1、樹(shù)群雷孑科及大唐GUJLINUNIVERSITYOFELCCTRONiCTECHNOLOGY課程設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)題目：簡(jiǎn)易電阻電容電感測(cè)量?jī)x院（系）：信息與通信學(xué)院專業(yè)：信息對(duì)抗技術(shù)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適應(yīng)范圍也逐漸廣泛起來(lái)，在應(yīng)用中我們常常需要測(cè)量電阻的大小。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便捷的電阻測(cè)量?jī)x具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。而單片機(jī)是目前設(shè)計(jì)應(yīng)用中用得比較廣泛的器件，它可以通過(guò)軟件編程來(lái)達(dá)到不同的效果，實(shí)現(xiàn)各種各樣的不同功能，具有靈活性強(qiáng)，可靠性高，可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，以MCS-51單片機(jī)為核心的電阻測(cè)量?jī)x，將電阻使

2、用振蕩電路轉(zhuǎn)化頻率實(shí)現(xiàn)參數(shù)的測(cè)量。電阻是采用555多諧振蕩電路產(chǎn)生，將振蕩頻率送人STC89C52的計(jì)數(shù)端口，通過(guò)定時(shí)并且計(jì)數(shù)可以計(jì)算出被測(cè)頻率，在通過(guò)該頻率計(jì)算出被測(cè)參數(shù)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；555多諧振蕩電路Abstract:Withthedevelopmentofelectronicindustry,electroniccomponentsrapidlyincreasedthescopeofelectroniccomponentswidelyupgraduallyinapplicationsweoftenmeasuredresistors,capacitors,inductorssize.T

3、herefore,thedesignofreliable,safe,convenientresistancecapacitanceinductancetesterofgreatpracticalnecessityAndthemicrocontrolleristhedevicethatusesextensivelyinthedesignsapplicationcurrently,itcanattainthedifferentresultbythesoftwarecompile,carryingoutdifferentkindsoffunctions,haveadvantagesofgooddex

4、terity,highcredibility,canexpandgoodandsoon.InthesystemhardwaredesigntaketheMCS-51monolithicintegratedcircuitasthecoreresistancetheelectriccapacity,theinductancereflectoscopereflectortheresistancetheelectriccapacity,theinductance,theusecorrespondence'soscillatingcircuittransformsforthefrequencyr

5、ealizeseachparametersurveyAndtheresistanceandtheelectriccapacityareuse555multiresonantcircuitstoproduce,theoscilationfrequencywillsendSTC89C52thecountingtobeneat,throughandfixedtimecountsmaycalculatebythefrequencymeasurementratefiguresoutagainthroughthisfrequencymeterismeasuredtheparameterKeywords:M

6、icrocontroller;555resonanceswingscircuit引言41設(shè)計(jì)功能及要求62電阻測(cè)試儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1 電阻測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較62.2 系統(tǒng)的原理框圖73系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)73.1 STC單片機(jī)及顯示電路的設(shè)計(jì)73.2 555多諧振蕩電路的設(shè)計(jì)83.2.1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介83.2.2 電阻測(cè)量電路的設(shè)計(jì)114軟件設(shè)計(jì)124.1 主程序流程圖124.2 中斷服務(wù)程序流程圖135系統(tǒng)測(cè)試及整機(jī)指標(biāo)136結(jié)論13謝辭14參考文獻(xiàn)15附錄16引言1 .設(shè)計(jì)的背景及意義隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適應(yīng)范圍也逐漸廣泛起來(lái)，在應(yīng)用中我們常常需要測(cè)量電阻

7、的大小。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便捷的電阻測(cè)量?jī)x具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。通常情況下，電路參數(shù)的數(shù)字化測(cè)量是把被測(cè)量參數(shù)轉(zhuǎn)化成直流電壓或頻率后進(jìn)行測(cè)量。電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法，比例運(yùn)算法和積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算法測(cè)量誤差較大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。由于測(cè)量電阻方法多并且具有一定的復(fù)雜性。所以本次設(shè)計(jì)是參考555振蕩電路基礎(chǔ)上擬定一套自己的設(shè)計(jì)方案。是嘗試用555振蕩電路將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化成頻率這里我們把RLC的測(cè)量電路產(chǎn)生的頻率送入STC89C52的計(jì)數(shù)端口，通過(guò)定時(shí)并且計(jì)數(shù)可以計(jì)算出被測(cè)頻率再通過(guò)頻率計(jì)算出電阻值。2 .電阻測(cè)量?jī)x的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀當(dāng)今電子測(cè)試領(lǐng)域，電阻的

8、測(cè)量已經(jīng)在測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。電阻測(cè)試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多。常用測(cè)量方法如下：電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法，比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算器法測(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。最經(jīng)典的方法是采用電橋法，電橋法可以準(zhǔn)確的測(cè)試被測(cè)電容器的電容量、介質(zhì)損耗值，以前用手動(dòng)電橋?yàn)榱诉_(dá)到電橋的平衡需調(diào)整數(shù)十個(gè)旋鈕，測(cè)試結(jié)果需要大量的換算，對(duì)操作技能要求較高，測(cè)試工效很低，80年代問(wèn)世了數(shù)字自動(dòng)電橋，電橋在內(nèi)部微機(jī)的控制下自動(dòng)平衡，最終結(jié)果直讀得到，大大方便了使用，如今高壓西林電橋、高頻電橋等幾乎已經(jīng)被自動(dòng)化電橋所替代。在我國(guó)1997年05月21日中國(guó)航空工業(yè)

9、總公司研究出一種電阻、電容、電感在線測(cè)量方法及裝置等電位隔離方法，用于對(duì)在線的電阻、電容、電感元件實(shí)行等電位隔離，其特征在于，（1）將一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個(gè)電壓跟隨器；（2）將基準(zhǔn)精密電阻（R）的一端與被隔離的在線元件（ZJx）的一端通過(guò)導(dǎo)線連接，基準(zhǔn)精密電阻（R）的另一端與信號(hào)源（VJi）或者地連接，被隔離的在線元件（ZJx）的另一端通過(guò)導(dǎo)線與地或者信號(hào)源（VJi）連接，基準(zhǔn)精密電阻（R）與被隔離的在線元件（Z；x）連接的一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的同相輸入端連接；（3）通過(guò)導(dǎo)線將運(yùn)算放大器的輸出端與線路板上所有的隔離點(diǎn)（C）連接，隔離點(diǎn)（C）的確定方法是：在線路板

10、上凡是與被隔離的在線元件（Z；x）靠近信號(hào)源（V；i）的一端（A）相連的電阻、電容、電感元件的另一端均為隔離端（C）。中國(guó)本土測(cè)量?jī)x器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸。盡管本土測(cè)試測(cè)量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說(shuō)中國(guó)開(kāi)發(fā)測(cè)試測(cè)量?jī)x器還普遍比較落后。每當(dāng)提起中國(guó)測(cè)試儀器落后的原因，就會(huì)有許多不同的說(shuō)法，諸如精度不高，外觀不好，可靠性差等。實(shí)際上，這些都還是表面現(xiàn)象，真正影響中國(guó)測(cè)量?jī)x器發(fā)展的瓶頸為：1 .測(cè)試在整個(gè)產(chǎn)品流程中的地位偏低。由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn)品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而測(cè)試則處于從屬和輔助位置。關(guān)于這一點(diǎn)，在幾乎所有的研究機(jī)構(gòu)部門配置上即可窺其一斑。這種錯(cuò)誤觀念上的原因，

11、造成整個(gè)社會(huì)對(duì)測(cè)試的重視度不夠，從而造成測(cè)試儀器方面人才的嚴(yán)重匱乏，造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱，這是中國(guó)測(cè)量?jī)x器發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸。實(shí)際上，即便是研發(fā)隊(duì)伍本身，對(duì)測(cè)試的重視度以及對(duì)儀器本身的研究也明顯不夠。2 .面向應(yīng)用和現(xiàn)代市場(chǎng)營(yíng)銷模式還沒(méi)有真正建立起來(lái)。本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場(chǎng)，還沒(méi)有建立起一套完整的現(xiàn)代營(yíng)銷體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。傳統(tǒng)的營(yíng)銷模式在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代里發(fā)揮過(guò)很大作用，但無(wú)法滿足目前整體解方案流行年代的需求。所以，為了快速縮小與國(guó)外先進(jìn)公司之間的差距，國(guó)內(nèi)儀器研發(fā)企業(yè)應(yīng)加速實(shí)現(xiàn)從面向仿制的研發(fā)向面向應(yīng)用的研發(fā)的過(guò)渡。特別是隨著國(guó)內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長(zhǎng)

12、，為這一過(guò)渡提供了根本動(dòng)力，應(yīng)該利用這些動(dòng)力，跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。3 .缺乏標(biāo)準(zhǔn)件的材料配套體系。由于歷史的原因，中國(guó)儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的研究也沒(méi)有跟上需求的快速發(fā)展，從而導(dǎo)致儀器的材料配套行業(yè)的技術(shù)水平較低。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個(gè)產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離。所以，還應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的研究放到重要的位置。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到的條件下，一味地追求精度或追求高指標(biāo)，而沒(méi)有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。上述這些都是制約本土儀器發(fā)展的因素。近年來(lái)我國(guó)測(cè)量?jī)x器的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。測(cè)試儀器行業(yè)目前已經(jīng)越過(guò)低谷階段，重新回到

13、了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國(guó)本土儀器取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是通用電子測(cè)量設(shè)備研發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對(duì)國(guó)外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展，為中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器行業(yè)帶來(lái)了新的契機(jī)，加上各級(jí)政府日益重視，以及中國(guó)自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究的快速進(jìn)展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動(dòng)力和機(jī)遇。從中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出，中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器每年都以超過(guò)30%以上的速度在快速增長(zhǎng)。在此快速增長(zhǎng)的過(guò)程中，無(wú)疑催生出了許多測(cè)試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。1 設(shè)計(jì)功能及要求設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)數(shù)字顯示電阻參數(shù)的測(cè)試儀，示意框圖如下:

14、具體要求：(1) 測(cè)量范圍：200歐500K歐(2)測(cè)量精度：5%(3)用單片機(jī)顯示測(cè)量數(shù)值2電阻測(cè)試儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 電阻測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較電阻測(cè)試儀的設(shè)計(jì)可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合或CPLD與EDA相結(jié)合等等來(lái)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前對(duì)各種方案進(jìn)行了比較：1.1.1 利用純模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復(fù)雜，所用器件較多，靈活性差，測(cè)量精度低，現(xiàn)在已較少使用。1.1.2 可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系

15、統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設(shè)計(jì)中可采用PLC對(duì)硬件進(jìn)行控制，但是用PLC實(shí)現(xiàn)價(jià)格相對(duì)昂貴，因而成本過(guò)高。1.1.3 采用CPLD或FPGA實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的VHDL硬件電路描述語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)電阻，電容，電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，利用MAXPLUSII集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到CPLD或FPGA可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1.1.4 利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合利用555多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點(diǎn)式電路也轉(zhuǎn)化為頻率，這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量，一方面測(cè)量精度高

16、，另一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置靈活。容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)計(jì)時(shí)間短，成本低，可靠性高。綜上所述，利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)電阻測(cè)試儀更為簡(jiǎn)便可行，節(jié)約成本。所以，本次設(shè)計(jì)選定以單片機(jī)為核心來(lái)進(jìn)行。1.2 系統(tǒng)的原理框圖3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1STC單片機(jī)及顯示電路的設(shè)計(jì)STC89C5保列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。特點(diǎn)：

17、1 .增強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU2 .工作電壓：5.5V-3.4V3 .工作頻率范圍：0-40MHZ相當(dāng)于普通8051的0-80MHz實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ4 .用戶應(yīng)用程序空間4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)5 .片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM6 .通用I/O口（32/36個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用是，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需要上拉電阻。7 .ISP（在線可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程）,無(wú)需專用編程器/仿真器，可通過(guò)串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶

18、程序，8K程序3秒即可完成一片。8 .EEPROM能9 .看門狗10 .內(nèi)部集成MAX81%門復(fù)位電路，外部晶振20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路11 .共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器用12 .外部中斷4個(gè)，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒13 .通用異步用行口（UART,還可以用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART14 .工作溫度范圍：0-75c/-40-85c15.封裝：DIP-40,PDIP-40,LQFP-44,PQFP-44本設(shè)計(jì)中單片機(jī)最小系統(tǒng)及顯示電路的設(shè)計(jì)電路如下圖所示：7CCVCCC2R2C1d|JILRll

19、1RP141kSW-P3phJP1.0VDDPl.lPO.0(ADOJPl2PO.l(ADl)Pl.3P0,2(AD2)Pl.4P0,3(AD3)Pl.5P0.4(AD4)Pl.6P0WAD5)Pl.7PQ.6(AD6RESTP0.7(AD7)P3.0(RXD)-EAPVppP3.1(TXD)ALE?-PROGP3.2(-INT0)PSENP3.3MNT1)P25(A17)P3.4CTO)P2,£(A16)P3.5(T1)P2MAi§P3.6(-WK)P2.4(A12)P3.7C-RD)P2.3(A11)XTW-2P2,2(A10)XTAL1P2MA為GNDP2JOCA80

20、1044(1IoPIE3；POJVCC2%r冬5POL3.10工Lft137P02聰,55_35_P03B26vcc655P04027CON912345百789上卜34P05P07833PD6印6.Jj1932P07P05%IQ317IPQ41?1130IP031CKfKf12291P021328PN?iBcnj4ik27P26Iff00T%i526P25w沿15J>1S_251瓜I二24I182316PIhN81922IJI1221C3CR.,Y30PL11nrr1nIIiliinrrriiiioiii3.2555多諧振海電路的設(shè)計(jì)3.2.1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介555定時(shí)器是一種模擬電路

21、和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件,它性能優(yōu)良L5E用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時(shí)被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。i）555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-6（A）部分及管腳排列如圖（B）部分所示。電K圖3-6定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)它由分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個(gè)5KQ的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器Ai、A2提供參考電壓，比較器Ai的參考電壓為（V加在同相輸入端，比較器A2的參考電

22、壓為m，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放Ai、A2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在Ai的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器口口端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在A2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器立端的輸入信號(hào)?；綬-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器Ai、A2的輸出端控制。2）多諧振蕩器工作原理由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖3-7（C）部分所示，其中Ri、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖（D）部分所示0 Qlur zz c)6- 2 75.孔圖3-7震蕩器工作原理設(shè)電容的初始電壓Uc=0,t=0時(shí)接通電源，由于電容

23、電壓不能突變，所以高、低1觸發(fā)端Vth=Vtl=0.：Cvcc，比較器Ai輸出為局電平，A2輸出為低電平，即即=13口=0（1表示高電位，0表示低電位），R-S觸發(fā)器置1,定時(shí)器輸出uo=1此時(shí)Q=0,定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源Vcc經(jīng)R1,R2向電容C充電，uc逐漸升高。當(dāng)uc上升到Vcc3時(shí)，A2輸出由0翻轉(zhuǎn)為1,這時(shí)Rd=M=1,R-S觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<tvt1期間，定時(shí)器輸出U0為高電平1。t=t1時(shí)亥ij,uc上升到Vcc,比較器A1的輸出由1變?yōu)?,這時(shí)Rd=0,SD=1,R-S3-觸發(fā)器復(fù)0,定時(shí)器輸出U0=0ot1<t<t2期間，Q=l,放電三極

24、管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2放電。Uc按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)Uc<2Vcc時(shí)比較器A1輸出由0變?yōu)?,R-S觸發(fā)器的D=2=1,Q的狀態(tài)不變，3-U0的狀態(tài)仍為低電平。t=t2時(shí)刻，uc下降到°Vcc，比較器A2輸出由1變?yōu)?,R-S觸發(fā)器的即=1,§口=0,3-觸發(fā)器處于1,定時(shí)器輸出u0=1o此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過(guò)程。通過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出u0=1,電容放電時(shí)，u0=0,電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?）振蕩周期由圖（D）可知，振蕩周期T=

25、T1+T2oT1為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間：放電時(shí)間:矩形波的振蕩周期:L = R:Cln2 看 07R2CT=%+% = ln2(Rj+2R JC / 07(R)+ 2RJC(3-3)(3-4)因此改變Ri、R2和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對(duì)于矩形波，除了用幅度，周期來(lái)衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比q,q=（脈寬tw）/（周 期T） , tw指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。 圖（C）所示電路輸出矩形波的占空比：T, T. R. +RflQ = -i = i = -v T Tt+Tf(3-5)3.2.2電阻測(cè)量電路的設(shè)計(jì)定時(shí)器555是一種用途很廣的集成電路，只需

26、外接少量 R、C元件，就可以構(gòu)成多 諧、單穩(wěn)及施密特觸發(fā)器。電阻的測(cè)量采用“脈沖計(jì)數(shù)法”，由555電路構(gòu)成的多諧振 蕩電路，通過(guò)計(jì)算振蕩輸出的頻率來(lái)計(jì)算被測(cè)電阻的大小。555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：% = % + " =。口2)(1 + R2) * C1 + ln2)R2 m q(3-6)得出:(3-7)即:網(wǎng)二（仙加*&一瓦）/2(3-8)(3-2)K=(R+RJChi2福OJR+RJC(3-9)(3-10)電路分為2檔：1、100<Rx<1000Q:按下電阻測(cè)試建Sr,閉合開(kāi)關(guān)Srd,R2=330QC2=0.22uF:Rx=(6,56*(k+6)/

27、2心330/22、1000<Rx<1MQ:按下電阻測(cè)試建Sr,閉合開(kāi)關(guān)Srg,Ri=20KQC3=103pF:Rx=(L443*Qe+8)/(2*fx)-0e+4)電阻測(cè)試電路見(jiàn)圖3-8所示。vccDISTSJGVOUTU2圖3-84.軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖開(kāi)始結(jié)束初始化4.2中斷服務(wù)程序流程圖5系統(tǒng)測(cè)試及整機(jī)指標(biāo)萬(wàn)用表讀數(shù)（/歐姆）2379933.82K4.92K19.7K393K本儀器讀數(shù)（/歐姆）2169533.73K4.83K19.2K381K(%)8.864.032.411.832.533.31測(cè)試分析：在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)試環(huán)境，測(cè)試儀器，測(cè)試方法等都對(duì)測(cè)試值有一

28、定的影響，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果或多或少地偏離被測(cè)量的真值。為了減小本設(shè)計(jì)中誤差的大小，主要利用修正的方法來(lái)減小本測(cè)試儀的測(cè)量誤差。所謂修正的方法就是在測(cè)量前或測(cè)量過(guò)程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值。在測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。第一種途徑是從相關(guān)資料中查取；第二種途徑是通過(guò)理論推導(dǎo)求??；第三種途徑是通過(guò)實(shí)驗(yàn)求取。本測(cè)試修正值選取主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)求取，對(duì)影響測(cè)量讀數(shù)的各種影響因素，如溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差。通過(guò)對(duì)相同被測(cè)參數(shù)的多次測(cè)量結(jié)果和不同被測(cè)參數(shù)的多次測(cè)量選取平均值，最后確定被測(cè)參數(shù)公式的常數(shù)K值，從而達(dá)到減小本設(shè)計(jì)系統(tǒng)誤差的目的。由于振蕩電

29、路外圍器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生的被測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率有一定的誤差，所以只能通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，選取合適的修正值來(lái)盡可能的減少本測(cè)試系統(tǒng)的誤差6結(jié)論由于使用單片機(jī)作為中央控制器和計(jì)數(shù)器，本儀器具有功能強(qiáng)，性能可靠，體積小，電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，加上自行設(shè)計(jì)的BCM浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，計(jì)算頻率功能等，使它的可以方便地?cái)U(kuò)展其他功能，如頻率計(jì)等。我們?cè)O(shè)計(jì)的這種把元件參數(shù)轉(zhuǎn)化成頻率后測(cè)量的方法也有不足之處，主要是必須保證電路起振，并且振蕩要穩(wěn)定，否則會(huì)增加誤差。謝辭本文是在做課程設(shè)計(jì)期間學(xué)習(xí)、工作的總結(jié)，是在老師指導(dǎo)下完成的。在這幾個(gè)星期課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和工作中，老師的精心指導(dǎo)和培養(yǎng)使我在各個(gè)方面

30、都受益非淺。在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及獨(dú)立工作的能力有了很大的提高。在此期間，老師提出了很多有益的建議并給予我很大幫助。在本文的課題研究及寫作過(guò)程中，也給予了大力支持。在此謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝。在信息與通信學(xué)院這個(gè)學(xué)習(xí)氛圍活躍、團(tuán)結(jié)友愛(ài)的集體里，大家互相幫助，彼此討論問(wèn)題，共同提高。在此也要感謝我的各位學(xué)友，有了大家的支持和幫助使得論文研究工作得以順利的進(jìn)行。最后，再次向?qū)W校老師以及幫助過(guò)我的同學(xué)們表示最真誠(chéng)的謝意！參考文獻(xiàn) 1 申忠如.MCS-51單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安交通大學(xué)出版社，2008年3月第1版 2 申忠如現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)西安：西安交通大學(xué)出版社，2006.2 3 付家才.

31、單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)M.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004 4 張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997 5 夏繼強(qiáng).單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京航空航天大學(xué)出版社，2001 6 肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī).北京航空航天大學(xué)出版社，2002 7 付曉光.單片機(jī)原理與使用技術(shù).清華大學(xué)出版社，ISBN7-81082-169-5TP 8 李桂安.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì).東南大學(xué)出版社，2008 9 J.C.Whitaker.ThermalDesignofElektronicEquipment,CRCPressLLC.London2001 10 W.Janke.Zjawiskater

32、miznewelementachi.ukladachpolprzewodnik附錄一.ne555管腳圖及內(nèi)部原理圖PINCONFIGURATIONSD, N. FE PackagesF PackageGN口NC號(hào) TRIGGER 叵 OUTPUTNC叵RESET eVCCNCDISCHARGENCTHRESHOLDNCCONTROL VOLTAGETOP VIEWF/J6 J1 -GND2 - Tngger3 - Output4 - Reset5 - Control voyage6 - Threshold1 - Discharge8 -Vcc45JNE55的部電路方框圖:內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器

33、，一個(gè)分壓器，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電晶體管和一個(gè)功率輸出級(jí)。（見(jiàn)下圖一）圖1NE555電路內(nèi)部方框圖I(5-15V)ICONTRESETDISCIITHRKSTRIGGNDrr=圖2NE555電路引腳圖二.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1概述8051內(nèi)部提供兩個(gè)十六位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1,它們既可以用作硬件定時(shí)，也可以對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)。1 .計(jì)數(shù)功能：所謂計(jì)數(shù)功能是指對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。外部事件的發(fā)生以輸入脈沖下降沿有效，從單片機(jī)芯片T0(P3.4)和T1(P3.5)兩個(gè)引腳輸入，最高計(jì)數(shù)脈沖頻率為晶振頻率的1/24。2 .定時(shí)功能：以定時(shí)方式工作時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期使計(jì)數(shù)器加1,由于一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)

34、振蕩脈沖周期，因此如單片機(jī)采用12MHz晶振，則計(jì)數(shù)頻率為12MHz/12=1MHz即每微秒計(jì)數(shù)器加1。這樣就可以根據(jù)計(jì)數(shù)器中設(shè)置的初值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間。2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)、工作方式及應(yīng)用、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器基本結(jié)構(gòu)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)如圖61。T0由TH0和TL0兩個(gè)八位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器組成十六位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器；T1由TH1和TL1兩個(gè)八位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器組成十六位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖6-1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器基本組成二、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器1 .定時(shí)器方式控制寄存器TMOD定時(shí)器方式控制寄存器地址89H,不可位尋址。TMO周存器中高4位定義T1,低4位定義T0。其中M1,M0用來(lái)確定

35、所選工作方式如表6-1:TMOD位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符號(hào)GATEC/TM1M0GATEC/亍M1M07-定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0表61TMOD控制位功能符號(hào)功能說(shuō)明GATE門控位。GATE=0用運(yùn)行控制位TR0(TR1)啟動(dòng)定時(shí)器。GATE-1用外中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端(INT1或INT0)和TR0(TR1)共同啟動(dòng)定時(shí)器。C/T7E0'J方式或計(jì)數(shù)方式選擇位。C/T=0,定時(shí)工作方式。C/T=1，計(jì)數(shù)工作方式。M1M0工作方式選擇位。M1M0=00方式0,13位計(jì)數(shù)器。M1M0=01方式1,16位計(jì)數(shù)器。M1M0=10方式2,具有自動(dòng)再裝入的8位計(jì)數(shù)器。M1M0

36、=11方式3,定時(shí)器0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，定時(shí)器1停止計(jì)數(shù)。2 .定時(shí)器控制寄存器TCON定時(shí)器控制寄存器TCONfe址88H,可以位尋址，TCONfe要用于控制定時(shí)器的操作及中斷控制。有關(guān)中斷內(nèi)容在第四章已說(shuō)明。此處只對(duì)定時(shí)控制功能加以介紹。表6-2給出了TCONW關(guān)控制位功能：TCON位地址8F8E8D8C8B8A8988位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0表62TCON有關(guān)控制位功能符號(hào)功能說(shuō)明TF1計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)1溢出標(biāo)志位。計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)1溢出(計(jì)滿)時(shí)，該位置1。在中斷方式時(shí)，此位作中斷標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件自動(dòng)清0。在查詢方式時(shí)，也可以由程序查詢和清“0”。

37、TR1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1運(yùn)行控制位。TR1=0,停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作。TR1=1,啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作。該位由軟件置位和復(fù)位。TF0計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)0溢出標(biāo)志位。計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)0溢出（計(jì)滿）時(shí)，該位置1。在中斷方式時(shí)，此位作中斷標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件自動(dòng)清0。在查詢方式時(shí)，也可以由程序查詢和清“0”。TR0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0運(yùn)行控制位。TR0=0,停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作。TR0=1,啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作。該位由軟件置位和復(fù)位。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，TMOB口TCONW存器的每一位都清零。三、工作方式及應(yīng)用用戶可通過(guò)編程對(duì)專用寄存器TMO沖的M1,M0位的設(shè)置，選擇四種操作方式。（一）方式0（

38、以T0為例）在此方式中，定時(shí)寄存器由TH0的8位和TL0的5位（其余位不用）組成一個(gè)13位計(jì)數(shù)器。當(dāng)GATE=（M,只要TCO仲白TR0為1,13位計(jì)數(shù)器就開(kāi)始計(jì)；當(dāng)GATE=1以及TR0=1時(shí)，13位計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)取決于INTO引腳信號(hào)，當(dāng)一而丁0由0變1時(shí)用方數(shù)，當(dāng)INT0由1變?yōu)?時(shí)停止計(jì)數(shù)。當(dāng)13位計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，TCON勺TF0位就由硬件置1,同時(shí)將計(jì)數(shù)器清"0"。當(dāng)方式0為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為：（2/一計(jì)數(shù)初值X）X晶振周期X12當(dāng)方式0為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：12：8192）。方式0內(nèi)部邏輯框圖如圖62所示：C/T=1T0_( P3.4

39、)計(jì)數(shù)脈沖輸入圖62方式0內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖例61設(shè)單片機(jī)晶振頻率為6MHz試用T0在P1.0端線輸出周期為1ms的方波脈沖，如圖63所示。試用方式0分別以查詢方式和中斷方式實(shí)現(xiàn)。0.5ms解：1.采用查詢方式。(1)計(jì)數(shù)初值計(jì)算。由題意可得，只需從P1.0端線每延時(shí)500Ms后交替輸出高低電平即可。得:13(2X)14Ms)X12=500Ps6記數(shù)初值X=213250=794210=1111100000110B即TH0=F8H,TL0=06H2 2)T硼始化計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)器T0=00,方式0=0,定時(shí)=0,TR0啟動(dòng)得(TMOD)=00H由此可得參考程序如下:ORG 0000HAJMP MAIN

40、ORG 0040HMAIN : MOV SP , #30HMOV TMOD , #00HMOV TH0, #0F8HMOV TL0, #06HMOV IE , #00HSETB TR0LOOP: JBC TF0 , LOOP1AJMP LOOPLOOP1 MOV TH0, #0F8HMOV TL0 , #06HCPL P1.0AJMP LOOP;轉(zhuǎn)向主程序。;堆棧設(shè)置。;TMODU始化。;設(shè)置計(jì)數(shù)初值。;禁止中斷。；啟動(dòng)T0o;定時(shí)到，轉(zhuǎn)LOOP1并將TF0清零，否則按原順序執(zhí)行。;繼續(xù)查詢。;重新設(shè)置計(jì)數(shù)初值。;輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。;返回LOOP3 .采用中斷方式中斷方式中計(jì)數(shù)初值X和TMOD勺設(shè)

41、置與查詢方式相同。采用中斷方式參考程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPZDORG0040HMAIN:MOVSP,#30HMOVTMOD,#00HMOVTH0,#0F8H;轉(zhuǎn)向主程序。;T0中斷服務(wù)程序固定入口地址。;轉(zhuǎn)向T0中斷服務(wù)程序。;設(shè)置堆棧指針。;TMODU始化。;設(shè)置計(jì)數(shù)初值。;開(kāi)放T0中斷。;開(kāi)放總中斷。；啟動(dòng)T0o；等待中斷。;輸出取反。;重新設(shè)置計(jì)數(shù)初值。;返回。MOVTL0,#06HSETBET0SETBEASETBTR0HERE:AJMPHEREZD:CPLP1.0MOVTH0,#0F8HMOVTL0,#06HRETI在實(shí)際應(yīng)用中，由于中斷請(qǐng)求及響應(yīng)過(guò)程要占用幾個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，故實(shí)際輸出波形的周期略大于1ms,可在調(diào)試中適當(dāng)修改計(jì)數(shù)初值解決。（二）方式1方式1采用16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其余與方式0相同。顯然方式1的定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為:（2計(jì)數(shù)初值）X晶振周期X12計(jì)數(shù)范圍是：12（65536）（三）方式2方式2是由TL組成8位計(jì)數(shù)器。TH作為常數(shù)緩沖器，由軟件預(yù)置初始值。當(dāng)TL產(chǎn)生溢出時(shí),方面使溢出標(biāo)志位TF置1;同時(shí)把TH的8位數(shù)據(jù)重新裝入TL中，即方式2具有自動(dòng)重新加載功臺(tái)匕目匕。方式2的