单片机课程设计电容电阻参数单片机测试系统设计.docVIP

湖 北 师 范 学院 课 程 设 计 1.任务书 设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统。 具体要求： (1)测量范围：电阻100Ω——1MΩ;电容100pF——10000pF。 (2)测量精度：±5%。 (3)选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 (4) 利用Protel DXP软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。 目　录 1.设计要求 2 2.方案比较与论证 2 2.1电阻、电容测试仪设计方案的比较 2 2.2方案论证 3 3.系统原理和参数计算 3 3.1系统原理 3 3.2参数计算 5 3.2.1电阻测量电路 5 3.2.2电容测量电路 5 4.电路的工作原理 5 4.1 555定时器简介 5 4.2 电阻测试电路 7 4.3 电容测量电路 8 4.4 多路选择开关设计 9 4.5 89C51单片机电路 10 4.6 发光二级管接口电路 12 4.7 LED显示接口电路 13 4.8 电路总原理图 15 5.总结 16 6.系统需要的元器件清单 16 参考文献 17 绪论 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，在应用中本设计常常要测定电阻，电容的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，有极大的现实必要性。 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。电阻和电容的测量是采用555多谐震荡电路产生的，定时器可以利用外部的时钟源来计数，这里本设计将RC的测量电路产生的频率作为单片机的时钟源，测量电阻、电容对应震荡电路所产生的频率实现各个参数的测量，一方面可以提高测量精度，另一方面便于使仪表实现自动化，而且还能加入语音播报的功能使其更加智能化。、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。利用纯电路虽然免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多 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、、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。 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。 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： （1） · 得出： （2） 即： （3） 3.2.2电容测量电路 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为： （4） 得出： （5） 即： （6） 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