单片机课程设计--电容、电阻参数单片机测试系统的设计

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1、 课 程 设 计 课 程 单片机 题 目 电容、电阻参数单片机测试系统的设计 院 系 机电与控制工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 1.任务书 设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统。 具体要求： (1)测量范围：电阻 1001M;电容 100pF10000pF。 (2)测量精度：5%。 (3)选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 (4) 利用 Protel DXP 软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。 目 录 1.设计要求 . 4 2.方案比较与论证 . 4 2.1 电阻、电容测试仪设计方案的比较 4 2.2 方案论证 5 3.系统原理和参数计算 .

2、 6 3.1 系统原理 6 3.2 参数计算 7 3.2.1 电阻测量电路 7 3.2.2 电容测量电路 7 4.电路的工作原理 . 8 4.1 555 定时器简介 8 4.2 电阻测试电路 . 9 4.3 电容测量电路 10 4.4 多路选择开关设计 10 4.5 89C51 单片机电路 . 11 4.6 发光二级管接口电路 13 4.7 LED 显示接口电路 . 14 4.8 电路总原理图 15 5.总结 16 6.系统需要的元器件清单 17 参考文献 17 绪论 随着电子工业的发展， 电子元器件急剧增加， 电子元器件的适用范围也逐渐广泛起 来，在应用中本设计常常要测定电阻，电容的大小。因

3、此，设计可靠，安全，便捷的电 阻，电容，有极大的现实必要性。 由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考 555 振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。 电阻和电容的测量是采用 555 多谐震荡 电路产生的，定时器可以利用外部的时钟源来计数，这里本设计将 RC 的测量电路产生 的频率作为单片机的时钟源， 通过定时和计数可以计算出被测频率， 再通过该频率计算 出各个参数。 本系统是通过 16 位单片机 89C51 测量电阻、电容对应震荡电路所产生的频率实现 各个参数的测量，一方面可以提高测量精度，另一方面便于使仪表实现自动化，而且还 能加入语音播报的功能使其更加智能化

4、。 关键词：单片机，555 多谐振荡电路，LED 动态显示模块，电容三点式振荡 2.方案比较与论证 2.1 电阻、电容测试仪设计方案的比较 电阻、电容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较法，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行了 比较： 1)利用纯模拟电路 虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现 在已较少使用。 2)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，

5、可靠性 和精度都较好， 在设计中可采用 PLC 对硬件进行控制， 但是用 PLC 实现价格相对昂贵， 因而成本过高。 3)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 MAXPLUSII 集成开发环境进行综合、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，结构复杂。 4)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， 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

6、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，成本低， 可靠性高。 综上所述， 利用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， 节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。 2.2 方案论证 测量电子元器件集中参数 R、C 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。 在这里本设计着重要介绍的是把电子元件的参数 R、C 转换成频率信号 f，然后用 单片机计数后再运算求出 R、C，并送显示，转换原理是 RC 振荡，这样就能把模拟量 近似转换为数字量，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