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河南城建学院本科毕业设计（论文）概述

时间继电器测试仪的研究毕业论文

1概述

1.1本课题研究的目的和意义

本课题的时间继电器测试仪的研究,用单片机作为系统的主要控制部件,实现

对整个电路的测试信号控制、数据运算处理、键盘扫描和控制液晶显示器(LCD)

的显示输出等。选报这个课题，数字时间继电器是自动控制系统中常用的一种控

制电器。由于其具有延时精度高、延时范围广、在延时过程中延时显示直观等诸

多优点，是传统时间继电器所不能比拟的，故在当前自动控制领域里已基本取代

传统的时间继电器。数显时间继电器是近年发展起来的新一代控制仪器，它采用

八位微电脑核心芯片，为通电延时面板式继电器，上下两排数码管显示，并应用

了独特的抗干扰技术应用于冶金、电子、机械、纺织等需要时间控制的场合。然

而对时间继电器计时准确性的测试仪却没有得到同步发展，因而对时间继电器测

试仪的研究就成为一项紧迫的任务。

1.1.1时间继电器测试仪国内外现状

早期在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器,它是利用空气通过小孔

节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。目

前最常用的为大规模集成电路型的时间继电器，它是利用阻容原理来实现延时动

作。

虽然国内外时间控制器起步较晚，但在时间继电器领域也有了长足的发展，

尤其是近几年来随着我国电子技术的不断发展和国内专用时间继电器芯片的大

量研发及应用。然而在国内外对这些大量应用的数显时间继电器的及时准确性和

自动测试仪的研究却没有得到同步发展，目前国内外大多数使用单位仍然在大量

采用传统的机械式或者是模拟式时间检测仪器来测量时间电器的计时准确度，这

种检测仪体积大‘精度低‘操作复杂对测试人员要求要。这严重的制约了时间继

电器的推广应用，因而这就迫切的需要研究一款体积小、重量轻、操作简单的数

显时间继电器测试仪。

1.1.2时间继电器测试仪发展趋势

测试仪的发展，最早是由机械装置来完成测量任务的，后来发展到采用分离

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河南城建学院本科毕业设计（论文）概述

电子器件来完成，到现在已开始向着采用专用的CMOS芯片来替代，尤其近几

年可编程逻辑控制器以其通用性强、灵活性好、硬件配套齐全、编程方法简单易

学及可靠性高，被广泛地应用于自动控制测量仪器领域。目前测试仪器仪表正在

完成从模拟技术向数字技术的转变;正朝着数字化、微型化、智能化、网络化方、

虚拟化等向发展。时间继电器智能测试仪也必将顺应这一趋势，将朝着性价比高、

通用性强、体积小、功耗低、抗干扰能力强、良好的数据处理能力、测量范围宽、

测量精度高、易于人机对话、能够进行远程控制测量并且测量方法简便以及易于

升级等方向发展。随着电子技术与计算机技术的不断发展，以单片机为核心的智

能测量控制系统层出不穷。在被测信号中，较多的是模拟信号和数字开关信号，

而且还经常遇到以时间/频率为参数的被测信号，例如通信、雷达、卫星、导航

及流量、转速、晶体压力传感器以及经过参变量—时间/频率转换后的信号等。

对于以时间/频率为参数的被测信号，通常采用的是测频法或测周法。该测试仪

系统的设计扬弃了传统的自下而上的数字电路设计方法，采用先进的技术及自上

而下的设计，把资源丰富、控制灵活及良好人机对话功能的单片机和具有内部结

构重组、现场可编程的芯片完美的结合起来，实现了对被测信号(时间/频率)的测

量。由于具有编程方便、速度快、集成度高、价格低、可靠性好，从而使系统研

制周期大大缩短，产品的性能价格比得到提高。FPGA芯片(ACEX1K30)采用

VHDL语言编程，并在QuartusⅡ设计平台上实现了全部编程设计，单片机采用

底层语言编程，可以精确地控制闸门的开启和关闭，从而进一步提高了测量精度。

1.2本课题的主要研究内容

1研究了时间继电器测量的基本原理及其误差分析；

2单片机作为测试仪的主控部件实现了对仪器的管理、控制和显示；

3基于QuartusⅡ和VHDL