电容、电阻参数单片机测试系统的设计_毕业论文

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电子信息工程专业电阻电容电感测试仪的设计毕业论文范文

临沂大学理学院毕业论文（设计）电阻电容电感测试仪的设计姓名学号年级专业电子信息科学与技术系（院）理学院指导教师年03月15日摘要本设计是一种基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计.本设计采用MAX038单片压控函数发生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值,利用51单片机控制测量和计算结果,采用1602液晶模块实时显示数值,可以手动调节量程,正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整,为了提高精度,我们把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产生的误差.实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高.关键词：电压比例法89C51 AD637 1602液晶ABSTRACTThe design is the design of a high-precision instrument for RLC measurement based on microcontroller(89C51).This design adopted MAX038 monolithic voltage-controlled function generator to produce high accuracy sine wave signal,which passed through the series circuit of the capacity or inductance and standard resistance,and then measured the respective voltage of the capacity or the inductance and the standard ing the voltage proportion method calculated the capacitance values or inductance values.The design used 51 microcontroller to control the measurement and calculation results,used 1602 LCD to show the result. The range can be adjusted manually, sine signal generator can adjust amplitude and frequency to improve accuracy, we measured the AC voltage through the ICL7650 to eliminate the error caused by the lower input resistance of AD637. Experimental results show that the performance of this design is stable and of high measurement accuracy.Key words: V oltage proportion method; 89C51; AD637; 1602 LCD;目录1 引言 (1)2 电压比例法测量原理 (1)3 系统方案 (3)3.1系统总体方案设计与结构框图 (3)3.2方案设计与论证 (3)4 硬件电路 (5)4.1稳压电源模块 (5)4.2正弦信号发生器 (6)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (8)5 系统软件设计 (8)5.1控制测量程序模块 (8)5.2按键处理程序模块 (9)5.3电阻电感电容计算程序 (10)5.4液晶显示程序模块 (10)6 系统测试与结果分析 (10)6.1对正弦信号源的测试 (11)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (14)参考文献 (15)致谢 (16)1 引言现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要.目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.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等缺点.电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.2电压比例法测量原理电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为:Xx x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗:cj 1X C w = (2) wL j X L = (3)C 、L 为待测电容和电感.这样一来,标准元件的选择就有许多种方法.但为了提高测量精度和降低成本,该测量仪采用了标准电阻,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感:）（...U jw L LX LX U RU -=⋅ (4)jwC1jwC 1U U ..CX +=R (5) 电容: jwR 1C ..-=CXU U(6)测量Q 值时,加入交流信号测量出电感Q 值L jw R Z 1S 1+= (7)L jw R Z 2S 2+= (8)两个方程联立,求得电感2-12212W W -L 22z z = (9)2-122121s W W -jw R 22z z -=Z (10)S R L Q jw = (11)1Z 为电感在电路中角频率为1w 的等效阻抗,2Z 为电感在电路中角频率为2w 的等效阻抗,L 为电感量,S R 为电感的等效电阻.为保证测量精度,必须保证电阻的精度和w 的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号,同时输出缓冲器采用了运算放大器,为保证波形精度采用了闭环深度负反馈方式,无失真的放大正弦信号.3.系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D转换、单片机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:图1系统流程图3.2方案设计与论证3.2.1电阻电感电容测试采样模块电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、电容可用恒流法和比较法、电感可用时间常数法和同步分离法等.方案一利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用.方案二可编程序控制器(PLC）应用广泛,它能够非常方便的集成到工业控制系统中.可编程控制器速度快,体积小,可靠性和精度都比较好,在此系统中可以使用PLC对硬件进行控制,但是PLC的价格相当昂贵,因而成本过高,应用于要求比较高的场合.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.3.2.2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。

本科毕业设计-基于电容传感器的微小位移测试系统的设计

毕业设计题目基于电容传感器的微小位移测试系统的设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0702学生王云海学号20070403206指导教师马玉真二〇一一年五月三十日1前言1.1选题的意义近几年的机械发展从传统化向科技化发展，以致是无论在试验室测试还是机械工业生产应用中，其生产要求的提高，使得人们对物体测量位移尺寸的要求也变得越来越高，甚至在必要时要精确到微米级甚至是纳米级，但传统的测量工具已经逐渐的落伍，如皮卷尺、直尺和千分尺都已经不能满足要求，一些大型实验室的精密仪器可以测量，但是价格昂贵，不能普及。

随着现代科学技术的发展，针对位移特别是微小位移的测量方法应时代的发展，如雨后春笋般出现，基本上现在的位移测量和信号分析大多是靠电子仪器来实现的。

对于这种情况，本课题寻求的是设计一种结构简单且廉价的微位移测量系统。

随着机械工业的迅猛需要，在大位移的测量逐渐满足不了测量要求的时候，这就促使着测量技术逐渐的向微小位移测量的方向发展。

其测量方式也发生着本质性的改变，由以前粗略的纯手工测量转变为较为精准的系统化标准测量，而测量方法也由单纯的机械测量衍化为更为先进的光电技术参与的复杂测量。

当前技术水平下的传感器系统正迈入飞速发展阶段，并且开始向着多功能化、微小型化、和系统化的方向发展。

今后，随着CAD技术、单片机技术、信息理论及数据分析算法的继续成熟发展，未来的传感器系统必将变得更加多功能化、普遍化、微型化、智能化和系统化。

在各种新兴科学技术大肆发展、并应用于现实的当今社会，作为现代科学最为有力并应用最为广泛的传感器技术，并且是作为人们可以更快的获取并分析利用有效的各种信息的基础，传感器技术必将会进一步得到社会各界的广泛关注并注定会承载着其在未来需要发挥的作用。

传感器的市场必将在未来的发展中更加壮大、也会显现出它在各个领域的威力。

伴随着电子技术进入的黄金发展期，现在的科学技术也解决了电容式传感器曾经存在的许多技术问题，完善了电容式传感器的功能与应用，传感器的应用意义可以说是无与伦比，工业生产、信息探索…都有着传感器的身影。

毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪

基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。

因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。

硬件方面，以51单片机为核心。

测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。

测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。

这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。

软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。

关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。

毕业论文基于AT89C52单片机最小系统设计（可编辑）

毕业论文基于AT89C52单片机最小系统设计摘要MCS-52单片机的内部虽已集成了很多资源,但这类单片机内部的各种资源都是折中配置的,在实际许多应用中,基本型MSC-52单片机的资源显得缺乏,针对这个问题,本文首先通过对主要部件方案论证,选取合理可用的部件,其次详述了通过对单片机进行扩展外围设计一个能满足广泛应用要求的单片机通用系统,并重点介绍了单片机扩展原理,系统硬件原理图的设计过程与说明和软件的设计过程,同时也简要介绍了硬件制作工艺等环节。

最后,通过硬件测试和软件调试,该系统具有功能强,效率高等优点,符合大部分单片机应用设计要求并可投入使用关键词 MCS-52单片机,系统硬件原理图,单片机AbstractMCS-52 microcontroller has integrated a lot of internal resources, but such single-chip resources are the various configurations of compromise, in many practical applications, the basic MSC-52 MCU resources it is lack of response to this problem, this paper first of all, the main components of the program through the demonstration, select the components reasonably available, followed by details of the external expansion of single-chip design of a widely used to meet the requirements of general-purpose single-chip systems, and focuses on extension of theprinciple of the single-chip, system hardware schematic diagram and description of the design process and software design process, as well as a brief introduction of the hardware manufacturing process and so on. Finally,Through the hardware test and debug software, the system has a strong functions, high efficiency, in line with the requirements of most single-chip microcomputer application design and put into use.Key Words MCS-52 microcontroller ,system hardware schematic diagram,microcontroller目录摘要IAbstract II1 引言 11.1选题意义 11.2单片机简介 11.3 单片机应用 22系统设计及工作原理 42.1 系统整体方案提示42.2 系统工作原理及整体电图框图 42.3 AT89C52芯片的介绍 53 系统硬件设计113.1 硬件模块设计113.1.1 AT89C52单片机电路113.1.2 指拨开关,按键和显示接口电路的设计123.1.3 独立按键电路的设计143.1.4 蜂鸣器电路定时模块设计153.1.5 LCD液晶显示接口电路的设计153.1.6 A/D转换电路设计173.1.7 EEPROM存储器电路设计173.1.8 RS-232接口电路设计183.1.9 电源电路设计194 系统软件设计204.1 键盘扫描程序的设计204.2显示程序设计23结论25致谢26参考文献27附录 A1.1 28附录 A1.2 291 引言1.1选题意义由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用,世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机,在单片机家族的众多成员中,MCS-52系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比,迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场,成为国内单片机应用领域中的主流。

基于单片机的温度检测系统硬件设计

基于单片机的温度检测系统硬件设计温度是工业生产和日常生活中常见的重要参数之一。

准确的温度检测对于许多应用场景至关重要，如医疗、化工、电力、食品等行业。

随着科技的不断发展，单片机作为一种集成了CPU、内存、I/O接口等多种功能于一体的微型计算机，被广泛应用于各种温度检测系统中。

本文将介绍一种基于单片机的温度检测系统硬件设计方法。

温度检测系统的主要原理是热电偶定律。

热电偶是一种测量温度的传感器，它基于塞贝克效应，将温度变化转化为电信号。

热电偶与放大器、滤波器等电路元件一起构成温度检测电路。

放大器将微弱的电信号放大，滤波器则消除噪声，提高信号质量。

将处理后的电信号输入到单片机中进行处理和显示。

在原理图设计中，我们选用了一种常见的温度检测芯片——DT-6101。

该芯片内置热电偶放大器和A/D转换器，可直接与单片机连接。

我们还选择了滤波电容、电阻等元件来优化信号质量。

原理图设计如图1所示。

软件设计是温度检测系统的核心部分。

我们采用C语言编写程序，实现温度的实时检测和显示。

程序主要分为初始化、输入处理、算法处理和输出显示四个模块。

初始化模块：主要用于初始化单片机、DT-6101等硬件设备。

输入处理模块：从DT-6101芯片读取温度电信号，并进行预处理，如滤波、放大等。

算法处理模块：实现温度计算算法，将电信号转化为温度值。

常用的算法有线性插值法、多项式拟合法等。

输出显示模块：将计算得到的温度值显示到液晶屏或LED数码管上。

硬件调试是确保温度检测系统可靠性和稳定性的关键步骤。

在组装过程中，需注意检查元件的质量和连接的正确性。

调试时，首先对硬件进行初步调试，确保各电路模块的基本功能正常；然后对软件进行调试，检查程序运行是否正确；最后进行综合调试，确保软硬件协调工作。

通过实验，我们验证了基于单片机的温度检测系统的准确性和稳定性。

实验结果表明，系统在-50℃~50℃范围内的误差小于±5℃，满足大多数应用场景的需求。

定时器应用测电容电阻电感

通过这个仪表的设计，我们体会到了细心、认真的重要性，更深深的认识到软件和硬件相结合的重要性，学到了很多。在最终的测量过程中，发现基本指标都可达到，拓展指标只有一个模块达到，这就告诉我们，以后不管做什么题目，不能只是达到基本要求就放心了，而应该以最高的要求定位，这才能在竞赛中存在优势。
综合比较，基于对精度要求较高，并从测量时操作的简便程度考虑，本设计采用方案三，用RC和555定时器组成的多谐振荡电路来实现要求。
方案一：利用RC充电原理，根据电路原理电容充电的时间常数τ=RC。通过选择适当的参考电容，通过测量充电到一个固定电压时所需的时间即可以测量出相应的电容大小。此方案下测量大电容较准，但在电容容量较小时，电容在极短的时间内就能充满，即充电时间较短，所以很难测准。
方案二：测周期法。该测量方法是通过测量被测信号的周期来计算频率。被测信号经脉冲形成电路变成方波通过单片机的计数器计数，再根据计算公式即可获得被测信号的频率。该方案对低频信号的测量比较准确，但对于高频信号，测量误差较大，故只适合低频信号的测量。
在比较两种方案之后，决定采用第一种方案来进行频率的测量。
系统设计总框图如图1-4所示，本设计将电阻、电容和电感测量模块产生的不同频率的方波信号经整形和分频电路分别送至通道选择模块，根据测试的元件类型，单片机通过按键的输入选择相应的测试电路，并自动检测出待测元件的值所对应的频率范围，控制继电器实现对元件测量的自动换挡。同时单片机通过一定的计算后，在液晶显示屏上显示出元件的类型和测量值。
为使振荡频率保持在10-20kHz这一段单片机计数的高精度范围内，需选择合适的C1和R1的值，同时不能使电阻功耗太大。所以我们设计了两路电路，
第一个量程选择；
第二个量程选择；这样，
在第一个量程中，若时（下限），；

基于单片机的电阻电容在线测试及LCD显示

基于单片机的电阻电容在线测试及ＬＣＤ显示作者：王艳芬杜伟郭元亮刘敏来源：《硅谷》2008年第22期[摘要]电阻电容在线测试实现电阻电容测量的自动化，拓宽测试的量程范围，提高测量的精度。

给出电阻电容在线测试的硬件和软件设计。

[关键词]单片机电阻电容在线测试 LCD中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120021－01对电子元器件的检测可分为在线检测合肥在线检测两种。

在线检测是用万用表在电路板上直接对元件进行检测。

在电路板上，电阻电容往往都不是分立的元件，而是和其他的元件或并、或串联在一起，直接测试两端的话将会造成极大的误差。

传统的做法是焊开元件，然后用万用表或检测仪器对其进行检测，以避免受板上其他元件的影响。

即非在线检测。

此方法检测准确，但不仅麻烦，测试速度低，甚至可能损伤印制板和元件。

如果能够在不焊开其他元件的情况下准确的测试元件的参数大小，则可以避免以上问题。

本文介绍一种单片机控制的在线电阻电容测试仪，采用在线测试的“电隔离”技术，使旁路电阻，电容忽略不计，无须焊开元件便可直接对元件进行检测。

一、电阻电容在线测试的系统结构本系统设计所要完成的主要功能是电阻电容的在线测试与显示，总体设计思想为:将电阻电容的参数值转换成与之成正比关系变化的电压输出，经A/D转换，然后送单片机进行数据处理，最后显示。

硬件电路主要由以下几个模块组成Cx/V0转换电路、Rx/V0转换电路，信号发生电路、滤波电路、Av/Dv转换电路、A/D转换及单片机接口电路、量程自动转换电路，LCD接口电路。

在印制板上测试元件的参数，既保持了印制板和元件的完整性，又大大提高了测试速度。

二、电阻电容在线测试系统的硬件设计由单片机控制的电阻电容在线测试系统的原理框图如图1所示。

这里运用8051单片机、2732EPROM、74LS373锁存器和8155扩展器组成控制系统，实现了电阻电容在线测试的自动化。

电阻电容在线测试系统的研制

算放大器（Ｏ：如Ｉ７等）可以进一步提高测量精度。为＇０，了减少Ｒ：的影响，出级采用由和复合管组成的输射级输出器，以进一步减小输出电阻，为Ｒ提供所需并：
电流。为了减小接触电阻的影响，根测试笔均采用双三线结构，将通电流的导线（中用粗线表示）图和测电压的导线（中细线）开，图分理论和实践都指出：测量小电在
电容通常与Ｒ直接并联，如何从并联电路中单独测得ｃ值，这是电容在线测试仪的关键。为此我们提高正弦波信号源，的频率厂使ｃ的容抗１（Ｃ）＜＜则，／ＷＸＲ，
可忽略Ｒ，并联电阻ｚ使近似等于Ｃ的容抗，即式中Ｒ，，频率，均为已知，得便可用（）求得，和测３式
中用箭头表示）其中一根将Ｒ和Ｒ，：的结点接地；二第
根将和Ｒ的结点接至运算放大器的反相输入端；第三根将Ｒ和Ｒ：的结点接至运算放大器的输出端；图由
不难看出：根据理想运放 “ 虚短 ” 理，上的电压为零，原因而没有电流通过；根据深度电压负反馈时其输出电又
图２电窖在线测试电路原理图
在线测试电容的原理电路如图２所示，图中ｃ为印制板上的被测电容，Ｒ为板上与ｃ并联的电阻，。ｚ和ｚ为板上ｃ两端旁路的总等效阻抗，，２为基准的正弦波信号源，，Ｒ为基准电阻。根据理想运放“ 虚短” 原理，及深度电压负反馈时其输出电阻为零的特性，消除ｚ。可

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电气工程及其自动化单片机原理及应用课程设计报告姓名：冯远钊学号：20122004专业班级：电气及其自动化120310设计课题：电容、电阻参数单片机测试系统的设计指导教师：陈仁辉电气与电子工程学院2014年12月29日目录一设计目的 (2)二设计任务和要求 (2)三设计原理分析 (2)四硬件设计 (3)五软件设计 (8)六程序清单 (12)七调试及其分析 (19)八仿真截图 (20)九设计心得体会 (22)一设计目的1通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言编写方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手能力。

2 通过对电容，电阻参数单片机测试系统的设计，掌握NE555 的使用方法，和简单的程序编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。

二设计任务和要求任务：设计一个能测量电容，电阻参数的测试系统实验原理：对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5v的电源上，根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可测得其阻值。

对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器，通过测定方波信号的频率可以比较精准的测定C值。

测定方波信号频率的方法。

三设计原理分析设计思路或设计方案论证对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5V的电源上，根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可得到其阻值。

对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA 和RB 组成基于NE555的多谐振荡器如下页图。

其产生的方波信号频率为：)R 2C(R 1.44f B A +=故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C 的值。

测定方波信号频率的方法，。

测量频率有测频法和测周法两种。

(1)测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测算1s 内的波数，从而实现对频率的测定；(2)测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，实现对频率的测定。

简而言之，测频法是直接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定频率。

理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较低频率的测量。

经过调校，在测量低频信号时，本项目中测频法精度已高于测周法，故舍弃测周法，全量程采用测频法。

四硬件设计4. 1. 1按键电路设计按键是实现人机对话的比较直观的接口，可以通过按键实现人们想让单片机做的不同的工作。

键盘是一组按键的集合，键是一种常开型开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键是它们闭合。

键盘分编码键盘和非编码键盘，案件的识别由专用的硬件译码实现，并能产生键编号或键值的称为编码键盘，而缺少这种键盘编码电路要靠自编软件识别的称为非编码键盘。

在单片机组成的电路系统及智能化仪器中，用的更多的是非编码键盘。

就是一种比较典型的按键电路，在按键没有按下的时候，输出的是高电平，当按键按下去的时候，输出的低电平4.1.2 LCD显示器1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）n1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

n 目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

+5V电压，对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM4. 1. 3 ADC0804转换ADC0804是一个8位CMOS型逐次比较式A/D转换器，具有三态锁存输出功能，最短转换时间为100us，CS:片选信号，低电平有效；RD：外部读取转换结果的控制信号，当RD为高电平时，DB0为高阻态；当RD为低电平时，数据才会通过DB0-DB7输出；WR:A/D转换器启动控制信号，当WR由高电平变为低电平时，转换器被清零，当WR由低电平变为高电平时，A/D转换正式开始；CLK IN和CLK R:时钟输入端，在ADC0804片内有时钟发生器，采用内部时钟时，在CLK INCLK R 和地线之间连接RC电路即可，ADC0804的工作频率约为100-1460khz,若使RC电路作为时钟，其振荡频率为1/（1.1RC）；INTR：中断请求输出信号，当A/D转换结束时，INTR引脚输出低电平，只有当数据被取走后（单片机发出读数据指令），此引脚才会变为高电平；VIN+和VIN-：差动模拟电压输入端，若输入为单端正电压，VIN-应接地，若差动输入，则输入信号直接加入VIN+和VIN-；AGND.DGND:模拟信号地与数字信号地，若系统对抗干扰要求严格，则这两条地线必须分接地；VREF/2：参考电压值的一半，若在ADC0804组成的电路中需要的参考电压为5V，则此引脚可以悬空。

若电路中需要使用的参考电压小于5V，即参考电压值的一半小于2.5V，这时可将此引脚连接到需要的参考电压值（如4V）的1/2电压值上（如 2V），在ADC0804芯片内部会自动判断参考电压的选择，当VREF/2引脚的电压值低于2.5V时，芯片会自动选择由VREF/2引脚电压放大2倍以后的电压值作为参考电压。

DB0-DB7：8位数字输出端。

4.2 系统工作原理论述1实验硬件设备：LCD1602液晶显示器一块，ADC0804芯片一片，两个滑动变阻器，一个150pF电容，两个200欧姆的电阻，一个10K欧姆的电阻，STC89C51芯片，电源，地线，按键（复位电路和晶振电路另加），杜邦线诺干。

2 ADC0804在使用时，外围电压的连接比较简单，只需要对参考电压和时钟输入端进行设计即可。

通常情况下，时钟的输入可以选用RC谐振电路，ADC0804可以进行A/D转换的时钟频率为100—1460KHZ，典型值为640KHZ，这里选用R=10K欧姆.C=150PF 的谐振电路，利用公式1/(1.1RC)计算后，此时的时钟频率约为606KHZ，与典型值十分接近。

3模拟电压的计算：这里选用的是8位A/D转换器，数值的变化范围是0—255(00H-FFH)，模拟电压的输入范围是0-5V，每个数码的变化，对应的电压值的变化为0.0196V，所以要计算模拟电压值，就可以利用下面的公式进行计算：V=D*0.0196式中，V为计算出的模拟电压值，D为A/D转换器转换后的数字量。

克服浮点运算方法：从上式不难看出，在计算过程，需要乘以一个0.0196，这是一个小数，在计算机中称为浮点数。

而对于8位单片机来说，不具有浮点运算能力，如果一定要计算浮点数，将占用单片机中大量的内存单元和CPU时间。

这里采用一种简单的方法：就是将从A/D读取进来的数字量直接乘以196，即进行整数运算，运算结果是真正值的1000倍，这个整数运算的速度是非常快的，不会占用过多的CPU时间。

由于是两个8位的二进制数相乘，得到的结果不会超过16位二进制数。

5电压值的显示：最常用到的二进制转换成BCD码的方法是用除法。

先用得到的16位二进制数除以10000，得到的商就是模拟电压值的整数部分（模拟电压的输入为0-5V，所以整数部分只有1位），得到的余数是模拟电压值的小数部分；接下来用余数除以1000，商是十分位，余数作为被除数再除以100，商为百分位，余数再除以10，商为千位。

这样就将16位的二进制数转换成了4位BCD码。

6再将电压值转化为电阻值，并显示7电容的测量是利用555产生方波，采用8052内部定时器，计算得到的脉冲数，在利用公式即可求出电容值五软件设计5.1 分析论证此电容、电阻参数单片机测试系统的设计与实现，主要采用了1LCD显示屏，8052内部二进制8位定时器/计数器，ADC0804模数转换，NE555芯片，包含显示模块，产生脉冲模块和转换模块三大功效模块。

5.1.1 显示模块用LCD显示屏的显示功效来设计。

采用LCD1602来显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

n目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（Monostable Mutlivibrator）及无稳态多谐振荡器（Astable Multivibrator）。

5.1.3 转换模块ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method），即AD转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。

以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。