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    電阻、電容、電感測試儀設計方案與系統的原理框圖

    2018-04-18

    電阻、電容、電感測試儀設計方案比較

    電阻、電容、電感測試儀的設計可用多種方案完成,例如利用模擬電路,電阻可用比例運算器法和積分運算器法,電容可用恒流法和比較法,電感可用時間常數發和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機結合或CPLD與EDA相結合等等來實現。在設計前對各種方案進行了比較:

    1)利用純模擬電路
      雖然避免了編程的麻煩,但電路復雜,所用器件較多,靈活性差,測量精度低,現在已較少使用。

    2)可編程邏輯控制器(PLC)  
      應用廣泛,它能夠非常方便地集成到工業控制系統中。其速度快,體積小,可靠性和精度都較好,在設計中可采用PLC對硬件進行控制,但是用PLC實現價格相對昂貴,因而成本過高。    

    3)采用CPLD或FPGA實現
      應用目前廣泛應用的VHDL硬件電路描述語言,實現電阻,電容,電感測試儀的設計,利用MAXPLUSII集成開發環境進行綜合、仿真,并下載到CPLD或FPGA可編程邏輯器件中,完成系統的控制作用。但相對而言規模大,結構復雜。

    4)利用振蕩電路與單片機結合
      利用555多諧振蕩電路將電阻,電容參數轉化為頻率,而電感則是根據電容三點式電路也轉化為頻率,這樣就能夠把模擬量近似的轉換為數字量,而頻率f是單片機很容易處理的數字量,一方面測量精度高,另一方面便于使儀表實現自動化,而且單片機構成的應用系統有較大的可靠性。系統擴展、系統配置靈活。容易構成各種規模的應用系統,且應用系統有較高的軟、硬件利用系數。單片機具有可編程性,硬件的功能描述可完全在軟件上實現,而且設計時間短,成本低,可靠性高。

    綜上所述,利用振蕩電路與單片機結合實現電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行,節約成本。所以,本次設計選定以單片機為核心來進行。

    系統的原理框圖

    本設計中,考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性
    高等特點,擬采用MCS - 51系列的單片機為核心來實現電阻、電容、電感測試儀的控制。系統分四大部分:測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過P1.3和P1.4向模擬開關送兩位地址信號,取得相應的振蕩頻率,然后根據所測頻率判斷是否轉換量程,或者是把數據進行處理后,得出相應的參數值。系統設計框圖如圖2-1如下所示。

    框圖各部分說明如下:
    1)控制部分:本設計以單片機為核心,采用89C51單片機,利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統,定時/計數器等。液晶顯示屏1602。鍵盤:本設計中有Sr,Sc,SL三個按鍵,可靈活控制不同測量參數的切換,實現一鍵測量。
    2)通道選擇:本設計通過開關選擇輸入到單片機中,單片機通過信號判斷相應顯示。
    3)測量電路:RC震蕩電路是利用555振蕩電路實現被測電阻和被測電容頻率化。電容三點式振蕩電路是利用電容三點式振蕩電路實現被測電感參數頻率化。 

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