2基于太阳能高精度分立元件语音播报测试仪.doc

基于太阳能高精度分立元件语音播报测试仪 杨硕1 朱丽芳2 刘颖3 徐长英2 王立1 （1.南昌航空大学测试与光电工程学院，南昌市丰和南大道696号，330063） （2.南昌航空大学工程训练中心，南昌市青山湖区上海路173号，330034） （1.南昌航空大学信息工程学院，南昌市丰和南大道696号，330063） 摘要：本文介绍的是给予单片机开发的高精度太阳能分立元件测试仪。此测试仪采用太阳能供电，能自动识别元件，具有数据记忆储存输出功能；实现自动测量元件，其测得元件参数具有高精度；同时可以语音播报出元件的类别和参数。 关键词：SPCE061A单片机 自动测量仪 太阳能供能 1、引言： 测量电子元器件集中参数 R、C、L 的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有其优缺点。一般的测量方法都存在计算复杂、不易实现自动测量而且很难实现智能化。 在这里我们着重要介绍的是把电子元件的参数 R、C、L 转换成频率信号 f，然后 用单片机计数后在运算求出 R、C、L，并送显示，转换原理分别是 RC 振荡和 LC 三点式振荡，这样就能够把模拟量近似的转换位数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，这种数字化的处理便于使仪表实现智能化，方案中用到的单片机是凌阳的 16 位单片机 SPCE061A，由于该单片机CPU 具有丰富的I/O 口和丰富的时基信号，为我们提供了极大的方便，其中可以利用 I/O 口置高低电平 来实现量程的转换，由于单片机 SPCE061A 的定时器可以通过外部时钟源来计数，我 们便可以将 555 电路或电容三点式振荡电路产生的频率作为 SPCE061A 的定时器的时钟源，这样就很容易得到被测 R/C/L 对应产生的频率。而且 SPCE061A 具有语音处理 功能，我们在显示的基础上还可以加入语音播报，使得整个测量过程更加智能化。另外在供能方面我们选择太阳能供能，可以为测试仪源源不断供能。 2.测量原理： 电阻的测量采用“脉冲计数法”，如下图所示由 555 电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。 其主要原理是： 测Rx是一个由555电路构成的多谐振荡电路。它的振荡周期为： 为使振荡频率保持在10~100kHz这一段单片机计数的高精度范围内，需要选择合适的C8???和R4值。 测量Cx的也是一个由555电路构成的多谐振荡电路。当R1=R2时 测量Cx的两个量程需要对R1进行不同的取值，达到测量精度要求。 测量Lx的是电容三点式振荡电路，在这个电容三点式振荡电路中，C1、C2分别采用1000pF和2200pF的独石电容，其电容值远大于晶体管级间电容，可以把级间电容忽略。这样根据振荡频率公式： 即 由于单片机只能计几百KHz的频率，因此在测量电感这一档时，需要分频后送单片机计数。 3.系统硬件结构： 语音播报 测试仪（自动识别） 太阳能电源功能电源 数字显示 电容 电感 电阻 图1测试系统硬件结构图 4.电路方框图及说明 频率 量程转换 量程转换 f f f 按键选择测量电路 二极管指示 数字显示 语音播报 SPCE061A单片机 多路选择 CD4052 被测电阻 分频电路 RC振荡电路 RC振荡电路 电容三点式振荡式电路 被测电感 被测电容 拟采用切换开关，自动识别、测量元件。通过震荡电路将电子元件的参数R、C、L转换成频率信号f，经单片机处理得到R、C、L的参数，能显示数据并进行语音播报。测试仪外部供电采用小型太阳能电源。 图2电路方框图 5.多路选择开关电路 利用CD4052实现测量类别的转换，CD4052是双4选一的模拟开关选择器件。当选择了某一通道的频率后，输出频率通过通过IOB4作为CPU定时器的时钟源并开始计数，当计数到3秒后读出计数器的值，除以3就得到了被测R/C/L所对应产生的频率，通过计算得到要被测值语音播报测量结果，当测试结果显示相对较稳定后开始播报测试结果。 图3多路选择开关电路 6.SPCE061A单片机端口分配： I/OA口的分配 IOA0-IOA3:按键输入； IOA3-IOA4:模拟开关通道选择； IOA5-IOA6:R测量电路中充电电阻选择； IOA7-IOA8:R测量电路中充放电电容选择； IOA9-IOA10:C测量电路中充电电阻选择； IOA12-IOA14:R/C/L测量指示灯； I/OB口的分配如下表所示: IOB口分配情况如下： IOB2：设置为反向输出 IOB4：设置为悬浮输入 IOB3、IOB4-IOB7:数码管的位选 IOB8-IOB15:数码管的段码控制 7.太阳能供能系统： 太阳能供电电路由于太阳能电池板输出的电压、功率随光照强度而变化，需对电池板输