集成电路电阻电容电感测试仪设计.doc

集成电路电阻电容电感测试仪设计 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 电阻、电容、电感测试仪的系统设计 摘 要 本次设计是在参考555振荡器根底上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数器内，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。 关键字 555振荡器； AT89C52； 定时计数； 参数 1.电阻、电容、电感测试仪的系统设计 1.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案比拟 电阻、电容、电感测试仪的设计可用多种方案完成，例如利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比拟法，电感可用时间常数发和同步别离法等、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相结合等等来实现。在设计前对各种方案进展了比拟： 方案一：可编程逻辑控制器(PLC) 应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进展控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而本钱过高。 方案二：采用CPLD或FPGA实现 应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利用MAXPLUS = 2 \* ROMAN II集成开发环境进展综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。但相对而言规模大，构造复杂。 方案三：利用振荡电路与单片机结合 利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感那么是根据电容三点式电路也转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，本钱低，可靠性高。 综上所述，利用方案三振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约本钱。所以，本次设计选定以单片机为核心来进展。 1.2 系统的原理框图 本设计中，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，拟采用MCS - 51系列的单片机为核心来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。系统分四大局部：测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。通过P1.3和P1.4向模拟开关送两位地址信号，取得相应的振荡频率，然后根据所测频率判断是否转换量程，或者是把数据进展处理后，得出相应的参数值。系统设计框图如图1-1如下所示。 图1-1 系统设计框图 框图各局部说明如下： 1)控制局部：本设计以单片机为核心，采用89C51单片机，利用其管脚的特殊功能以及所具备的中断系统，定时/计数器和LED显示功能等。LED灯：本设计中，设置了1盏电源指示灯，采用红色的LED以共阳极方式来连接，直观易懂，操作也简单。数码管显示：本设计中有1个74HC02、2个74LS573、1个2803驱动和6个数码管，采用共阳极方式连接构成动态显示局部，降低功耗。键盘：本设计中有Sr，Sc，SL三个按键，可灵活控制不同测量参数的切换，实现一键测量。 2)通道选择：本设计通过单片机控制CD4052模拟开关来控制被测频率的自动选择。 3)测量电路：RC震荡电路是利用555振荡电路实现被测电阻和被测电容频率化。电容三点式振荡电路是利用电容三点式振荡电路实现被测电感参数频率化。通过51单片机的IO口自动识别量程切换，实现自动测量。 2.电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 MCS-51单片机电路的设计 在本设计中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。另外，本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口等等，所以，选择以单片机为核心进展设计具有极大的必要性。在硬件设计中，选用MS-51系列单片机，其各个I/O口分别接有按键、LED灯、七位数码管等，通过软件进展控制。 本设计中单片机的设计电路如下列图2-1所示： 图2-1 单片机的设计电路 本电路使用单片机内部振荡器，11.0592MHz的晶体谐振器直接接在单片机的时钟端口X1和X2，电路中C2、C3为振荡器的匹配电容。该电路简单，工作可靠 。另外本系统的容阻上电复位，就是利用RC电路的充电过程来给单片机复位。RC电路的时间常数计算公式： T=RC