电阻电容参数单片机测试系统设计论文.docVIP

电阻电容参数单片机测试系统设计 PAGE 27 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 27 目 录 1 绪论 1 1.1选题的目的及意义 1 1.2研究现状 1 1.3 电阻、电容测试仪设计方案的比较 2 2 硬件设计 3 2.1 整体系统原理介绍 3 2.2 555振荡电路 4 2.3 电阻、电容测试电路设计 4 2.3.1 电阻测量电路 4 2.3.2 电容测量电路 5 2.4 多路选择开关设计 5 2.5数码管电路与键盘电路的设计 6 2.5.1 发光二极管接口电路 6 2.5.2 LED显示接口电路 6 3 软件设计 8 3.1 I/O口的分配 8 3.2主程序流程图 8 3.3 频率参数计算的原理 9 4 调试与结果 12 参考文献 13 致谢 14 附录 15 PAGE \* MERGEFORMAT 4 PAGE \* MERGEFORMAT 4 1 绪论 1.1 选题的目的及意义 目前，随着电子工业的发展，电子元件器件急剧增加，电子元件器件的适应范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容的大小。另外，随着测量技术的飞速发展以及人们对电参数的测量精度要求的提高，目前教学实验中普遍采用的数字式万用表已不能满足测量要求，因此设计可靠，安全，便捷，测 量精度更高的电阻，电容测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。在目前的生产制造业，与传统的手动交流电桥相比，数字LRC阻抗测量仪因其测量性能稳定可靠，无需进行反复的，复杂的手动平衡，还可以减少测量误差和结果计算，故已被越来越多的应用于交流阻抗参数的测量。要保证LRC阻抗测量仪测量准确度，对其性能的考核就显得尤为重要。 本设计希望通过对电容，电阻测试仪的设计来培养学生的综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，系统的掌握单片机的开发设计过程，强化世纪应用技能训练，为今后开展单片机应用系统的设计和开发打下初步的基础。 1.2 研究现状 当今电子测试领域，电阻，电容的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。国内外电阻，电容测试发展已经很久，方法众多，常用测量发放如下： 1、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，积分运算器法适应于高电阻的测量。 2、传统的测量电容方法有谐振法和电桥法。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横流吧法和比较法。 纵览目前国内外的LRC测试仪，硬件电路往往比较复杂，体积比较庞大，不便携带，而且价格鼻尖昂贵。例如传统的用阻抗法，Q表电桥平衡法等测试LRC的过程中不够智能而且体积笨重，价格昂贵，需要外围环境优越，测试操作过程中需要调很多参数，对初学者来说很不方便，当今社会，对LRC的测试虽然已经很成熟，但是价格和操作简单特别是智能方面有待发展，价格便宜和操作简单，智能化的仪表开发的应用存在巨大的发展空间，本系统正是应社会发展的要求，研制出一种价格便宜好操作简单，自动转换量程，体积更小，功能强大，便于携带的LRC测试仪，充分利用现代单片机技术，研究了基于单片机的智能LRC测试仪，人机界面友好，操作方便的智能LRC测试仪，具有十分重要的意义。 1.3 电阻、电容测试仪设计方案的比较 电阻、电容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，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MAXPLUS = 2 \* ROMAN 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。 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