電容電感測量儀課程設計

1、<p>　　《單片機技術(shù)》課程設計說明書</p><p><b>　　電容電感測量儀</b></p><p>　　學 院： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師：

2、 職稱 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　完成時間：

3、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，電子元器件的需求增加，電子元器件的適用范圍亦越來越廣泛。在生活應用中我們常常要測定電容、電感的大小。因此，設計一種安全、便捷的電容電感測量儀具有很大的現(xiàn)實必要性。</p><p>　　該電容電感測量儀以AT89S52單

4、片機控制核心，通過測量頻率來間接測量電容、電感，并對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進行保存記錄。該電容電感測量儀是通過LCD1602液晶顯示屏來顯示當前測量值，當把待測的元件插上測試端子后，按下按鍵即開始進行相應測量。本設計測量精度相對較高，且性能穩(wěn)定，是一款操作簡單、具有記憶功能的智能化電容電感測量儀。</p><p>　　電容電感測量儀具有測量工作量小、快捷簡便、性能穩(wěn)定、測量準確、故障檢出率高等特點。它解決了現(xiàn)場測量單

5、個電容器需要拆除連接線、測量電抗器的電感、電容表輸出電壓低導致故障檢出率低等問題，為推動電子工業(yè)的發(fā)展做了一定的貢獻。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電容電感測量儀；AT89S52；LCD1602</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………………1</p

6、><p>　　1.1 課題的背景及意義…………………………………………………………1</p><p>　　1.2 電容電感測量儀的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………1</p><p>　　1.3 設計的主要內(nèi)容……………………………………………………………1 </p><p>　　2 系統(tǒng)整體設計…………………………………………

7、…………………………3</p><p>　　2.1 設計思想……………………………………………………………………3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖……………………………………………………………3</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)的設計…………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 主要元器件

8、介紹……………………………………………………………5</p><p>　　3.1.1 AT89S52單片機…………………………………………………5</p><p>　　3.1.2 LCD1602液晶顯示屏……………………………………………9</p><p>　　3.1.3 LM339電壓比較器………………………………………………9 </p>&l

9、t;p>　　3.1.4 LM7805穩(wěn)壓塊…………………………………………………10</p><p>　　3.2 硬件單元電路的設計……………………………………………………11</p><p>　　3.2.1 AT89S52單片機最小系統(tǒng)……………………………………11 </p><p>　　3.2.2 測量電路…………………………

10、……………………………13</p><p>　　3.2.3 下載電路………………………………………………………13</p><p>　　3.2.4 顯示電路………………………………………………………14</p><p>　　4 軟件系統(tǒng)的設計………………………………………………………………15</p><p>　　4.1 軟件設計的描

11、述…………………………………………………………15</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件的程序設計……………………………………………………15</p><p>　　4.2.1 定時器/計數(shù)器模塊……………………………………………15</p><p>　　4.2.2 液晶顯示模塊…………………………………………………16</p><p>

12、　　4.2.3 按鍵處理程序模塊……………………………………………16</p><p>　　4.2.4 電容電感計算程序模塊………………………………………17</p><p>　　4.2.5 主程序流程圖…………………………………………………17</p><p>　　5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析……………………………………………………………19</p>

13、<p>　　5.1 對電容電感的測試結(jié)果…………………………………………………19</p><p>　　5.2 誤差分析…………………………………………………………………19 </p><p>　　5.3 設計體會…………………………………………………………………20</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………

14、…………21</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………22</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………23</p><p>　　附錄A 元件清單………………………………………………………………23</p><p>　　附錄B 實物圖………………………

15、…………………………………………24</p><p>　　附錄C 程序清單……………………………………………………………25</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義</p><p>　　隨著電子工業(yè)的發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)在智能化測量儀表中得到越來越廣泛的應用。利用

16、單片機的軟件來代替硬件功能，可以實現(xiàn)儀表測量的自動化，并能進行數(shù)據(jù)分析處理，以達到儀表的高可靠性、高精度和多功能。目前的電容、電感儀器設計中存在精度不夠高、智能化程度不足等問題。在生活應用中我們常常要測定電容、電感的大小。因此，設計一種安全、便捷的電容電感測量儀具有很大的現(xiàn)實必要性。</p><p>　　1.2 電容電感測量儀的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　當今電子測試領(lǐng)域，電容和電感的

17、測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應用的十分廣泛。電容和電感的測量發(fā)展已經(jīng)很久，而且方法眾多，常用測量方法如下。</p><p>　?。?）傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單、速度快，但精度低；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。</p><p>　?。?）電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量

18、方法雖然能夠較準確的測量電感，但交流電橋的平衡過程復雜，而且通過測量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(shù)法和同步分離法。</p><p>　　縱覽目前的電容電感測量儀，硬件電路往往比較復雜，體積比較龐大，不便于攜帶，而且價格比較昂貴。例如傳統(tǒng)的用阻抗法、Q表、電橋平衡法等測試電容、電感的過程中不夠智能而且體積笨重，價格昂貴，需要外圍環(huán)境優(yōu)越，測試操作過程中需要調(diào)很多參數(shù)，對初學者來說很不

19、方便。當今社會，對電容、電感的測試雖然已經(jīng)很成熟了，但是價格和操作簡單特別是智能方面有待發(fā)展。價格便宜、操作簡單和智能化的儀表開發(fā)和應用存在巨大的發(fā)展空間。本設計正是應社會發(fā)展的要求，研制出一種價格便宜、操作簡單、體積更小、功能強大和便于攜帶的電容電感測量儀，充分利用現(xiàn)代單片機技術(shù)，研究了基于單片機AT89S52的智能電容電感測量儀，人機界面友好、操作方便的智能電容電感測試儀，具有十分重要的意義。</p><p>

20、;　　1.3 設計的主要內(nèi)容</p><p>　　本設計以AT89S52單片機控制核心，通過測量頻率來間接測量電容、電感，并對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進行保存記錄。該電容電感測量儀是通過LCD1602液晶顯示屏來顯示當前測量值，當把待測的元件插上測試端子后，按下按鍵即開始進行相應測量。本設計測量精度相對較高，且性能穩(wěn)定，是一款操作簡單、具有記憶功能的智能化電容電感測量儀。</p><p>&l

21、t;b>　　2 系統(tǒng)整體設計</b></p><p><b>　　2.1 設計思想</b></p><p>　　為了讓電容、電感的測量更加方便、可靠，讓性價比更高的電容電感測量儀面向大眾，根據(jù)所學的知識和自身能力對電容電感測量儀進行設計。具有以下三點要求：</p><p>　　電容電感測量儀操作簡單、能耗低。</p&

22、gt;<p>　　能夠?qū)λ鶞y得的電容、電感進行直觀的顯示。</p><p>　　其精度控制在±5%。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　圖1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　如圖1所示，圖中給出了整個系統(tǒng)的總體框圖。系統(tǒng)主要由六個部分組成，單片機和晶振電路、測量電路、下載電路、顯示電路

23、、復位電路以及直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.1 主要元器件介紹</p><p>　　3.1.1 AT89S52單片機</p><p>　　電容電感測量儀的設計采用AT89S52單片機作為系統(tǒng)的核心。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系統(tǒng)可編程Flash存

24、儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。</p><p>　　AT89S52單片機的引腳圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 AT89S52單片機引

25、腳圖</p><p>　　AT89S52具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器

26、被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。</p><p>　　P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電

27、阻。</p><p>　　P0口電路邏輯如圖3所示。</p><p>　　圖3 P0口電路邏輯</p><p>　　P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。</p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸

28、入（P1.1/T2EX）。在Flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p><b>　　引腳號第二功能：</b></p><p>　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出</p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）</p><p&

29、gt;　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1口電路邏輯如圖4所示。</p><p>　　圖4 P1口電路邏輯</p><p>　　P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向

30、I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在Fla

31、sh編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P2口電路邏輯如圖5所示。</p><p>　　圖5 P2口電路邏輯</p><p>　　P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在Flash編程和校驗時，P3口

32、也接收一些控制信號。</p><p><b>　　端口引腳第二功能：</b></p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0)</p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1)<

33、;/p><p>　　P3.4 TO(定時器/計數(shù)器0)</p><p>　　P3.5 T1(定時器/計數(shù)器1)</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</p><p>　　此外，P3口還接收一些用于Flash閃存編程和程序校驗的控制信號

34、。</p><p>　　P3口電路邏輯如圖6所示。</p><p>　　圖6 P3口電路邏輯</p><p>　　地址鎖存控制信號ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)

35、存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。</p><p>　　外部程序存儲器讀選通信號：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，

36、當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次信號。</p><p>　　訪問程序存儲器控制信號/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令

37、。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　復位信號RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。</p><p>　　外接晶體引線端XTAL1和XTAL2：當使用芯片內(nèi)部時鐘時，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接入

38、外部時鐘脈沖信號。</p><p>　　3.1.2 LCD1602液晶顯示屏</p><p>　　LCD1602為工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。</p><p

39、>　　LCD1602液晶顯示屏的引腳圖如圖7所示。</p><p>　　圖7 LCD液晶顯示屏引腳圖</p><p>　　LCD1602采用標準的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：GND為電源地。</p><p>　　第2腳：VCC接5V電源正極。</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比

40、度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平1時進行讀操作，低電平0時進行寫操作。</p><p>　　第6腳：EN端為使能端,

41、高電平1時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。</p><p>　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。</p><p>　　3.1.3 LM339電壓比較器芯片</p><p>　　LM339是很常見的集成電路。LM339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，

42、該電壓比較器的特點是：</p><p>　　失調(diào)電壓小，典型值為2mV。</p><p>　　電源電壓范圍寬，單電源為2～36V，雙電源電壓為±1V～±18V。</p><p>　　對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬。</p><p><b>　　共模范圍很大。</b></p><p>

43、;　　差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓。</p><p>　　輸出端電位可靈活方便地選用。</p><p>　　LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖8所示。由于LM339使用靈活，應用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。</p><p>　

44、　圖8 LM339電壓比較器引腳圖</p><p>　　第1腳：OUTPUT2為輸出端2。</p><p>　　第2腳：OUTPUT1為輸出端1。</p><p>　　第3腳：Vcc為電源正極。</p><p>　　第4腳：-INOUT1為反相輸入端1。</p><p>　　第5腳：+INOUT1為同相輸入端1。&l

45、t;/p><p>　　第6腳：-INOUT2為反相輸入端2。</p><p>　　第7腳：+INOUT2為同相輸入端2。</p><p>　　第8腳：-INOUT3為反相輸入端3。</p><p>　　第9腳：+INOUT3為同相輸入端3。</p><p>　　第10腳：-INOUT4為反相輸入端4。</p>

46、<p>　　第11腳：+INOUT4為同相輸入端4。</p><p>　　第12腳：GND為電源地。</p><p>　　第13腳：OUTPUT4為輸出端4。</p><p>　　第14腳：OUTPUT3為輸出端3。</p><p>　　3.1.4 LM7805穩(wěn)壓塊</p><p>　　LM7805為三端

47、穩(wěn)壓集成電路，是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓恰好為5V，剛好是AT89S52單片機運行所需的電壓。</p><p>　　LM7805穩(wěn)壓塊的引腳圖如圖9所示。</p><p>　　圖9 LM7805 穩(wěn)壓塊引腳圖</p><p>　　其中引腳1接輸入，引腳2接地，引腳3接輸出。 </p>

48、<p>　　3.2 硬件單元電路的設計</p><p>　　3.2.1 AT89S52單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　AT89S52單片機最小系統(tǒng)與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活，超有效的解決方

49、案。</p><p>　　AT89S52單片機最小系統(tǒng)電路如圖10所示。</p><p>　　圖10 AT89S52單片機最小系統(tǒng)電路</p><p>　　AT89S52單片機最小系統(tǒng)特點：</p><p>　?。?）具有電源指示。</p><p>　?。?）可以實現(xiàn)與電腦串口通信。</p><p

50、>　?。?）標準的11.0592M晶振。</p><p>　?。?）具有上電復位和手動復位。</p><p>　?。?）支持AT89SXX系列單片機。</p><p>　?。?）支持STC國產(chǎn)高性能單片機，且兼容單片機STC89C51、STC89C52、STC89C53等。</p><p>　　（7）支持STC串口下載。</p&g

51、t;<p>　　單片機只有滿足相應的時鐘信號才能進行工作，時鐘信號由晶振電路產(chǎn)生，通過在AT89S52的XT1、XT2引腳上接入11.0592MHz的石英晶振外加兩個電容(電容根據(jù)經(jīng)驗一般取30pF)組成的電路為單片機提供時鐘信號。采用11.0592MHz的晶振更能實現(xiàn)對計算機進行通信的波特率，使用11.0592MHz的晶體晶振為系統(tǒng)單片機提供必要的時鐘信號。</p><p>　　晶振電路如圖11所

52、示。</p><p><b>　　圖11 晶振電路</b></p><p>　　AT89S52有復位信號引腳RST，用于從外界引入復位信號。復位有兩種方式，即手動復位和加電復位。在實際系統(tǒng)中，總是把手動復位電路和加電復位電路結(jié)合在一起，形成一個既能手動復位，又可加電復位的公用復位電路。</p><p>　　單片機復位信號的產(chǎn)生采用了按鍵方式的

53、電路設計。按復位鍵通過電容（一般采用104）對單片機產(chǎn)生復位信號。</p><p>　　復位電路如圖12所示。</p><p><b>　　圖12 復位電路</b></p><p>　　3.2.2 測量電路</p><p>　　電路是一個由LM339組成的LC振蕩器。由單片機測量LC震蕩回路的頻率，然后根據(jù)標準電容出

54、電感的值。</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　電容、電感的值，分別用下列式子計算： </p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中，是固有頻率，是接

55、入測試電容、電感后的頻率。</p><p>　　測量電路如圖13所示。</p><p><b>　　圖13 測量電路</b></p><p>　　3.2.3 下載電路</p><p>　　下載電路是下載口與單片機I/O口線相連。其中第1腳為MOSI，與單片機的P1.5引腳連接；第2腳為Vcc，接電源正極；第3腳為NC

56、；第5腳為RST，接單片機的RET；第7腳為SCK，接單片機的P1.7引腳；第9腳為MISO，接單片機的P1.6引腳；第4、6、8、10腳為GND，接電源地。</p><p>　　下載電路如圖14所示。</p><p><b>　　圖14 下載電路</b></p><p>　　3.2.4 顯示電路</p><p>　

57、　LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別。</p><p>　　顯示電路如圖15所示。</p><p><b>　　圖15 顯示電路</b></p><p>　　4 軟件系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.1 軟件設計的描述<

58、/p><p>　　對于電容電感測量儀設計的軟件系統(tǒng)包括定時器/計數(shù)器程序模塊、液晶顯示程序模塊、按鍵處理程序模塊、控制與計算程序模塊等，以及其它必須要有的基本模塊程序。</p><p>　　按鍵處理程序模塊主要通過在主程序中調(diào)用鍵掃函數(shù)keyscan()來執(zhí)行相應的功能。</p><p>　　液晶顯示是通過在主程序中調(diào)用相關(guān)的液晶功能函數(shù)來執(zhí)行相應功能。</p&g

59、t;<p><b>　　通過調(diào)用處理函數(shù)：</b></p><p>　　lcd_set()：LCD功能設置函數(shù)；</p><p>　　display(uchar y, uchar x, uchar *p)：顯示函數(shù)；</p><p>　　delay(uint count)：延時函數(shù)；</p><p>　　w

60、rite(uchar command)：寫命令函數(shù)；</p><p>　　read(uchar data0)：寫數(shù)據(jù)函數(shù)；</p><p>　　jishu(void);顯示緩沖；</p><p>　　jisuan(void);處理函數(shù)；</p><p>　　keyproc();鍵功能程序；</p><p>　　disd

61、s();顯示函數(shù)；</p><p>　　先在鍵盤上輸入一個數(shù)字，然后輸入一個運算符，再輸入一個數(shù)字，最好通過處理函數(shù)運算出結(jié)果并把結(jié)果顯示在液晶上或者先輸入一個特殊的運算符，再輸入一個數(shù)字，最后通過處理函數(shù)運算出結(jié)果并把結(jié)果顯示在液晶上。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件的程序設計</p><p>　　4.2.1 定時器/計數(shù)器模塊</p>&

62、lt;p>　　AT89S52單片機有兩個定時器/計數(shù)器T0和T1，初始化程序?qū)0設置為計數(shù)器，T1設置為定時器。T0是工作在計數(shù)狀態(tài)下，對輸入的信號進行計數(shù)，但對工作在計數(shù)狀態(tài)下的T0，最大計數(shù)值為FOSC/24，由于FOSC=12MHz，因此，T0的最大計數(shù)頻率為500KHz。T1工作在定時狀態(tài)下，最大定時時間65ms，達不到1秒的定時，所以采用定時50ms，共定時20次，即可完成1秒的定時功能。頻率計開始工作或者完成一次頻率

63、或周期的測量，程序都進行測量初始化。測量初始化模塊是用來設置1602液晶顯示、工作寄存器、中斷控制和定時器/計數(shù)器工作方式的。</p><p>　　4.2.2 液晶顯示模塊</p><p>　　液晶接在單片機上的P0及P3部分管腳，通過液晶功能函數(shù)LCD1602（）的調(diào)用對液晶進行操作，將各類指令寫入液晶模塊，用來驅(qū)動液晶以實現(xiàn)不同的顯示功能，達到界面顯示的要求。</p>

64、<p>　　液晶顯示流程圖如圖16所示。</p><p>　　圖16 液晶顯示流程圖</p><p>　　4.2.3 按鍵處理程序模塊</p><p>　　按鍵處理程序的主要功能就是設置測量的類型和測量的檔位，當有按鍵被按下時就執(zhí)行相應的按鍵功能。</p><p>　　按鍵處理程序流程圖如圖17所示。</p>&l

65、t;p>　　圖17 按鍵處理程序流程圖</p><p>　　4.2.4 電容電感計算程序模塊</p><p>　　AT89S52單片機根據(jù)測得的頻率計算出電容、電感值，該程序的流程圖如圖18所示。</p><p>　　圖18 電容電感計算程序流程圖</p><p>　　4.2.5 主程序流程圖</p><p&

66、gt;　　系統(tǒng)上電初始化并且清屏,單片機初始化完成后,進入鍵盤掃描程序,當要進行電容或電感測量時,選擇測量按鍵,系統(tǒng)進行自動判斷并進行電容或電感的測量。當判斷為電容時,系統(tǒng)選擇電容的計算方法。當判斷為電感時,系統(tǒng)選擇電感的計算方法。計算完成后在液晶屏上顯示測量結(jié)果。</p><p>　　當把待測的電容或電感接入時,系統(tǒng)自動進行判斷,根據(jù)判斷結(jié)果確定算法。當判斷到是電容時,系統(tǒng)進，入電容的計算方式,電容的計算方式采

67、用公式（1）。當判斷為電感時,系統(tǒng)進入電感的計算方式，電感的計算方式采用公式（2）（3）。</p><p>　　采用該系統(tǒng)進行電容和電感的測量,由于元器件的熱穩(wěn)定性和外界對電路的干擾影響,測量的結(jié)果會有所跳動,是因為三極管的結(jié)電容隨著溫度的變化而變化,從而影響測量結(jié)果,基于以上原因,在測量過程中可以采用多次測量求平均值的方法提高測量精度。</p><p>　　主程序流程圖如圖19所示。&l

68、t;/p><p>　　圖19 主程序流程圖</p><p>　　5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析</p><p>　　5.1 對電容電感的測試結(jié)果</p><p>　　我們對于各種性質(zhì)的元件（電容電感）分別找了足夠量的元件；用高精度數(shù)字萬用表測量出器容值（感值）取多個相同電容的平均值作為參考量；然后用我們自制的電容電感測量儀進行測量，測量多個容值不同

69、的電容，算出其誤差，最后求平均誤差，電感的測量同理。</p><p>　　表1 電容測試結(jié)果</p><p>　　表2 電感測試結(jié)果</p><p><b>　　5.2 誤差分析</b></p><p>　　本測量儀的測量范圍較寬，并且達到了不錯的精度。</p><p>　　電容測試結(jié)果分析

70、：電容測試最大誤差為3%。</p><p>　　電感測試結(jié)果分析：電感測試最大誤差為3.5%。</p><p>　　在實際測量中，由于測試環(huán)境、測試儀器、測試方法等都對測試值有一定的影響，都會導致測量結(jié)果或多或少地偏離被測量的真值，為了減小本設計中誤差的大小，主要利用修正的方法來減小本測試儀的測量誤差。所謂修正的方法就是在測量前或測量過程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值。在測量的數(shù)據(jù)處理過程中

71、選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。第一種途徑是從相關(guān)資料中查?。坏诙N途徑是通過理論推導求??；第三種途徑是通過實驗求取。本測試修正值選取主要通過實驗求取，對影響測量讀數(shù)的各種影響因素，如溫度，電壓電源等變化引起的系統(tǒng)誤差，通過對相同被側(cè)參數(shù)的多次測量結(jié)果和不同被側(cè)參數(shù)的多次測量選取平均值，最后確定被側(cè)參數(shù)公式的常數(shù)K值，從而達到減小本設計系統(tǒng)誤差的目的。由于振蕩電路外圍器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生的被

72、側(cè)參數(shù)對應的頻率有一定的誤差，所以只能通過多次實驗測量，選取合適的修正值來盡可能的減小本測試系統(tǒng)的誤差。</p><p><b>　　5.3 設計體會</b></p><p>　　課程設計是一次非常好的將理論與實際相結(jié)合的機會，通過對電容電感測量儀的課題設計，鍛煉了我的實際動手能力，增強了我解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計規(guī)范以及電腦制圖等其

73、他專業(yè)能力水平。</p><p>　　當然本系統(tǒng)還存在著許多需要改進的地方，比如還可以繼續(xù)提高測量的精度和加大測量的范圍，因為是采用單片機實現(xiàn)的，利用其可以編程的特性，使測量的值結(jié)合一些數(shù)據(jù)處理方式使測量更加接近真實值。</p><p>　　本系統(tǒng)亦還有許多可以拓展的功能，比如可以增加語音功能，每次測量值穩(wěn)定的時候就通過語音報告出來；也可以增加在線測量的功能，這樣就更能夠測量出元件工作時的

74、正常值，而不僅僅是靜態(tài)的值。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.35～38</p><p>　　[2]李全利.單片機原理及應用（C51編程）[M].北京：高等教育出版社，2012.12</p><p><b>

75、;　　～15</b></p><p>　　[3]馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，</p><p>　　2003.78～82　　　</p><p>　　[4]李光飛.單片機C程序設計指導[M].北京：北京航空航天大學出版社,2003.46</p><p><b>　　～55</

76、b></p><p>　　[5]李光飛.單片機課程設計實例指導[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.</p><p><b>　　48～51</b></p><p>　　[6]焦娟麗，郭學良.液晶顯示器在單片機控制系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代顯示，2006</p><p><b>　　(9)：39～

77、42</b></p><p>　　[7]居水榮.單片機及其發(fā)展趨勢[J].微納電子技術(shù)，2001(2)：13～15</p><p>　　[8]顧正華,顧亞平,陳光.基于VXI總線數(shù)字多用表模塊硬件設計[J].中國測試</p><p>　　技術(shù),2006,32(4)：87～89,143</p><p>　　[9]陳江華.一種實用的電

78、容、電感和電阻自動測量儀[J].計量與測試技術(shù)，2002</p><p><b>　　(1)：21～22</b></p><p>　　[10]王明娟.電容電感測試儀的設計[J].2010(5)：35～36</p><p>　　[11]劉軍,李智.基于單片機的高精度電容電感測量儀[J].國外電子測量技術(shù)，</p><p>

79、　　2007,26(6)：48～51</p><p>　　[12]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,1996.98～103</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這次的單片機設計，讓我們有機會將我們在課堂上學到的知識運用到實際當中。通過對掌握的知識的理解以及運用，做一些比較與分析。既驗證了自

80、己所學到的理論知識，又相當于溫習了一遍之前學到的內(nèi)容。做這個課程設計，也許剛開始會異常困難，但只要堅持下去，穩(wěn)扎穩(wěn)打的做好每一步，就一定會成功的。通過這次課程設計，我進一步鞏固并加深了對課本專業(yè)知識的理解，更熟悉了AT89S52單片機的原理和各種電路的設計。當然，在這個過程中我也遇到了很多困難，于是就翻閱資料，咨詢同學老師。我最后找出了自己的錯誤并加以改正，這也是我的收獲，不但使我進一步提高了我的實踐動手能力，也讓我在未來的學習工作中有

81、了更大的信心。通過這次課程設計使我懂得了只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合，從實踐中得出結(jié)論，從而提高了自己的實際動手能力和獨立思考的能力。讓我收獲最大的是我發(fā)現(xiàn)了自己對以前的知識理解的不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次設計，我把以前所學的知識重新溫故，鞏固了所學知識，讓我受益匪淺。在此，也要感謝老師這學期的悉心教導，同時對那些給予我?guī)椭耐瑢W表示由衷的感謝。我會繼續(xù)努力的！ </p><

82、p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄A 元件清單</b></p><p><b>　　附錄B 實物圖</b></p><p><b>　　附錄C 程序清單</b></p><p>　　#include <re

83、g52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define LCM_Data P0 //LCD1602數(shù)據(jù)接口

84、</p><p>　　#define Busy 0x80 //用于檢測LCM狀態(tài)字中的Busy標識</p><p>　　sbit LCM_RW= P2^3; //讀寫控制輸入端，LCD1602的第五腳</p><p>　　sbit LCM_RS= P2^4; //寄存器選擇輸入端，LCD1602的第四腳</p>&l

85、t;p>　　sbit LCM_E= P2^2; //使能信號輸入端,LCD1602的第6腳</p><p>　　sbit int0_int= P3^2;</p><p>　　sbit l_button=P2^0;//電感測量控制開關(guān)；</p><p>　　sbit c_button=P2^1;//電容測量控制開關(guān)；</p>

86、<p>　　sbit f_button=P2^6;//頻率測試控制開關(guān)；</p><p>　　sbit min_elect_c_button=P2^7;//小電容測試控制開關(guān)</p><p>　　sbit max_elect_c_button=P3^6;//小電容測試控制開關(guān)</p><p>　　sbit fangdian_bu

87、tton=P2^5;//電解電容測量時放電控制腳</p><p>　　//**************函數(shù)聲明***************************************</p><p>　　void WriteDataLCM(uchar WDLCM);//LCD模塊寫數(shù)據(jù)</p><p>　　void WriteCommandLC

88、M(uchar WCLCM,BuysC); //LCD模塊寫指令</p><p>　　uchar ReadStatusLCM(void);//讀LCD模塊的忙標</p><p>　　void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar ASCII);//在第X+1行的第Y+1位置顯示一個字符</p><p>　　void

89、 LCMInit(void);//LCD初始</p><p>　　void delayms(uint ms);//1MS基準延時程序</p><p>　　void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar delayms, uchar code *DData);</p><p>　　void judge_xians

90、hi(void);//顯示處理程序</p><p>　　void lx_display();</p><p>　　void cx_display();</p><p>　　void fx_display();</p><p>　　void init_t0();</p><p>　　void

91、 strive_f1();//求取F1</p><p>　　void strive_f2();//求取電感的大小</p><p>　　void strive_cx();//求取小電容（無極性電容）的大小</p><p>　　void strive_fx();//測試外邊頻率</p><p>　　void strive_

92、min_c();//小電容測試</p><p>　　void strive_max_c();//大電容測試</p><p>　　uchar t0_crycle=0;</p><p>　　uchar f_crycle;</p><p>　　uchar flag1;//</p><p>　　uchar

93、 display_flag;</p><p>　　uint f1,temp,f2;</p><p><b>　　long ryz;</b></p><p>　　//***********************主程序******************************</p><p><b>　　m

94、ain() </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　fangdian_button=1;</p><p>　　LCMInit();</p><p>　　init_t0();</p><p>　　strive_f1();//求取F1</p&g

95、t;<p>　　DisplayListChar(0,0,0, "F/L/C Tester");</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　strive_f2();//求取F1</p><p>　

96、　strive_cx();</p><p>　　strive_fx(); </p><p>　　strive_min_c();</p><p>　　strive_max_c();</p><p>　　judge_xianshi();</p><p><b>　　}</b></p>&

97、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　void judge_xianshi()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lx_display();</p><p>　　cx_display();</p><p>　　fx_disp

98、lay();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void strive_max_c()//大電解電容測試</p><p><b>　　{</b></p><p>　　max_elect_c_button=1;//置為1，準備判斷小電容測量開關(guān)的狀態(tài)，上電時這個開關(guān)比較

99、彈起</p><p>　　if(max_elect_c_button==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　f_crycle=0;</p><p>　　fangdian_button=0;</p><p>　　delayms(250);</p>&l

100、t;p>　　fangdian_button=1;</p><p>　　TMOD=0x10;//設定T0以工作方式1定時</p><p><b>　　TH1=0;</b></p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p><b>　　EA=1;</b><

101、;/p><p>　　ET1=1;//允許定時器0中斷</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　int0_int=1;</p><p>　　while(int0_int==1);</p><p><b>　　TR1=0;</b></p>

102、<p><b>　　ryz=0;</b></p><p>　　ryz= f_crycle*50000;</p><p>　　ryz+=TH1*256+TL1;</p><p>　　DisplayListChar(1,0,0, "Cx=");</p><p>　　DisplayOneChar(

103、1,3, ryz/1000000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,4, ryz/100000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,5, ryz/10000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,6, ryz/1000%10+0x30);</p&

104、gt;<p>　　DisplayOneChar(1,7, ryz/100%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,8,'.');</p><p>　　DisplayOneChar(1,9, ryz/10%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,10,ryz%10+0x3

105、0);</p><p>　　DisplayListChar(1,11,0, "UF ");</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void strive_min_c()//小電容測試</p>

106、<p><b>　　{</b></p><p>　　min_elect_c_button=1;//置為1，準備判斷小電容測量開關(guān)的狀態(tài)，上電時這個開關(guān)比較彈起</p><p>　　if(min_elect_c_button==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p&g

107、t;　　f_crycle=0;</p><p>　　fangdian_button=0;</p><p>　　delayms(250);</p><p>　　fangdian_button=1;</p><p>　　TMOD=0x10;//設定T0以工作方式1定時</p><p><b>　　TH1=0;&l

108、t;/b></p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　ET1=1;//允許定時器0中斷 </p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　displa

109、y_flag=4;//顯示標志，為4為測試小電解電容</p><p>　　int0_int=1;</p><p>　　while(int0_int==1);</p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p><b>　　ryz=0;</b></p><p>　

110、　ryz+=50000*f_crycle;</p><p>　　ryz+=TH1*256+TL1;</p><p><b>　　ryz/=20;</b></p><p>　　DisplayListChar(1,0,0, "Cx=");</p><p>　　DisplayOneChar(1,3, ry

111、z/1000000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,4, ryz/100000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,5, ryz/10000%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,6, ryz/1000%10+0x30);</p><

112、;p>　　DisplayOneChar(1,7, ryz/100%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,8,'.');</p><p>　　DisplayOneChar(1,9, ryz/10%10+0x30);</p><p>　　DisplayOneChar(1,10,ryz%10+0x30);</

113、p><p>　　DisplayListChar(1,11,0, "UF ");</p><p>　　display_flag=4;//顯示標志，為4為測試小電解電容</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><

114、p>　　void timer1() interrupt 3</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH1=(65536-50000)/256;//定時50毫秒</p><p>　　TL1=(65536-50000)%256;</p><p>　　f_crycle++;</p>&

115、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　//求取小電容（無極性電容）的大小</p><p>　　void strive_fx()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><

116、;p>　　f_button=1;//置為1，準備判斷小電容測量開關(guān)的狀態(tài)，上電時這個開關(guān)比較彈起</p><p>　　if(f_button==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(display_flag!=3)init_t0();</p><p>　　display_flag=

117、3;//顯示標志，為3為測試頻率</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　ryz=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<20;i++)</p><p

118、><b>　　{</b></p><p>　　f_crycle=0;</p><p>　　while(f_crycle<1);</p><p>　　f_crycle=0;</p><p>　　ryz+=temp;</p><p><b>　　}</b></p

119、><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interru

120、pt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;//定時50毫秒</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　f_crycle++;</p><p>　　t0_crycle=0;</p

121、><p>　　TR0=0;//關(guān)閉定時0</p><p>　　temp=TH1*256+TL1;//</p><p><b>　　TH1=0;</b></p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b><

122、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void fx_display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(display_flag==3)</p><p><b>　　{</b></p>&