《基于单片机的动态元件参数测试仪的设计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的动态元件参数测试仪的设计毕业设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013届毕业设计说明书 基于单片机的动态元件参数测试仪的设计 系 、 部： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 学生姓名： xxx 指导教师：xxx 职称 xxx 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： xxx 完成时间： 2013年6月 摘 要进入21世纪，电子工业得到飞速发展，于是，电子元器件也跟着急剧增加，其适用范围逐渐广泛起来，在应用中经常要测定电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电容，电感测试仪具有极大的必要性。在设计系统硬件中，以51单片机为核心的电容、电感测试仪，有数据存储、通讯以及LED显示等功能。此测试仪将电容，电感，用对应的振荡电路转化为频率得以实现各个参数的
2、测量。电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则根据电容三点式产生的，将振荡频率输送到AT89S51的计数端，通过定时且计数则可以计算出被测频率，然后通过该频率计算出被测参数。在此系统软件设计是根据Keil51为仿真平台，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件；其包括主程序模块、显示模块、电容测试模块和电感测试模块。最后，根据情况，实际制作了一台样机，且在实验室里也进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。关键词：单片机；555多谐振荡电路；LED动态显示模块；电容三点式振荡ABSTRACTEntering the 21st century, electronic ind
3、ustry get rapid development, and electronic components followed a sharp increase in its applicable range has been up, its often have to in the application of measuring capacitance, inductance of the size. As a result, the design is reliable, safe, convenient capacitance, inductance tester is of grea
4、t necessity.In designing the system hardware, 51 single-chip microcomputer as the core of capacitance and inductance tester, such as data storage and communication as well as the LED display function. The tester will capacitance, inductance, with corresponding oscillation circuit is converted into f
5、requency to realize each parameter measurement. Capacitance was produced by more than 555 harmonic oscillation circuit, while based on the three-point capacitance inductance, the counting end of oscillation frequency to the AT89S51, through the measured frequency timing and counting can be calculate
6、d, and then through the frequency to calculate the parameter being measured.In the system software design is based on Keil51 simulation platform, mixed programming using C language and assembly language to write the system application software; It includes the main program module, display module, ca
7、pacitance testing modules and inductance test module.Finally, according to the actual situation, made a prototype, and also conducted in the laboratory test, the results show that the prototype of the function and index design requirements.Key words: single chip microcomputer；555 harmonic oscillatio
8、n circuit；LED dynamic display module；Capacitor three-point oscillator目 录1 绪论11.1 设计的背景及意义11.2 电容、电感测试仪的发展历史及研究现状11.3 本设计所做的工作22 电容、电感测试仪的系统设计32.1电容、电感测试仪设计方案比较32.2 系统的原理框图43 电容、电感测试仪的系统硬件设计53.1 MCS-51单片机电路的设计53.2 LED数码管电路与键盘电路的设计73.3 测量电容电路的设计113.3.1 555定时器简介113.3.2 测量电容电路的设计133.4 测量电感电路的设计及仿真143.4.
9、1 测量电感电路的设计143.4.2 测量电感电路的仿真153.5 多路选择开关电路的设计164 电容、电感测试仪的软件设计184.1 I/O口的分配184.2 主程序流程图194.3 频率参数计算的原理21结束语23参 考 文 献24致 谢25附录一系统原理图及PCB26附录二源程序281 绪论1.1 设计的背景及意义进入21世纪，电子工业得到飞速发展，于是，电子元器件也跟着急剧增加，其适用范围逐渐广泛起来，我们在应用中经常要测定电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电容，电感测试仪具有极大的必要性。此外，伴随测量技术的飞速发展及人们对电参数的测量精度要求提高，目前在教学实验中普遍采
10、用的数字式万用表已远远满足不了测量要求，所以设计可靠，安全，便捷，测量精度更高的电容，电感测试仪有着广泛的使用价值及应用前景。一般情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数直接转换为直流电压或者频率之后进行测量。测量电容的传统方法有谐振法以及电桥法两种。前者电路简单，速度快，但是精度低；后者测量精度高，但是速度慢。伴随着数字化测量技术的发展，在测量速度以及精度上有着很大的改善，电容的数字化测量经常采用恒流法与比较法。电感测量可以依据交流电桥法，此测量方法尽管能较准确的测量电感但是交流电桥的平衡过程稍微复杂，并且通过测量Q值确定电感的方法误差稍大，所以电感的数字化测量经常采用时间常数发与同步分离法
11、。此毕业设计希望通过对电容、电感测试仪的设计来培养学生综合运用所学知识分析与解决实际问题的能力，系统的掌握单片机的开发设计过程，强化实际应用技能训练，为以后开展单片机应用系统的设计和开发奠定初步基础。1.2 电容、电感测试仪的发展历史及研究现状伴随着科技飞速的发展，在当今电子测试领域中，电容和电感的测量已经在测量技术与产品研发中得到广泛应用。电容和电感测试发展了很久，有着众多方法，其常用测量的方法如下：1.测量电容的传统方法有谐振法以及电桥法两种。前者电路简单，速度快，但是精度低；后者测量精度高，但是速度慢。伴随着数字化测量技术的发展，在测量速度以及精度上有着很大的改善，电容的数字化测量经常采
12、用恒流法与比较法。2.电感测量可以依据交流电桥法，此测量方法尽管能较准确的测量电感但是交流电桥的平衡过程稍微复杂，并且通过测量Q值确定电感的方法误差稍大，所以电感的数字化测量经常采用时间常数发与同步分离法。1997年05月21日，国内的中国航空工业总公司研究出一种对电容、电感实现在线测量方法以及装置等电位隔离方法，用于对在线的电容、电感元件实行等电位隔离。观当前国内外的LC测试仪，硬件电路一般比较复杂，体积也是较庞大，携带不便，且价格较昂贵。如传统的电阻抗法、Q表、电桥平衡法等测试LC的过程中不够智能且体积笨重，价格昂贵，需要外围环境优越，在操作的过程中测试需调较多参数，这对初学者来说非常不方
13、便，而当今社会，对LC的测试尽管已经很成熟了，但价格与操作简单特别在智能方面是有待发展，价格便宜与操作简单、智能化的仪表开发以及应用方面有着巨大的发展空间，此系统正是符合社会发展的要求，研制出了一种价格便宜与操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的LC测试仪，其充分利用了现代单片机技术，研究了基于单片机的智能LC测试仪，人机界面友好、操作方便的智能LC测试仪，有着十分重要的意义。近年来国内测量仪器的可靠性与稳定性问题以及得到了许多方面的重视，状况已经有了很大改观。目前测试仪器行业已经跳过了低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近的几年，国内仪器已经取得了长足的进步，尤其是在通
14、用电子测量设备研发方面，正快速缩小和国外先进产品的差距，在一定程度上对国外电子仪器巨头的垄断造成了冲击。伴随模块化与虚拟技术的发展，给国内的测试测量仪器行业带来了新的契机，外加各级政府日益重视，及中国自主应用标准研究有了飞速进展，都为此产业提供了很大的动力与机遇。1.3 本设计所做的工作此设计是以555为核心的振荡电路，将被测参数模拟转换为频率，并且利用单片机实现计算频率，所以，此设计需要做好以下工作：(1) 学习单片机原理等资料。(2)学习PROTEL99E, KEL3.0等工具软件的使用方法。(3)设计测量电容，电感的振荡电路。(4)设计测量LED动态显示电路。(5)设计测量频率程序，设置
15、程序。(6)用PROTEL软件绘制电原理图和印刷电路版图。(7)安装和调试，并进行实际测试，记录测试数据和结果。(8)撰写毕业论文。2 电容、电感测试仪的系统设计2.1电容、电感测试仪设计方案比较 电容、电感测试仪的设计使用多种方案就可以实现，如利用模拟电路，电容可用恒流法与比较法，电感可用时间常数发与同步分离法等、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相结合等得以实现。在设计前对各种方案也进行了比较：1)利用纯模拟电路利用模拟电路，电容可用恒流和比较法，电感可用时间常数发和同步分离法，尽管避免了编程的麻烦，但是电路有点复杂，其所用器件较多，灵活性较差，测量精度偏低，现在较少使用。
