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1、本科毕业设计论文 题 目： 工频电路的RLC测量 系 别： 电气与信息工程系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气102 *：学生： 佑 辰指导教师： 申 2015 年 6月摘要 随着智能科技的不断开展，电子器件的需求急剧增加，应用围也逐渐广泛了，在日常工作和学习中常常要检测电阻，电容，电感的大小。另外，随着测量技术和手段的飞速开展，人们对于器件参数的测量精度提高了要求，现在教学实验中普遍使用的万用表已不能满足人们需求的测量精度，因此设计可靠，平安，便捷，测量精度更高的电阻，电容，电感测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。本文以51单片机为核心。测量电阻和电容以NE555芯片为核心构建震
2、荡电路，再根据电容的充放电过程，使得电路输出矩形波。测量电感的测量是采用电容三点式振荡电路，与发射级相连的两个电抗元件同为电容式的三点式振荡电路，射同基反的原则成为电容三点式振荡电路，同时也输出矩形波，这样把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时、计数功能计算出矩形波的频率，再通过公式计算出电阻、电容、电感的数值，并送于LCD1602显示。关键词：RLC测量仪，NE555，51单片机，LCD1602ABSTRACTWith the development of intelligent science and technology, the demand of electronic devi
3、ces are increasing sharply ,its application much wider,and we need to detect resistance, capacity and inductance in our daily life and study. Besides, as the measurement technology and method developing fast, the measurement accuracy of block parameters are higher, the widely used multi-meter in tea
4、ching e*periment can not meet the setting measurement accuracy.Therefore,it will have practical use and prospects to design reliable ,safer convenient, and higher accuracy measurement devices to detect resistance, capacity and inductance.The paper is focused on 51 Microcontrollers,building oscillati
5、on circuit based on NE555 chip to measure resistance and capacity,making circuit e*porting rectangle wave via the process of the charging and discharging of electric capacity.The detect of inductance adopt three point type oscillation circuit electric capacity,e*porting rectangle wave at the same ti
6、me.thus transmitting the wave to Microcontrollers, figuring out the frequency of rectangle wave through setting,counting function of 51 Microcontrollers,and then gets the figures of the three above by formula,conveys to the LCD1602 to display.KEY WORDS： RLC measuring device，NE555，MCS-51，LCD1602目录摘 要
7、ABSTRACT第1章.绪论11.1 课题的背景及意义11.2 课题的国外研究现状11.3 本章小结2第2章.系统的总体设计32.1 设计要求及任务32.1.1 主要任务32.2.2 技术要求32.2 方案比拟42.3 方案论证52.3.1 总体思路52.4 本章小结5第3章.电路的硬件设计与说明73.1 芯片的介绍73.1.1 芯片的引脚功能73.1.2 的工作原理83.2 测量电阻的电路设计93.2.1 用时基电路构成多谐振荡器93.2.2 测量电阻的电路模块113.3 测量电容的电路设计123.4 测量电感的电路设计133.5 51单片机系统的硬件电路设计143.5.1 单片机构造介绍1
8、43.5.2 单片机的特点153.5.3 总线构造183.5.4 51单片机最小系统的设计183.5.5 显示电路的设计203.5.6 键盘电路的设计223.5.7 多路选择开关的设计233.6 本章小结24第4章.电路的软件设计与说明254.1 I/O口的分配254.2主程序流程图264.3 本章小结27第5章.系统的仿真与调试295.1 Protues的介绍295.2 系统的仿真及数据分析305.3 Altium Designer的介绍355.4 电路的PCB绘制355.5 本章小结37结 论39致 41参考文献：43附 录：45外文翻译53第1章.绪论1.1 课题的背景及意义 随着智能科
9、技的不断开展，电子器件的需求急剧增加，应用围也逐渐广泛了，在日常工作和学习中常常要检测电阻，电容，电感的大小。另外，随着测量技术和手段的飞速开展，人们对于器件参数的测量精度提高了要求，现在教学实验中普遍使用的万用表已不能满足人们需求的测量精度，因此设计可靠，平安，便捷，测量精度更高的电阻，电容，电感测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。 现在的工作学习中,数字RLC阻抗测量仪因其测量性能稳定可靠,与传统的手动交流电桥相比,不需要屡次复杂的手动平衡,还能降低测量误差和结果计算,故已被越来越多地被应用于交流阻抗参数的测量。要保证RLC测量仪测量准确度,对其性能的考核就显得尤为重要。1.2 课题的国外
10、研究现状当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。国外电阻、电容和电感测试开展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。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，积分运算器法适用于高电阻的测量。2.电容的测量分为谐振法和电桥法两种。谐振法电路简单，速度快，但精度低；电桥法测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的开展，在测量精度和上速度有较大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比拟法。3.电感测量依据交流电桥法，这虽然可以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
11、大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步别离法。早在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离。 纵览目前国外的RLC测试仪，硬件电路往往比拟复杂，体积比拟庞大，不便携带，而且价格比拟昂贵。例如传统的用阻抗法、Q表、电桥平衡法等测试RLC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RLC的测试虽然已经很成熟了，但是价格和操作简单特别是智能方面有待开展，价格廉价和操作简单、智能化的仪表开发和应用存在巨大的开
12、展空间，本系统正是应社会开展的要求，研制出一种价格廉价和操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的RLC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RLC测试仪，人机界面友好、操作方便的智能RLC测试仪，具有十分重要的意义。1.3 本章小结 本章首先介绍了在现在电子工业迅速开展的当下，RLC测量仪具有广泛的使用价值和应用前景，然后分别介绍了电阻、电容、电感现在的测量方法，分析了国外的测量现状，描述了RLC测量仪的开展进程，通过这样简单的介绍，使这次的设计工作能够很顺利的完成。第2章.系统的总体设计2.1 设计要求及任务2.1.1 主要任务 1.工频电路的根本参数是电阻、电
13、感和电容的测量。 2.此题是学生全面掌握电气专业根底理论和现代测试技术的重要组成成分。 3.选用MCS-51单片机组建系统构造的方法，对培养学生具有深远的意义。 4.选择合理芯片设计调理放大电路，应用仿真技术初步确定设计参数。 5.该类型的题目对应用技术型的学生，根本是在设计建议下的移植复现；如果有局部改良设计就可以认为是创新。2.2.2 技术要求 原始数据： 1.电阻测试围：10欧姆1兆欧， 2.电容测试围：0.1F-1000F， 3.电感测试围：10微亨-100毫亨 技术要求： 1.测量准确度：0.1 2.分辨率要求：电阻1欧姆，电容0.1F，电感1微亨 工作要求 1.组建采用MCS51系
14、列单片机为核心组建硬件系统， 2.选择适宜的传感器、设计相应的调理电路并用仿真技术确定参数， 3.按照精度要求选择适宜的ADC，根据操作功能要求，确定键盘控制功 能，按位数设计显示接口电路，。 4.采用C语言编写应用程序并调试通过， 5.对系统进展测试和结果分析， 6.写出论文。2.2 方案比拟 目前，测量电子元件集中参数RLC的仪表种类较多，方法也各不一样，这些方法都有其优缺点。有许多方法可以被运用至电阻、电容、电感测试仪的设计中来。譬如比例运算器法、利用模拟电路和积分运算器法在测试电阻中起到很大作用；恒流法和比拟法对于电容的测试作用也占重要地位；可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机
15、结合以及同步别离法种种手段来到达测量电感的目的。 各种方案比拟： 1)采用FPGA或实现CPLD 三大电子元件的设计可以使用VHDL硬件电路，这一硬件所制造的途径是这一设计的主要语言。除此之外， MA*PLUSII这一软件所模拟的环境对于设计有极大的帮助，这一环境模拟的环境对上述语言进展仿真处理并且下载至可编辑器件中进展进一步处理，现在大多使用CPLD或FPGA这些可编程逻辑器件，最终得以实现系统的目的，得以较好的控制。不过，相对而言规模大，构造复杂。 2)利用纯模拟电路 纯模拟电路尽管去除了程序编写这一大问题，但是所使用的器件繁多，灵活性大大降低，测量精度也大不如前，因此这一效率极低的方法已被市场淘汰。 3)可编程逻辑控制器(PLC) PLC这一方法深受市场欢送，目前的运用也较为普遍。其凭借高速、高精度以及高效率等优势成为占
