电容、电感测量仪.docx

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1、单片机技术课程设计说明书电容电感测量仪学院：电气与信息工程学院学生姓名：刘仁指导教师：凌云职称讲师专业：电气工程及其自动化班级：电气XXXX班学号：XXXXXXXXXXXX完成时间：2016年XX月近几年来，电子行业的开展速度相当快，电子行业方面的人才需求不断增多。为社会培养大量的电子行业的人才。做过电路设计的工作人员或者学生大多数使用万用表来测量一些元件参数或者电路中的电压电流。然而万用表有一定的局限性，它只能测量有限种类的元器件的参数，对于电容和电感等一些电抗元件就无能为力了。所以制作一种简便的电容电感测量仪显得尤为重要。本次做的电容、电感测量仪主要是由：单片机最小系统、供电模块、显示模块

2、、外围测量电路四大块组成。单片机最小系统主要以AT89S52芯片为主，将电容、电感对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。供电模块由4个IN4007二极管和1.M7805稳压而得。显示模块以功耗小的1.CDI602液晶显示屏显示所测的数值。外围测量电路那么以1.M393芯片将所测的值整合出来。该设计完成的功能是将电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化，利用计数器测频后通过单片机做运算，最后计算出待测元件的各个参数并显示在1602液晶屏幕上。系统使用按键选择被测元件类型，使用1.CDI602液晶屏作为显示局部。测量时，只需将待测元件引脚放在测试仪的输入端，用按键操作需要测量的参数

3、，便可以很快测出被测元器件的参数，简便易用。实验测试结果说明，本系统性能稳定，测量精度高。关键词：AT89S52；1.CD1602；1.M393；电容测量；电感测量1 绪论11.1 设计的背景及意义11.2 设计的主要工作12设计思想与方案32.1 设计的思想32.2 设计的方案33硬件系统的设计53.1 主要元器件的介绍53. 1.1AT89S52单片机54. 1.21.CD液晶显示屏55. 1.31.M393芯片的介绍66. 1.41.MN7805芯片的介绍87. 1.5自锁开关的介绍88. 1.69014、9015三极管的介绍83.2 硬件单元电路设计103.2.1时钟电路103.2.2

4、下载电路103.2.3复位电路113.2.4液晶显示电路113.2.5电源电路123.2.6电容、电感测量电路124程序流程图设计144.1主程序流程图144.2中断程序流程图144.3液晶显示程序流程图154.4按键程序流程图165系统的调试与结果分析175.1 软件调试175.2 硬件调试175.3 调试结果及分析19结束语20参考文献21致谢22附录23附录APCB图23附录B元件清单24附录C实物图25附录D程序清单261绪论1.1 设计的背景及意义在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。然而万

5、用表有一定的局限性，比方：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积越来越小一直是他们不断努力的方向。该类仪器的根本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值,进而确定相应元器件的具体参数。客观地说中国开发测试测量仪器还普遍比拟落后，影响中国测量仪器开展的因素有以下几

6、点：（1）测试在整个产品流程中的地位偏低。（2）面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。（3）缺乏标准件的材料配套体系。然而近年来中国测试仪器有了很大的改观特别是通用电子测量设备研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的开展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了批批

7、可靠性和稳定性较高的产品。课程设计的意义在于培养学生学习、思考、动手的能力，让学生在整个过程中通过查询相关资料学习水位监控系统的有关理论知识，熟悉理论的同时要明白水位监控系统的工作原理，从而展开主要功能的实现。通过老师的指导，查询相关资料确定水位监控系统各个硬件模块的构建制作，以及完善软件系统和硬件系统。学生通过查询资料、设计方案、制作调试的过程，真正做到了理论实践相结合，这不仅对学生的学习能力、动手能力得到了相应的提高、更激发了学生自主学习、实践的兴趣。1.2 设计的主要工作电容、电感测量仪设计的主要任务是：电容、电感测量仪中硬件设计配合软件的设计，即电容、电感测量仪中的各个硬件模块设计配合

8、软件设计，将硬件和软件结合起来，得出结果。(1)设计测量电容、电感的振荡电路；(2)设计测量的程序；(3)安装并进行实际测试，记录结果、分析；(4)总结。2设计思想与方案2.1 设计的思想电容、电感测量仪的设计，是为了能够准确的测量某一电容值或某一电感值的大小而设计的。要求设计的电容、电感测量仪使用简单、节约本钱、精确度高等特点。在设计中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，所以本次设计采用AT89S52单片机为核心实现电容、电感测量仪的控制。2.2 设计的方案随着现代科技进步与开展，电容、电电感测量仪设计有使用可编程逻辑控制器(P1.C)实现、有振荡电路与单片机结合

9、来实现。两者都有各自特有的优点，P1.C具有功能强、容量大、工作可靠性高等优点；单片机具有使用方便、造价低、通用性好等特点。方案一：采用可编程逻辑控制器P1.C设计图1基于P1.C的系统框图方案二：基于单片机的设计图2基于单片机的系统框图本次设计采用以AT89S52单片机为核心的电容、电感测量仪设计。3硬件系统的设计3.1主要元器件的介绍3.1.1AT89S52单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程FIaSh存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FIaSh允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编

10、程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FlaSh,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。另外，AT89S52可降至OHZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许中断、RAM、串口、定时器/计数器工作。掉电保护模式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52引脚图如图3所示。图3AT89S52引脚图3.1.21.CDI602液晶显示屏在日常生活中液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看

11、到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、1.ED数码管、液晶显示器。发光管和1.ED数码管比拟常用在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高、发光恒定、体积小、质量轻、功耗低、数字式接口、操作方便等。1.CD1602液晶显示屏实物图如图4所示。图4液晶显示屏实物图主要管脚描述如下：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：Vo为液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接地时比照度最高，比照度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个IOK的电位器调整比照度。第4脚：RS为存放器选择，高电平时

12、选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：A背光源正极。第16脚：K背光源负极。3.1.31.M393芯片的介绍1.M393,是双电压比拟器集成电路。1.M393是高增益，宽频带器件，像大多数比拟器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，那么很容易产生振荡，这种现象仅

13、仅出现在当比拟器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入一输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于IoK将减小反应信号，而且增加甚至很小的正反应量（滞回1.（TlOmV）能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否那么直接插入IC（集成电路板integratedcircuit,缩写：IC）并在引脚上加上电阻将引起输入一输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，那么滞回将不需要。比拟器的所有没有用的引脚必须接地。1.M393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.030V无关。

14、1.M393实物图如图5所示。图51.M393芯片实物图1.M393引脚图及内部结构如图6所示。图61.M393引脚图及内部结构1.M393引脚功能排列表如表1所示。表11.M393引脚功能引出端序号功能符号引出端序号功能符号1输出端OUTl5正向输入端2IN+(2)2反向输入端IN-I6反向输入端2IN-(2)3正向输入端1IN+17输出端20UT24地GND8电源VCC3.1.41.M7805芯片的介绍1.M7805是最常用到的稳压芯片了，使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压恰好为5v,刚好是51系列单片机运行所需的电压,它有很多的系列如ka7805,ads78

15、05,cw7805等，性能有微小的差异,用的最多的还是lm7805o1.M7805芯片如图7所示。图71.M7805芯片图其中1接整流器输出的+电压，2为公共地（也就是负极），3就是需要的正5V输出电压了。3.1.5自锁开关的介绍自锁开关一般指开关自带机械锁定功能，按下去，松开手后按键是不会跳起来的，处于锁定状态，需要再按一次，开关才会断开。在实际应用中很多时候都会碰到6脚自锁开关，所以在使用前必须明白6脚自锁开关的工作状态及方法。6脚自锁开关实物如图8所示。3.1.69014、9015三极管的介绍9014三极管是非常常见的晶体三极管，应用范围很广，比方：机、VCD.DVD、电动玩具等电子产品。主要用途，作为低频、低噪声前置放大。9014三极管（T0-92封装）管脚图（字符正对自己）1发射极，2基极，3集电极。9014三极管实物图如图9所示。图86脚自锁开关实物图图99014三极管实物图9015三极管是一种常用的普通三极管，它是一种小电压、小电流、小信号的PNP三极管。特性：集电极电流