡电路与单片机结合

利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。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。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。

综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。

2.2方案论证

测量电子元器件集中参数R、C的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有其优缺点，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。

在这里本设计着重要介绍的是把电子元件的参数R、C转换成频率信号f，然后用单片机计数后再运算求出R、C，并送显示，转换原理是RC振荡，这样就能把模拟量近似转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，这种数字化的处理便于使仪表实现智能化。

方案中用到的单片机是16位单片机89C51，由于该CPU具有丰富的I/O口和丰富的时基信号，为本设计提供了极大的方便，其中可以利用I/O口置高低电平来实现量程的转换，由于单片机89C51的定时器可以通过外部时钟源来计数，本设计便可以将555电路产生的频率作为89C51的定时器的时钟源，这样就很容易得到被测R/C对应产生的频率。而且89C51具有语音处理功能，本设计在显示的基础上还可以加入语音播报，使得整个测量过程更加智能化。同时89C51还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。

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3.系统原理和参数计算

3.1系统原理

系统分三大部分：测量电路、通道选择和控制电路，如下图所示。

被测电阻 被测电容 RC振荡电路 振荡电路 f0 RC振荡电路 振荡电路 CD4052 Addr 语音播报 择开关 f0 多路选 测量频率 测量电路 通道选择 量程切换 控制部分 单片机 二极管指示 数字显示

图1 系统设计框图

框图各部分说明如下：

1)控制部分：本设计以单片机为核心，采用89C51单片机，利用其管脚的特殊功能以及所具备的中断系统，定时/计数器和LED显示功能等。LED灯：本设计中，设置了1盏电源指示灯，采用红色的LED以共阳极方式来连接，直观易懂，操作也简单。数码管显示：本设计中有1个74HC02、2个74LS573、1个2803驱动，采用共阳极方式连接构成动态显示部分，降低功耗。键盘：本设计中有Sr，Sc，SL三个按键，可灵活控制不同测量参数的切换，实现一键测量。

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2)通道选择：本设计通过单片机控制CD4052模拟开关来控制被测频率的自动选择。

3)测量电路：RC震荡电路是利用555振荡电路实现被测电阻和被测电容频率化。电容三点式振荡电路是利用电容三点式振荡电路实现被测电感参数频率化。通过51单片机的IO口自动识别量程切换，实现自动测量。

3.2参数计算

3.2.1电阻测量电路

555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：

T1?t1?t2?(ln2)(R?R2)*C1?(ln2)R2*C1· 得出：

f1x?(ln2)(R 1?2Rx)C1 即：

Rx?[1(ln2)C?R1]/2 1*fx3.2.2电容测量电路

555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：

T1?t1?t2?(ln2)(R1?R2)*Cx?(ln2)R2*Cx

得出：

f1x?3(ln2)/R 1*Cx 即：

Cx?13(ln2)R 1*fx7

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4.电路的工作原理

4.1 555定时器简介

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图2所示。

图2 定时器内部结构

它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5KΩ的等值电阻串联而成。分压器为比较器A1、A2提供参考电压，比较器A1的参考电

21压为VCC，加在同相输入端，比较器的A2参考电压为VCC，加在反相输入端。比较

33器由两个结构相同的集成运放A1、A2组成。高电平触发信号加在A1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器

端的输入信号；低电平

触发信号加在A2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器SD端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器的A1、A2输出端控制。

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