基于单片机(89c51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机(89c51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

用于要求比较高的场合 . 5 方案三 利用震荡电路与单片机结合 利用 555 多谐振荡电路将电阻、电容转化为频率 ,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率 ,这样就把模拟量近似转化为数字量了 ,而频率是单片机很容易处理的数字量 ,该方案测量精度较高 ,易于实现仪表的自 动化 ,而且单片机构成的系统可靠性高 ,硬件的描述完全可用软件来实现 ,成本低 .但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节 ,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大 ,外围电路非常复杂 .且不符合需要一个独立信号发生器的要求 . 方案四 电压比例法 采用与标准电阻相比较的的方法 ,其原理是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流 I，这样被测元件与标准元件上得到的电压分别为 Vx 与 Vi。 通过计算得出被测值 ,此方法精度高 ,需要一个具有输出频率稳定的信号源来提供激励 .本设计采用此方案 . 正弦信号发生器模块 正弦信号源发生器模块是决定系统误差的重要部分 ,要求有稳定的频率 ,另外为了测试系统的可靠性还要求正弦信号发生器的频率和电压具有可调性 ,本系统要求频率范围 1HZ～ 1MHZ,电压大于 5V. 方案一 555 信号发生器 采用 555 信号发生器制作的发生器 ,其外围电路较复杂 . 这种方法能实现快速频率变换 ,具有低噪声以及所有方法中最高的工作频率 .但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节 ,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大 . 方案二 单片机信号发生器 [5] 使用 单片机编程实现正弦波的产生简单易行 .可以在外围电路不变的情况下通过程序来改变输出电压的幅值和频率 .由于输出的是数字信号 ,可以做得很高 ,产生的信号精度及其性价比比较高 ,集成度也高并且需求电压低 ,功耗低 . 方案三 DDS 信号发生器 [6] 利用直接合成 DDS 芯片的函数发生器 ,能产生任意波形并能达到很高的频率并且频率的稳定性比较好 .但成本较高 ,主要用于测量电路 6 和系统的频率特性、非线性失真、增益与灵敏度等 .按不同的性能与用途分为低频信号发生器、高频信号发生器、频率合成式信号发生器等 . 方案四 MAX038 信号发生器 MAX038 是 MAXIM 公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。 输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制 .MAX038 引脚排列如图 2 所示 . 图 2 MAX038 引脚排列 所需的输出波形可由地址 A0 和 A1 的输入数据进行设置，如表 1所示。 波形切换可通过程序控制在 任意时刻进行，而不必考虑输出信号当时的相位 .其中 X 表示任意状态， 1 为高电平 ,0 为低电平 . 表 1 输出波形控制 采用 MAX038 单片压控函数信号发生器产生正弦波 ,改变外接电阻或电容值就可改变输出频率的值 ,其频率范围从 到 20MHz,最高可达 40MHz,输出频率稳定 .各种波形的输出幅度均为 2V,幅值经过一个放大器就可以调 节 .占空比的调节范围宽 ,占空比和频率均可进行单独调节 ,互不影响 .占空比最大调节范围 10％～ 90％ .波形失真小 .正弦波失真度小于 ％ .因为不用编程可以节省较多的时间 .本设计采用此方案 . 显示模块 7 方案一 采用 LED 数码管显示 .数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点 ,但显示信息量小 ,且自身功耗较大 . 方案二 LCD 液晶显示器 [7]可轻松实现字母、汉字的显示 ,控制简单 ,能耗小 ,可以中文输出便于人际交流显示内容丰富 .所以本设计采用此方案 . 3 硬件电路 稳压电源模块 图 3 稳压电源 正弦信号发生器 该电路的核心器件为 MAX038,具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点 . 8 图 4 正弦信号发生器 采样电路 ICL7650 是斩波稳零式高精度运算放大器 [8],它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点 . 9 ICL7650 采用 14 脚双列直插式和 8 脚金属壳两种封装形式 ,图 1所示是最常用的 14 脚双列直插式封装的 引脚 排列图 . 图 5 ICL7650 引脚 排列图 ICL7650 的工作原理如图 6 所示 图 6 ICL7650 的工作原理 如图 7 所示 ,高精度的正弦波信号流过串联的标准电阻和待测元件 ,待测元件一端接地 .仪器通过继电器转换分别从标准电阻的两端测量电压 .由于 AD637 的输入电阻较低 ,为了降低其分压产生的误差 ,被测的交流电压先通过精密运算放大器 ICL7。