RLC测量电路设计
RLC测量电路设计
摘要: 仪器的发展趋势是向着智能化,智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。RLC 测量仪是一种以单片机为基础的自动测量电阻R、电感L、电容C等参数的智能元件参数测量仪器。本课题研究的内容是基于单片机RLC测量仪。测量原理采用的是伏安法，伏安法又可分为固定轴法和自由轴法。由于固定轴法对硬件的要求很高而且存在同向误差，故本课题采用自由轴法测量。课题的研究分为硬件电路设计和软件程序编制两个部分。在硬件方面，我们采用单片机控制电路；软件方面，我们采用汇编语言控制。
关键字：RLC测量, 电阻R, 电感L, 电容C.
Abstract: With the developing of instrument science, instruments are getting more intelligent. Intelligent instrument is an important branch of instrument science and a keen edge of researching. RLC elemental meter is a kind of intelligent instrument used to measure elemental parameter such as resistance R, inductance L, capacity C and so on. In this paper, we made a virtual RLC elemental meter based on MCS. The paper includes two parts, one is the designing of hardware circuit ，the other is the programming .We used of MCS to control in the designing of hardware; And we used of advanced language to control in the software.
Key words: RLC elemental meter, Resistance R, Inductance L, Capacity C.
目录
第一章. 绪论
1.1 RLC测量定义
1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用
1.3 RLC测量仪器的发展和现状
第二章．单片机概述
2.1 什么叫单片机
2.2 单片机的特点
2.3 单片机的发展
第三章．单片机的硬件基础
3.1 8051单片机内部逻辑结构
3.2 8051单片机的封装与信号引脚
3.3 单片机的内部存储器
第四章．RLC测量电路设计
4.1 RLC测量系统的总体系统
4.2 局部电路分析
4.3 相关的子程序
第一章. 绪论
1.1 RLC测量定义
RLC测量是控制电路将电阻、电感和电容的值转换成不同频率的电信号，所得的电信号再通过控制电路处理,经过显示器件将其表示出来，成为模拟信号，所得的模拟信号即为电阻、电感和电容的实际值的大小。
1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用
基于单片机测量系统的RLC测量仪与传统的RLC测量仪相比，具有智能性高，人机界面友好、操作方便，体积更小、功能强大、便于携带等特点。该测量系统应用于电阻、电感和电容的测量，其测量范围：R：1Ω~1MΩ，L：1mH~1000mH，C：1000pF~1000uF，可以被广泛应用于电子工业生产所需的元器件参数的测量。
1.3 RLC测量仪器的发展和现状
RLC元件参数测量仪器是用于测量集中参数电阻R、电感L、电容C和品质因数Q等的测量仪器。随着集成电路和微机的普及和发展，元件参数测量仪取得了很大的发展。国内微机化仪器和具有智能化的仪器已有产品出售，但大多属于低档产品，其功能单一、体积较大、精度不高。国外公司如惠普已生产出先进的RLC测试仪器产品，其功能、精度和可靠性均已达到很高的水平，但其价格十分昂贵。
目前，随着集成电路技术和单片机技术的发展，仪器的发展已趋向小型化和智能化。而且采用单片机技术构成的电子系统可以获得传统通用集成电路所无法比拟的优越性：
1．缩小体积、减轻重量、降低功耗；
2．提高可靠性。用单片机进行系统集成后，外部连线减少，因而可靠性明显提高；3．有利于获得高性能系统。
不同的测量任务对测试系统有不同的要求，一种单片机控制测试系统不可能覆盖整个社会对测量的需求。当今单片机已完全进入科研、企业生产，而基于单片机控制的RLC元件参数测量仪器在过内尚不多见。市场上多为台式机，体积大、价格高。这就为一种体积小、性价比合理的仪器—基于单片机控制的RLC元件参数测量仪器提供了很大的市场潜力。
第二章单片机概述
2.1 什么叫单片机
所谓单片机就是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM/EPROM）、定时器/计数器和一些输入/输出（I/O）接口电路集成在一块芯片上的微型计算机，又可称之为微控制器（Microcontroller）。
2.2 单片机的特点
单片机的共有特点：①控制功能强；②体积小；③功耗小；④成本低。由于上述优越性能，单片机已在工业工程领域得到广泛应用。特别是，随着数字技术的发展，它在很大程度上改
变了传统的设计方法，在软件和扩展接口支持下，单片机可以代替以往由模拟和数字电路实现的系统,可使原来许多电路设计问题转化为程序设计问题。
2.3 单片机的发展过程
单片机的发展非常迅速。70年代中期，Intel公司推出8位单片机MCS-48系列，80年代初又推出高档8位单片机MCS-51系列。这之后，Intel公司于1983年推出MCS-51系列单片机，使单片机的发展进入了一个新阶段。MCS-51单片机采用MOS的工艺技术，将12万只以上的晶体管制作在一块约4cm2的集成电路芯片上，构成一种高性能的8位单片微型计算机。它包括如下一些部件：一个中央处理器CPU、片内随机数据存储器（RAM）、定时器/计数器、数字型I/O接口、全双工串行通行接口、监视跟踪定时器（W ATCH DOG）、高速输入/输出（I/O）、中断控制逻辑电路、脉宽调制器（PWM）以及时钟信号发生器与反偏压发生器等。
第三章单片机的硬件基础
3.1 8051单片机的内部逻辑结构
Intel公司推出的8051单片机，典型产品包括8051、8031、8052、8032、8751、8752、8951和8952，其中最为实用的是8051。单片机的内部逻辑结构如下图（3.1）所示：
图（3.1）
1．中央处理器CPU
中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）,是单片机的核心，用于完成运算和控制操作。中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。
（1）运算电路
运算电路是单片机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。图（3.1）中的算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit）、累加器（ACC）、B寄存器、程序状态字和两个暂寄存器等都属于运算电路。
运算电路以ALU为核心，基本的算术运算和逻辑运算均在其中进行，包括加、减、乘、除、增量、减量、十进制调整、比较等逻辑运算，“与”、“或”、“异或”等逻辑运算，左、右移位和半字节交换等操作。操作结果的状态由程序状态字（PSW）保存。
（2）控制电路
控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。图（3.1）的程序计数器（PC）、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时控制电路以及振荡电路等均属于控制电路。
单片机执行程序就是在控制电路的控制下进行的。首先从程序寄存器中读出指令，送指令寄存器保存；然后送指令译码器进行译码，译码结果送定时控制电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号；再送到系统的各个部件去控制相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，而执行程序就是不断重复这一过程。
2. 内部数据存储器
内部数据存储器包括RAM（128×8）和RAM地址寄存器，用于存放可读/写的数据。实际上8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128个单元为专用寄存器，能作为普通RAM 存储器供用户使用的只是前128个单元。因此，通常所说的内部数据存储器是指前128个单元，简称“内部RAM”。
3. 内部程序存储器
内部程序存储器包括ROM（4K×8）和程序地址寄存器等。8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始数据，因此，称之为程序存储器，简称“内部ROM”。
4. 定时/计数器
由于控制应用的需要，8051共有两个16位的定时器/计数器，用定时器/计数器0和定时器/计数器1表示，用于实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。
5. 并行I/O口
8051共有4个8位并行I/O（P0、P1、P2、P3）。以实现数据的并行输入/输出。
6. 串行口
8051单片机有一个全双工串行口，以实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位器使用。
7. 中断控制电路
8051单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。它共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。全部中断分为高级和低级共两个优先级别。
8. 时钟电路
8051芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。
9. 位处理器
单片机主要用于控制，需要有较强的位处理能力，因此，位处理器是它的必要组成部分，有些书中也把位处理器称为布尔处理器。
10. 内部总线
上述这些部件通过总线连接起来，才能构成一个完整的计算机系统。芯片内的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的。总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。
3.2 8051单片机的封装与信号引脚
1. 芯片封装形式
8051有40引脚双列直插式DIP（Dual In Line Package）和44引脚方形扁平式QFP（Quad Flat Package）共两种封装形式。其中双列直插式封装芯片的引脚排列及芯片逻辑符号参见图（3.2）
图（3.2）
2. 芯片引脚介绍
● 输入/输出口线
P0.0～P0.7 P0口8位双向口线
P1.0～P1.7 P1口8位双向口线
P2.0～P2.7 P2口8位双向口线
P3.0～P3.7 P3口8位双向口线
● 地址锁存控制信号ALE
在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址在和数据的时分传送。此外由于ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此，可以为外部时钟或外部定时脉冲使用。
●外部程序存储器读选通信号
在外部ROM时低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。
●访问程序存储器控制信号
当(External Access)信号为低电平时，对ROM的读操作是针对外部程序存储器的；而当信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。
●复位信号REST
当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即位有效，用于完成单片机的复位操作。
●外接晶体引线XTAL1和XTAL2
当使用芯片内部时钟时，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶体谐振器和微调电容；当使用外部时钟时，用于接入外部时钟脉冲信号。
●地线VSS
●+5V电源VCC
3. 芯片引脚第二功能
随着单片机功能的增强，对芯片引脚的需求不断增加，但由于简化、工艺或标准化等原因，芯片引脚的数目总是有限的。因此，“引脚复用”现象在单片机中十分常见，即给一个引脚赋予两种甚至两种以上的功能。
（1）8051的引脚复用
8051的引脚复用主要集中在P3口线上。如果把口线固有的I/O功能作为引脚第一功能，那么再定义的信号就是它的第二功能。P3的8条口线都定义有第二功能，其详细介绍如表3.1。对于有内部EPROM的单片机芯片，为写入程序必须提供专门的编程脉冲和编程电源。它们也由引脚第二功能的形式提供：
编程脉冲30脚（第一功能为ALE/ ）
编程电压（25V）31脚（第一功能为/VPP）
表3.1 P3口线的第二功能
口线第二功能信号第二功能信号名称
P3.0 RXD 串行数据接收
P3.1 TXD 串行数据发送
P3.2 INT0 外部中断0申请
P3.3 INT1 外部中断1申请
P3.4 T0 定时间／计数器0计数输入
P3.5 T1 定时间／计数器1计数输入
P3.6 WR RAM写选通
P3.7 RD RAM读选通
(2)引脚复用不会引起混乱
一个引脚有多种功能，会不会在使用时引起混乱和造成错误呢？不会的，因为第一功能信号与第二功能信号是不同工作方式，因此不会发生使用上的矛盾。例如30和31引脚。另外，P3口线的第二功能信号都是重要的控制信号，在实际使用时总是先按需要优先选用第二功能，剩下不用的才作为口线使用。
引脚表现出单片机的外部特性或硬件特性。硬件设计时用户只能使用引脚，即通过引脚连接组建系统。
3.3 单片机的内部存储器
一般来说，单片机的内部存储器包括数据存储器和程序存储器。80C51单片机的数据存储器共有256个单元，按照功能又把256个单元的数据存储器划分为两部分：低128单元区和高128单元区，如图（3.3）所示
3.3.1 内部数据存储器低128单元区
80C51的内部数据存储器低128单元区，称为内部RAM，地址为00H～7FH。它们是单片机供用户使用的数据存储单元，按用途可划分为如下3个区域。
1. 寄存器区
内部RAM的前32个单元是作为寄存器使用的，共分为4组，组号依次为0、1、2、3。每组有8个寄存器，在组建中按R7～R0编号。这些寄存器用于存放操作数及中间结果等，因此，称为通用寄存器，有时也叫工作寄存器。4组通用寄存器内部RAM的00H～1FH单元地址。
在任一时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器，并且把正在使用的那组寄存器称为当前寄存器组。至于是哪一组，则由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0位的状态组合来决定。在单片机中，凡是能称为寄存器的都有两个特点：一是可用8位地址直接寻址，使寄存器的读/写操作十分快捷，有利于提高单片机的运行速度；二是在指令中使用寄存器时，既可用其名称表示，也可用其单元地址表示，为使用带来方便。此外，通用寄存器还能提高程序编制的灵活性，因此，在单片机的应用编程中应充分利用这些寄存器，以简化程序设计，提高程序运行速度。
图（3.3）80C51内部数据存储器配置图
2. 位寻址区
内部RAM的20H～2FH单元，既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可对单元中的每一个位进行操作，因此，把该区称为位寻址区。位寻址区共有16个RAM单元，总计128个可直接寻址位，位地址为00H～7FH。位寻址区是为位操作而准备的，是80C51位处理器的位数据存储区。在通常的使用中，“位”有两中表示方式。一种是以位地址的形式，例如，位寻址区的最后一位是7FH。另一种是以存储单元地址加位的形式表示。例如，同样的最后位表示为27H.7，即27H单元的第7位。
3. 用户RAM区
在内部RAM低128单元中，通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，剩余的80个单元就是供用户使用一般RAM区，其单元地址为30H～7FH。对于用户RAM区，只能以存储单元的形式来使用，此处再没有任何其他规定或限制。
第四章．RLC测量电路设计
4.1 RLC测量系统的总体系统
该测量系统的总统框图如图（4.1）所示：
图（4.1）
该系统主要包括测量电路、通道选择和测控三大模块。
1. 测量电路
测量电路是将通过被测量的电量转换成电流信号。
电阻测量是根据RC振荡电路原理，将单片机P0.0～P0.3端口的脉冲电流和电源经LM555定时器，产生脉冲信号?0，如图（4.2）所示。
图（4.2）图（4.3）
定时器输出的电信号频率
电阻表达式
电感测量是通过电感与电容形成的三点式振荡电路，将电源直接转换成振荡的脉冲信号?0，因此，电感的测量不需单片机提供脉冲电流，如图（4.3）所示。
振荡电路输出的电信号频率
电感表达式
电容测量和电阻测量一样，都是根据RC振荡电路，将单片机P0.4～P0.6端口的脉冲电流和电源经LM555定时器，产生脉冲信号?0，如图（4.4）所示。
图（4.4）
定时器输出的电信号频率
电容表达式
2. 通道选择
通道选择是通过多路选择开关CD4025来选择测量的量。CD4025检测输入电信号，其输出端接单片机的RD，INTR1和INTR0口，单片机根据这三个端口输入电信号的频率特性，判断测量的量是电阻、电容还是电感。如图（4.5）所示。
3. 测控部分
测控部分电路由单片机控制电路和数字显示电路组成。单片机对整个系统起着控制的作用，它是通过12MHz晶振对电路起着振荡作用，优如人体的心脏一样在不停的跳动，完成各个机器周期。数字显示电路是通过数码管显示的，它显示该测量量的实际大小值。
4.2 局部电路分析
1. 电源电路
电源电路是将220V交流电通过降压器，将电压降低到9V的交流电，降低后的交流电通过桥式整流二极管，将交流电下半电流调整到上半部分，所得的交流电经过滤波电容，得到较为平整的直流电，由于所得的直流电为近似9V电压，比单片机工作电压和其他IC工作电压要高许多，因此，需要稳压集成电路78L05对该电压进行调整，调整后的电压约为5V的直流电压，满足单片机和其他IC的工作要求电压，所得电压再次经过滤波电容滤波，得到很平整的5V直流电。
2．显示电路
显示电路是由4个七段数码显示，该电路是将A/D转换芯片转换的数字信号显示出来，数字信号的高低电平控制数码管每一段的亮灭。75452集成芯片作为反向器，为数管提供低电
平，驱动数码管点亮。
4.3 相关的子程序
由于水平有限，整电路的程序难度较大，选择显示电路作该设计代表程序：
DIS: MOV R0, #30H ；R0指向显缓
MOV R2, #20H ；R2存位选码
DIS1: MOV A, @R0 ；取数进行译码
MOV DPTR, #SEG
MOVC A, @A+DPTR ；取段码
MOV DPTR, #0FD01H
MOVX @DPTR, A ；段码送A口
MOV A, R2
INC DPTR
MOVX @DPTR, A ；位选码送B口
ACALL DIMS ；延时3～5ms
MOV A, R2
JB ACC.0, DIS2 ；是否显示完毕
INC R0 ；未完，取下位
MOV A, R2
RR A ；下位位选码
MOV R2, A
AJMP DIS1
DIS2: RET
DIMS: MOV R3, #70H ；延时子程序
DL1: NOP
NOP
DJNZ
RET
SEG: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH ;
DB 66H, 6DH, 7DH, 07H ;
DB 7FH, 6FH, 77H, 7CH ;
DB 39H, 5EH, 79H, 71H ;
在静态显示方式下，LED显示器各显示段的工作电流是恒定的，在动态显示方式下，LED 显示器各显示段的工作电流是脉动的。因此，脉动工作电流的幅值应远大于恒定工作电流的幅值。对于位驱动电路来说，它必须能负载一个数字显示器各个显示段工作电流的总和。所以它的最大位驱动脉动负载电流应约为300mA。但由于位驱动是分时多路工作，所以它的最大平均负载电流为50mA。
在动态显示系统中，一位数字的显示持久时间不允许超过其额定值，更不允许系统长久地停止扫描刷新，否则，某一个数字显示器和位驱动电路将因长时间流过较大的恒定电流而被损坏。同时，动态显示方式所能允许的显示数字的个数是有限的，这是由于显示系统所能允许最大脉动工作电流是有限的。
结论
在高新技术的推动下，随着工业自动化程度的不断提高，在工业中使用的仪表日趋数字化、智能化、多功能化、小型化。本文介绍了用80C51单片机设计智能仪表主控电路，其硬件电路设计采用80C51单片机为核心，再配以外围程序存储器、数据存储器、I/O接口、A/D 转换器可实现多路模拟量、数字量、开关量的输入输出。可靠性、安全性、电磁兼容都达到了更高的要求，从而使仪表装置的功能更强、效率更高、适用性更好。大大提高了运行的稳定性和可靠性。
本文利用了80C51单片机进行了最小系统设计，包括随机存储器62128，只读存储器27128。地址分配用74LS139译码器来进行选择，地址/数据线是通过74LS373锁存器进行锁存；外围键盘接口和显示接口采用可编程并行接口芯片8255为中心器件来设计接口扩展电路；8通道模拟量输入采用了A/D转换器ADC0809芯片，由ADC0809实现模拟信号的数字化，使系统成为一个简单的智能仪表的主控电路。
通过这次毕业设计，使我在综合使用专业知识、专业技能分析和解决问题方面得到了一次全面系统的锻炼。由于时间仓促，再加上我的理论知识水平有限，实践能力和设计经验不足，在设计的过程中难免还存在一些问题甚至是错误，今后在实际工作中有待进一步得到升华。
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相位测量仪
辽宁工业大学 电子综合设计与制作（论文）题目：低频数字式相位测量仪 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：电子班 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2013.12.13-2014.1.10
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摘要 该设计是低频数字式相位测量仪，设计思路为输入一个低频正弦信号通过分支路正常输出，另一路不通过移相器输出一个相位改变频率不变的正弦波。得到上述两路频率相同相位不同的信号后就要测出两信号的相位差和频率，在做此工作前先要经过相位测量前置级信号处理电路，由阻抗变换和放大、限幅、电平转换、整形电路组成。经过相位测量前置级信号处理电路得到两路方波，通过异或门输出一个脉冲序列与晶振产生的基准脉冲波进行与操作得到调制后的波形，在一定的时间范围内对脉冲的个数进行计数通过计算得到相位差和频率。再通过单片机控制显示器显示出所需结果。 关键词：低频；正弦；移相器；异或门；整形；
目录 第1章可编程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1可编程增益放大器的应用意义 (1) 1.2可编程增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (2) 1.4 总体设计方案框图及分析 (3) 第2章可编程增益放大器各单元电路设计 (4) 2.1 输入调整电路设计 (5) 2.2 中间级放大电路设计 (5) 2.3 输出级电路设计 (5) 2.4 增益调整电路设计 (6) 第3章可编程增益放大器整体电路设计 (7) 3.1 整体电路图及工作原理 (7) 3.2 电路参数计算 (7) 3.3 整机电路性能分析 (8) 第4章设计总结 (9) 参考文献 (10)
经纬仪角度测量-水平角(测回法)-教学设计jx
建筑工程测量课程 --“经纬仪角度测量-水平角观测”教学设计（6课时）【授课专业】：建筑施工【授课科目】：测量放线 【授课课时】：6课时【授课教材】：高等教育出版社《测量放线》【授课对象】：11级建筑施工2班（共50人） 一、教学对象分析 教学对象为我校建筑施工专业11建筑施工（2）班学生，共50人。 （一）知识技能 1、完成测量学基础知识的学习，了解测量的基本工作 2、完成水准测量部分的学习，掌握学习思路和方法 3、完成了经纬仪结构以及经纬仪使用的学习，能熟练完成经纬仪的操作。 4、理解水平角的概念 （二）经验态度 1、部分学生在专业选择时目的明确，规划清晰 2、有个别学生在课余时间接触过测量仪器，有利于其学习，但会有自己先入为主的主观概念，有不良的操作习惯，并会影响其他学生。 3、学生能够积极思考，认真学习。 4、班级学习气氛较好，有较强的团队合作意识。 5、学生对于技能应用比较看重，不重视理论的学习。 （三）风格特点 1、大部分学生上课能够认真听讲，并能跟随教师的上课思路 2、能够主动学习，发现问题，并能通过小组讨论和请教老师等途径寻求解决方法。 3、仍有部分学生上课思想不集中，导致实际操作过程中会出现各种细节问题。 二、教学目的及要求 （一）知识目标： 1、掌握测回法测定水平角的操作过程和角度计算 2、了解水平角测量的实际应用。 （二）技能目标： 1、熟练经纬仪的操作；
2、能了解误差产生的原因并在测量过程中加以控制； 3、能评价判断测量结果。 （三）素质目标： 1、学会团队合作，能相互协作学习讨论，并在小组学习中构建自己的知识体系。 2、培养认真细致、吃苦耐劳的专业作风，严谨的工作态度。 【原由】： 对于建筑施工专业的学生而言，测量不仅仅是需要了解的技能，更可能是他们以后从事的工作，所以对于测量的基本功的要求更加严苛。 由于中职学生对于理论的轻视，使得在知识层面上的掌握浅薄，所以在理论知识上要求他们熟练记忆。 从岗位需求上看，中职学生要打破社会成见，必须有一定的技能证书，所以面向技能层面的目标是以中级测量工的基本要求为标准的。 对于学生的素质培养是所有教学的基本，先做人，后做事，所以严谨细致的作风和团队合作的精神，是贯彻教学当中的。 三、教学内容分析 （一）教学内容 根据课程要求和中职建筑施工专业学生的就业前景与职业发展，扎实完成测量的基本工作之一：水平角的测量。从基本的测回法入手，在掌握仪器使用的前提下，清晰了解水平角测量的原理和方法，清晰掌握测回法的步骤和注意事项。并通过四边形内角测回法观测这一具体测量项目考核与检查学生的概念理解能力，实际操作能力，合作组织能力以及发散思考能力。具体教学任务为: 1、熟练掌握角度的计算 2、掌握测回法测定水平角的过程 3、完成一四边形内角的观测。 4、分析项目完成过程中的不规范操作并能加以改正。 （二）教材分析 所采用的教材：《测量放线》----高等教育出版社出版 课程内容： 3.2.2 测回法测定水平角 本教材在编排上，先介绍了仪器的操作，再介绍 原理和方法，比较符合中职学生的认知顺序。通过对 教材的整理，拓展了一项综合性的小组任务：四边形内 角和的测量。从而达到理实一体化的教学效果。
51单片机做电容测量仪解析
第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛 电容测量仪（A题） 2016年5月14日
摘要 电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。随着科技的不断发展，电容在电路中有着越来越多的应用，其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。因此，电容值的的测量在日常使用中不可避免。 为了深入了解和学习52单片机的功能，本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后利用单片机对脉冲进行中断计数，再使用公式计算出电容值。在多谐振荡器终端加一个HD74LS08（二输入与门）稳定输出波形，从而使测量中更精确。多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同，从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容，便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围，以方便筛选。当电容测定完以后，其数值通过LCD1602显示出来，以便阅读。 关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；
目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 电容测量仪的论证与选择.............................................................. 错误！未定义书签。 1.2 控制系统的论证与选择.................................................................. 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计方案的分析............................................................................ 错误！未定义书签。 2.1.1利用电容器放电测电容实验原理................................ 错误！未定义书签。 2.1.2利用放电时间比率来测电容......................................... 错误！未定义书签。 2.1.3利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容.错误！未定义书签。 2.2 电容的计算...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 计算振荡周期....................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 计算频率............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 计算Cx ................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图........................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2系统框图................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3总程序框图............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2程序的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述与设计思路.................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图............................................................................ 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案........................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及分析.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3.1测试结果(数据) ..................................................................... 错误！未定义书签。 4.3.2测试分析与结论.................................................................... 错误！未定义书签。附录1：电路原理图...................................................................................... 错误！未定义书签。
电流检测电路设计
课程设计报告题目：电流检测电路设计 课程名称：电子信息工程课程设计 学生姓名：焦道楠 学生学号：1314020114 年级：2013级 专业：电子信息工程 班级：（1）班 指导教师：王留留 电子工程学院制 2016年3月
目录 1 绪论 (1) 2 设计的任务与要求 (1) 2.1 课程设计的任务 (1) 2.2 课程设计的要求 (1) 3 设计方案制定 (1) 3.1 设计的原理 (1) 3.2 设计的技术方案 (2) 4 设计方案实施 (3) 4.1 单片机模块 (3) 4.2 传感器模块 (4) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4 LCD12864点阵液晶显示模块 (6) 5 各模块PCB图 (7) 5.1 单片机模块 (7) 5.2 传感器模块 (7) 6 系统的程序设计 (9) 7 心得体会 (10) 参考文献 (10)
电流检测电路设计 学生：焦道楠 指导教师：王留留 电子工程学院电子信息工程专业 1 绪论 在电学中的测量技术涉及的范围非常广，广泛应用于学校、工业、工厂、科研等各种领域，供实验室和工业现场测量使用。随着电子技术的不断发展，在数字化和智能化不断成为主体的今天，电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。我们在分析和总结了单片机技术的发展历史及发展趋势的基础上，以实用、可靠、经济的设计原则为目标，设计出全数字化测量电压电流装置。系统主要以AT89C51单片机为控制核心，整个系统由中央控制模块、A/D转换模块、LED显示模块组成。可实现对待测电压、电流的测量，在数码管上显示。本次课程设计我所做的项目是基于单片机的电流检测系统，主要用到A/D转换和数码管显示。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。单片机是一个器件级的计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有的电子系统中。AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 2设计的任务与要求 2.1 课程设计的任务 利用单片机及其相关知识，设计一个电流检测电路。 2.2 课程设计的要求 （1）画出相应电流检测电路的原理图，并进行检测，生成PCB板； （2）编写程序，实现电流检测功能； （3）情况允许的情况下，做出实物，并估算其成本。 3设计方案制定 3.1 设计的原理
数显式测量电路设计报告.doc
数显式测量电路设计报告 北京化工大学信息科学与技术学院自动化专业课程设计题目数显式β测量电路说明书_________________页图纸_________________页班级自控1202 姓名徐越学号2012014059 同组人郭腾龙指导教师曹晰2014年9月11日目录一课程设计的任务及基本要求二逻辑框图设计三逻辑电路的设计及参数计算四安装调试步骤及遇到的问题五印刷线路板设计六体会及建议七参考文献八附录（元件使用说明）九附图（框图逻辑图印刷线路板图） 一、课程设计的任务及基本要求目的设计一个β数显式测量电路，以方便测量一个NPN三极管的β值要求1.可测量NPN硅三极管的电流放大系数β199，测试条件为1IB10μA，允许误差±2；2）14VVCE16V，且对不同b值的三极管，VCE的值基本不变。 2.用两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。 3.数字显示器。 显示的数字应当清晰，显示周期的长短要适合，应大于人眼的滞留时间（0.1s）。 4.设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的β值。
5.限定使用的主要元器件如下所示通用型集成运放LM324 高阻型集成运放LF351 通用型集成电压比较器LM311 集成定时器NE555 2/5十进制计数器74LS90 BCD七段译码器74LS47 双D上升沿触发器74LS74 六施密特反相器74LS14 四2输入与非门CC4011 共阳极LED七段数码管 二、逻辑框图设计 三、逻辑电路的设计及参数计算1. β/Vx转换电路（1）采用固定偏置电流电路由测试条件10 uA,可选择合适的、2采用运放构成的电压并流负反馈，使Vx∝VXβIBR2 VX 极性为正由测试条件由β199时，取Vx最大值为13V，则可得到R2 为了平衡，R3略小于R2 2.压控振荡器（1）积分器、电压比较器的选择351高阻型；311专用电压比较器（转换速度快）（2）积分器中的D1使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。 R9R4′为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。 （3）后接的43k电阻的作用（4）积分器输出的V1波形 3.计数时间产生器电路（1）计数时间Tc须经反相器（4011）引出，因为译码器的消隐信号的相位是低电平有效。 （2）555定时器的VC2和VO的波形（3）计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）4.计数、译码、显示电路（1）译码器采用47输出低电平有效，后接共阳极数码管；（2）90清零信号高电平有效，因此在使用
电路的RLC测量
本科毕业设计论文 题目：工频电路的RLC测量 系别：电气与信息工程系 专业：电气工程及其自动化 班级：电气102 学号： 学生姓名：李佑辰 指导老师：申 2015 年 6月
西安交通大学城市学院本科毕业生论文
摘要 摘要 随着智能科技的不断发展，电子器件的需求急剧增加，应用范围也逐渐广泛了，在日常工作和学习中常常要检测电阻，电容，电感的大小。另外，随着测量技术和手段的飞速发展，人们对于器件参数的测量精度提高了要求，现在教学实验中普遍使用的万用表已不能满足人们需求的测量精度，因此设计可靠，安全，便捷，测量精度更高的电阻，电容，电感测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。 本文以51单片机为核心。测量电阻和电容以NE555芯片为核心构建震荡电路，再根据电容的充放电过程，使得电路输出矩形波。测量电感的测量是采用电容三点式振荡电路，与发射级相连的两个电抗元件同为电容式的三点式振荡电路，"射同基反"的原则成为电容三点式振荡电路，同时也输出矩形波，这样把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时、计数功能计算出矩形波的频率，再通过公式计算出电阻、电容、电感的数值，并送于LCD1602显示。 关键词：RLC测量仪，NE555，51单片机，LCD1602
西安交通大学城市学院本科毕业生论文
ABSTRACT A B S T R A C T With the development of intelligent science and technology, the demand of electronic devices are increasing sharply ,its application much wider,and we need to detect resistance, capacity and inductance in our daily life and study. Besides, as the measurement technology and method developing fast, the measurement accuracy of block paramet ers are higher, the widely used multi-meter in teaching experiment ca n not meet the setting measurement accuracy.Therefore,it will have pr actical use and prospects to design reliable ,safer convenient, and h igher accuracy measurement devices to detect resistance, capacity and inductance. The paper is focused on 51 Microcontrollers,,building oscillatio n circuit based on NE555 chip to measure resistance and capacity,maki ng circuit exporting rectangle wave via the process of the charging and discharging of electric capacity.The detect of inductance adop t three point type oscillation circuit electric capacity,exporting re ctangle wave at the same time.thus transmitting the wave to Microcont rollers, figuring out the frequency of rectangle wave through setting, counting function of 51 Microcontrollers,and then gets the figures of the three above by formula,conveys to the LCD1602 to display. KEY WORDS：RLC measuring device，NE555，MCS-51，LCD1602
推荐-FPGA和MCU的相位测量仪的设计 精品
存档日期：存档编号： 本科生（） 题目：基于FPGA和MCU的相位测量仪的设计 学院：电气工程及自动化学院 专业：电气工程及其自动化 XX大学教务处印制
随着社会和历史的不断进步，相位测量技术广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，数字式相位测量仪因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直观化的特点得到越来越广泛的应用。 本文首先论述了相位测量技术的国内外发展概况，并根据现状设计了此相位测量系统。该设计包括系统设计的理论分析，系统结构设计及硬件实现，最终验证了该测量系统的可行性和有效性。 该设计采用单片机与FPGA相结合的电路实现方案,很好地发挥了FPGA的运算速度快、资源丰富、编程方便的特点,并利用了单片机的较强运算、控制功能,使得整个系统模块化、硬件电路简单、使用操作方便。文章主要介绍设计方案的论证、系统硬件和软件的设计,给出了详细的系统硬件电路图和系统软件主程序流程图。 关键词: 数字式相位测量仪单片机 FPGA 设计方案
Along with the social and historical progress, phase measurement technology is widely used in national defense, scientific research, production and other fields, on the phase measurement requirements are also gradually to high precision, high intelligent direction, in the range of low frequency digital phase measurement instrument, because of its high precision measurement resolution and highly intelligent, intuitive characteristics have been more and more widely applied. This text first discusses the phase measuring technology development in domestic and international, and according to the present situation designs the phase measuring system. The design includes system design theory analysis, system structure design and hardware realization, finally verified the feasibility and validity of the system. The bination of MCU and FPGA is adopted in the design .It has the features of FPGA high operating speed, abundant resources and convenient programming. And the use of MCU’s strong operation and control function, which makes the whole system modularized, the hardware circuit is simple and the operation is convenient. The paper mainly introduces the designs of the demonstration, hardware and software, the hardware circuits and main software program are given in detail.
单摆实验周期测量电路设计方案
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 单摆实验周期测量电路的设计 班级34010104 学号2013040101164 学生姓名周兴荣 指导教师滕金玉
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目单摆实验周期测量电路的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 在物理实验中，通常采用人工计时测量单摆单位时间内摆动次数，测量单摆摆动的周期时间，拟采用时钟电路配合触发电路测量单位时间单摆摆动次数，具有方便快捷、方便准确的特点，其原理框图如图1所示。 二、设计要求 图1单摆实验计数器电路原理框图 1．电源输出电压为：+5V。2．最大定时时间100S，摆动开始时，触发时间计时，测量5个单摆整周期时间停止，通过5个周期的时间得出一个整周期的时间。3．计数显示用LED数码管。 4．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。5．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2013年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日
一、概述 步入新纪元，高科技的发展如火如荼，各行各业百废俱兴，方便、快捷、高效成为高科技发展所要解决的问题。在单摆实验周期测量时一定有不少人深有体会，高中或初中的单摆实验在记录单摆周期时间时使用的是电子秒表，当然这还需要手动，我们在开始计时时和结束计时要尽可能的同步于单摆，可想而知实际同步那是不可能实现，但在要求高精度的实验中要这样做，也绝不可能。单摆实验周期测量的数字电路出现可以解决使用秒表计时时出现的计时不同步的的问题，这样便可以减少误差甚至没有误差，为测量单摆实验周期提供更加精准的计时时间。 本文介绍了基于单摆试验周期测量电路的设计，在硬件方面上使用了一个十六进制的74161N计数器和三个十进制的74160N计数器芯片，一个D触发器芯片，也同时使用了四个LED管与555定时器等。实验设计分为计数部分与计时部分，十六进制计数器芯片连接的LED数码管显示的是单摆第一次经过最低点记数开始，以后每次经过最低点的次数，开关则是每次最低点闭合一次单摆计数器计数一次，LED并显示。555定时器产生1S的时钟信号脉冲，用于三个并联74160N计数器芯片的记时，并同时在三个与之相连的LED管上显示时间。当74161N为零时记时芯片是被清零的，这保证了记时的同步性。根据实验要求设置记时的最大值为X，则可当记时为(X+1)时进行记时置零，同时实验要求记录A个周期内的时间，在单摆计数显示数等于（2A+1）时使用三输入与门从计数芯片部分产生高电平触发D触发器，Q*出来便是低电平与个位记时芯片的ENP端相连，对于74160N芯片ENP端低电平时则保持此芯片的的状态，这样当计数部分走到（2A+1），此时也就是A 个周期时停止记时，所记录的便为A个周期的时间。然后便用记时显示的时间除以A就得到我们所求的时间。
相位测量仪
目录 前言 (2) 一、功能特点 (3) 二、技术指标 (3) 三、结构外观 (4) 1.结构尺寸 (4) 2.面板布置 (4) 3.键盘说明 (5) 四、液晶界面 (6) 五、使用方法 (10) 六、打印功能 (13) 七、注意事项 (13) 附录：三相三线计量接线48种接线结果 (14) 差动保护正确矢量图 (16)
前言 随着电力行业的发展和微机综合自动化产品的推广应用，保护回路和计量回路的接线正确与否直接影响到电力系统工作的稳定性和电费计量的准确性，而这两点正是电力系统非常重要的两个方面。由于保护装置和高压计量装置的接线比较多，容易造成错误接线，而又不易被察觉，（尤其是差动保护的复杂接线，有时高低侧同时引入，又存在不同的联结组别，极易接错，而在平时运行中又可能不会误动或拒动，存在很大的隐患）。武汉华亿通电气有限公司根据现场测试需要，适时开发出SL型矢量分析仪。它集多功能于一身，即可做相位仪校验主变差动保护和母线差动的正确性，又可作为电参量测试仪测试电力系统必要的参数，还可用做三相三线电能计量接线检测仪器。采用dsp交流采样，可同时测量3路电压和6路电流模拟量，仪器首创9通道矢量同屏显示，人机对话界面友好，使用简便，大大方便了现场使用，是电力工作者的得力助手。
一、功能特点 1、大容量锂电池供电，连续工作长达4小时。 2、3路电压，6路电流矢量同屏显示，国内首创。 3、集保护矢量分析；相位伏安测试；电能计量接线矢量分析多种仪器于 一身。 4、大屏幕、高亮度的液晶显示，全汉字菜单及操作提示实现友好的人机 对话，触摸按键使操作更简便，宽温液晶带亮度调节，可适应冬夏各季。 5、用户可随时将测试的数据通过微型打印机将结果打印出来。 6、体积小重量轻：283×218×128，2kg 7、预留双USB接口，可外接优盘等移动存储设备。 二、技术指标 1、输入特性 电压测量范围：0~450V。 电流测量范围：0~6A。 2、准确度 电压、电流、频率：±0.2% 功率：±0.5% 3、工作温度：－15℃~ +40℃ 4、充电电源：交流160V~260V 5、绝缘：⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。 ⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2KV（有效值），历时1 分钟实验。 6、体积：32cm×28cm×13cm 7、重量：2Kg
电容传感器测量电路
第一部分引言 本设计是应用于电容传感器微小电容的测量电路。 传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器在发展经济、推动社会进步方面有着重要作用。 电容式传感器是将被测量转换成电容量变化的一种装置，可分为三种类型：变极距（间隙）型、变面积型和变介电常数型。 二、电容式传感器的性能 和其它传感器相比，电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、分辨力高、工作可靠、可非接触测量、具有平均效应等优点，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量之中[1]。 电容式传感器也存在不足之处，比如输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大等。上述不足直接导致其测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点得到发扬，而它所存在的易受干扰和分布电容影响等缺点不断得以克服。电容式传感器成为一种大有发展前途的传感器[2]。 第二部分正文 一、电容式传感器测量电路 由于体积或测量环境的制约，电容式传感器的电容量一般都较小，须借助于测量电路检出这一微小电容的增量，并将其转换成与其成正比的电压、电流或者电频率[3],[4]。电容式传感器的转换电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。电容传感器性能很大程度上取决于其测量电路的性能。
由于电容传感器的电容变化量往往很小，电缆杂散电容的影响非常明显，系统中总的杂散电容远大于系统的电容变化值[5]。与被测物理量无关的几何尺寸变化和温度、湿度等环境噪声引起的传感器电容平均值和寄生电容也不可避免的变化，使电容式传感器调理电路设计相当复杂[6]。分立元件过多也将影响电容的测量精度[3]。 微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。测量仪器应该有飞法（fF）数量级的分辨率[6]。 二、常用电容式传感器测量电路 1、调频电路 这种电路的优点在于：频率输出易得到数字量输出，不需A/D转换；灵敏度较高；输出信号大，可获得伏特级的直流信号，便于实现计算机连接；抗干扰能力强，可实现远距离测量[7]。不足之处主要是稳定性差。在使用中要求元件参数稳定、直流电源电压稳定，并要消除温度和电缆电容的影响。其输出非线性大，需误差补偿[8]。 2、交流电桥电路 电桥电路灵敏度和稳定性较高，适合做精密电容测量；寄生电容影响小，简化了电路屏蔽和接地，适合于高频工作。但电桥输出电压幅值小，输出阻抗高，其后必须接高输入阻抗放大器才能工作，而且电路不具备自动平衡措施，构成较复杂[9]。此电路从原理上没有消除杂散电容影响的问题，为此采取屏蔽电缆等措施，效果不一定理想[10]。 3、双T型充放电网络 这种电路线路简单，减小了分布电容的影响，克服了电容式传感器高内阻的缺点，适用
数字相位差测量仪的设计
目录 1.设计任务书。 2.设计方案概述。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理。 4.电路的组成及参数选择。 4.1整形电路及信号C的形成。 4.2滤波电路的参任务计划书。 4.3V/f变换电路的设计。 4.4 89C52内部资源的利用。 5.应用实例。 6.结论。 7.总结。 一、设计任务书 （一）任务 设计仿真一数字相位计 （二）主要技术指标与要求： （1）输入信号频率为0HZ～250HZ可调 （2）输入信号的幅度为0.5V （3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1° （4）采用外部5V直流电源供电 （三）对课程设计的成果的要求（包括图表） 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。 二、设计方案概述 根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了一种用v/f变换测量交流电的相位差的新方法：首先产生出其幅度正比与相位差大小的直流电，再有v/f变换器转换成反映相位差大小的频率信号，在单片机的配合下，最终得到相位差。这种方法具有分辨率高，适应与大范围的各种输入频率等优点。 正弦交流电电信号相位差的测量可以用多种方法实现。比较直接的数字式测量方法是在已知信号周期的前提下用定时的方法测得相位差角对应的时间，然后根据已知的周期将其换算成相位差角度。但
是，这种方法的测量精度依赖于定时器的精度和分辨率。在信号频率较高或频率虽不高但相位差较小时，都可以出现较大的误差。另外，由于直接测量得到的是时间，相位差角要由这一中间结果与信号的周期运算后才能得到，所以周期的测量不可缺少，其测量的精度也将影响相位差的精度。 在此用一种新的思路进行相位差的测量，用v/f变换器把相位差转换成一个其频率与之成正比的脉冲列，通过计算在一定时间内的脉冲个数测量相位差角。这种测量方法与信号的周期无关，可以得到较高的精度。题达到了0.1的测量精度，与此同时工业运行控制中现场操作，修改和设置等问题也得到了很好的解决，以上这些都在工业运行中得到了厂方的认可。存在的问题主要是本仪器通用性很不强，很难在更大的范围应用和推广，只能运用与某些特定的企业。今后的工作主要硬件和软件的改进上，列入增加一些通用行很强的功能模块。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理 首先将输入的两个同频率但存在着相位差的信号进行整形，使之变成方波。如图1示A和B 再对A,B进行异或处理, 异或输出信号C 的脉冲宽度则反映相位差角.C 的脉宽T1对应的电角度是相位差角,C 的周期T2 是信号周期T 的1/2.如果信号角频率为w 则T1= /w. C为幅值为U 的方波其平均值Ud=UT1/T2=U 由此可见,C 的平均值( 亦即直流分量)仅与相位差角和脉冲幅 度有关与信号周期无关
角度测量装置研究报告与设计方案
唐山师范学院本科毕业论文 题目角度测量装置的研究与设计 学生 222222 指导教师尹义斌高级实验师 年级 2008级 专业电子信息科学与技术 系别物理系 唐山师范学院物理系 2018年5月
郑重声明 本人的毕业论文<设计）是在指导教师尹义斌老师的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文<设计）作者<签名）： 年月日
目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 序言 (1) 2 系统基本方案设计 (1) 2.1各模块方案的选择 (1) 2.2系统总体概述 (5) 2.3系统结构框图 (2) 2.4系统总电路图 (3) 3 硬件系统设计 (3) 3.1单片机芯片介绍 (3) 3.2传感器芯片介绍 (4) 3.3AD转换装置 (6) 3.4四分频电路 (9) 3.5液晶显示电路 (10) 4系统程序设计 (13) 系统程序流程图 (13) 5结论 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15) 附录 (16) 外文页 (19)
电子角度测量仪的研究与制作 李洪卫 摘要角度测量装置是某控制系统中瞄准装置的关键部件.在以往的控制系统中,多数都是仅凭设备操作人员眼睛瞄准指定目标,然后作出相应的控制,这样就带来一系列问题,如操作人员的经验、瞄准装置转盘的空回都可能会严重会影响瞄准目标的精确程度,从而严重影响控制系统的精度.为了提高控制系统的瞄准精度,在控制系统的瞄准装置中增加了角度测量装置,操作人员要求目标后所要达到的角度值能够精确定量地显示在操作面板上,帮助操作人员更加准确地实现对角度的精确需求,因此,极大地提高了控制系统的控制精确度.本系统就是角度测量装置的一个简单的应用，设计采用单片机为控制单元，用倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度并使其达到预置角度的目的。 关键词角度传感器单片机 AD转换分频 1 序言 现如今，角度测量装置在很多机械应用系统中都是关键的部位，而且是需要高精度的重要装置，但是在以往的一些控制系统中多数都是单凭依靠设备操作人员的主观判断来锁定目标，然后来做出相应的判断和控制，这就带来了很多问题，比如这会由于操作人员的经验，目测误差以及对装置操作问题所引起的操作误差，甚至误差过大而远远不符合实际要求。所以为了提高角度测量的精度，提高装置的可操作性，所以需要角度测量装置来帮助实现。 本设计开始利用角度传感器SCA60C的角度测量功能对其所在位置的角度输出模拟信号，然后利用模数转换芯片ADC0809将传感器所输出的将模拟量转变为数字量，然后将数字量输入到单片机89c52内部控制并通过数码管输出显示出实际的角度值。 2系统基本方案设计 2.1 各方案论证与比较
利用Multisim设计电容测量电路
精心整理 一、概述 随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。 目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC 充放电原理等等，在这个脉（0.2uF —20uF 杂。 路、确的脉冲个数N ，而准确的数值大小为显示稳定后的数值。
由于本方案大多采用的是数字元器件，因此对外界的干扰信号有着很强的抵抗能力，而用容抗法测电容由于采用许多模拟元器件，只要外界存在有一定强度的干扰信号，就会使测量结果发生较 大的改变。不仅 如此，外界的温 度也会对模拟 元器件产生很 大的影响，而在 实际生活中的 多外界环境不 5V直流
首先是测量电路部分，电路图如图3所示，此部分由2片555定时器连成的单稳态触发器和多谐振荡器 定时器为单稳态振荡器。端输出 的单位脉发器2端2C 为待测电器中。由单稳 态触发器电容大小这个信号经存器的时的输出单产生的脉后作为计计数。 图3 单稳号的脉宽 当R 与2C 的 2C 与4 C 出信号、单稳态触发器输出信号、非门输出信号、与门输出信号如图4所示。
图4待测电容为1uF 时各输出信号波形 上图中的波形自上至下分别为单稳态输出信号、非门输出信号、多谐振荡器输出信号、与门 74L S 160N
环境噪声检测电路设计
环境噪声检测电路设计 作者：电气11-18 王鸿舸 根据老师提供的电路图以及两个基本要求，我做了以下两个噪声检测电路： 一．基本噪声检测电路 我大体上把这个电路分成了两部分，第一部分是输入信号放大部分，第二部分是输出信号检测部分。 1.输入信号放大部分 首先我用了一个20mv的电源串联一个100Ω和10Ω的滑动变阻器然后接地，用来充当输入信号并进行调节。
然后我用了两级放大电路对输入信号进行放大，每个放大器均放大十倍。因为第一个放大器需放大较小信号，第二个放大器需放大较大信号，两个信号对放大器的要求不同，所以两个放大器我采用了不同的型号。由于第一个放大器对放大精度要求较高，我在第一个放大器的反向输入端与正向输入端之间我接了一个滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来调整放大器的放大精度，调到最佳后，我测出滑动变阻器的阻值，将其换成定值电阻。
因为放大器的工作需要正负电源供电，所以我用一个正电源与NE555电路产生了一个负电源。其基本工作原理是：当3脚输出高电平时C1、D2导通，对C1充电；当3脚输出低电平时C1、D1导通，C1放电并带动C2放电，由于C2下端接地，故C2上端电势被压低为负，也就产生了负电源。 2.输出信号检测部分
当输入信号经两级放大后形成一个较大输出电压信号，根据要求要把输出信号与基准电压50mv、0.5v进行比较以判别其大小。在这个电路的设计中我采用了或非门电路，整体工作原理是：如上图，左上角电源及滑动变阻器的作用是分别为U3与U4提供0.5v与50mv的基准电压。当输入一个高于0.5v的信号时U3输出一个高电平，Q2导通，红灯亮；当输入一个介于0.5v与50mv之间的信号时U3、U4均输出低电平，故U5输出高电平，Q1导通，绿灯亮；当输入的信号低于50mv时，U4输出一个高电平，Q3导通，黄灯亮。 二．程控噪声检测电路 我把这个电路分为了三块：第一，输入信号检测电路；第二，单片机控制电路；第三，放大电路。 1.输入信号检测电路 这部分电路的设计与上个电路的输出信号检测电路的设计基本相同，不同的是三个发光二极管由单片机编程控制进行点亮。 2.单片机控制电路