集成电路电阻、电容电感测试仪设计.doc

电阻、电容、电感测试仪的系统设计 摘 要 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、、的设计可用种方案完成，、可编程逻辑控制器PLC 、单片机或EDA相结合等等来实现。 方案一：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II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、系统配置容易构成各种规模的应用系统，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。单片机、、考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS - 51系列的单片机来实现的控图1-1 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驱动和6个数码管，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。 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。 2.电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 2.1 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，应用系统有较高的软、硬件利用系数。具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现 图2-1 单片机的设计电路 本电路使用单片机内部振荡器，11.0592MHz的晶体谐振器直接接在单片机的时钟端口X1和X2，电路中C2、C3为振荡器的匹配电容。该电路简单，工作可靠 。另外本系统的容阻上电复位，就是利用RC电路的充电过程来给单片机复位。RC电路的时间常数计算公式： T RC 3-1 即：T RC 10u*10k 100ms。 当需要复位时，也可以按下复位按键，进行复位。 2.2 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类别和电源指示，既简单又显而易见。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。由于测试指示灯为发光二极管且阳极通过限流电阻与电源正极相接，所以为共阳极。因此 I/0口输出低电平时，与之相连的相应指示灯会亮；I/0口输出高电平时，相应的指示灯会灭。发光二极管的接口电路如图2-2所示： 图2-2 发光二极管的接口电路 发光二极管的设计中，每个二极管与单片机接口间有一个电阻，其阻值至少为180欧。按3.3V时的工作电流15mA来计算，需要让与之串联的电阻，分去VCC 5V电压中的2.7V电压，则得到R U/I 2.7V/0.015A 180欧，且电阻的功率为P UI 2.7V*0.015A 0.041W。 另外，在本设计中，LED应用于七位数码管中，实现了被测参数的显示，七位数码管以共阴极的方式经过74LS573锁存器与单片机的P0口相连。六位数码管显示被测参数的示值从左到右依次代表十万、万、千、百、十和个位，这样显示结果更为简单可行。 静态方式需要大量I/O，而动态扫描显示方式能够节省大量的I/O口，且电路结构也比较简单，显示效果良好，因此最终采用动态扫描显示方式。 AT89S52最小系统 的P0口以总线方式与二片数据锁存器 74HC573 相连接，二片74HC573的片选使能端 LE 分别连接在或非门 74HC02 的1、4管脚，三个或非门相类似，都是两个输入端的其中一端接在单片机的16管脚 WR ，而另一端分别接在P2.5~P2.6。单片机片选电路如图2-3所示。 图2-3 单片机片选电路 或非门片选电路分析：当单片机通过P0口总线输出数据时，16管脚 WR 为低电平“0”，片选信号端P2.5~P2.7中，要被片选端为“0”，其它为“1”，这样三个或非门中，只有需要片选中或非门的输出为高电平“1”，其它两个或非门的输出信号为低电平“0”。