单片机RLC测量仪参考论文 - 图文(4)

2019-04-08 20:20

3.4 电容测量模块

图3-6 电容测量模块电路

电容的测量原理与电阻的测量原理基本一致,将555接成多谐振荡器的形式,其振荡周期为:

T=T1+T2=ln2*(R14+R15)*CX+(ln2) R15*CX (3-7)

得出:

f=

1 (3-8)

0.693*C(R?2R)X14151 (3-9)

0.693*f(R?2R)1415则有: CX? 其中R14、R15为已知量,f可由电容测试模块产生,则可以求待测电容CX。

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3.5 电感测量模块

图3-7 电感测量模块电路

本设计电感的测量运用的是电容三点式振荡电路原理,电容三点式振荡电路相对于上文提到的多谐振荡器原理而言显得稍微复杂,此震荡电路主要部分即为电容和电感组成的回路,如图3-7是本设计的电感测量模块电路图,其振荡频率为:

f?12?LxC

(3-10)

由图3-7可知,其中

C?C1C2C1?C2

(3-11)

根据上式可得到:

Lx?1 224πfC(3-12)

其中C可求,f可由电感测量模块求出,LX即可由公式(3-12)求出。

3.6 多路选择开关

测试电路分三个部分,一个部分对应一种元器件的测量。测量电阻时必须将电阻测试电路部分接入系统中才能实现测试功能,同样的测量其他两种元器件也要求接入相对应的测试

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电路,即所测元件与所选测试电路必须匹配。这就需要在电路中加入功能选择按键,完成测试电路接入系统的匹配工作。一般提到选择电路,大多数人都会联想到继电器。继电器的应用在当今社会是非常广泛的,这足以证明其优点繁多,然而本设计却不用继电器来完成电路的选择工作。因为相对于CD4052,继电器的体积就显得很大,不适于总体设计体积小的要求,因此CD4052[11]成为本设计的佳选。CD4052是差分四通道数字控制模拟开关器件,能通过单片机控制其开关功能。表3-1为单片机与CD4052之间的多路选择开关控制表,即单片机中设置的高低电平和与其所选的测量电路。

表3-1 多路选择开关控制 P2.0 P2.1 测量类别 0 0 1 1 0 1 0 1 X0-L X1-R X2-C *

具体选择原理过程可以描述为:测量电感时,按下L按键,主芯片P2.0,P2.1两个口置0,CD4052接收到指令即自动选择电感测试电路,此时电感测试电路即接入整个系统电路中,也就完成电感测试电路接入系统的匹配工作;测量电阻时,按下R按键,主芯片P2.0置0,P2.1置1,CD4052接收到指令即自动选择电阻测试电路,完成电阻测试电路接入系统的匹配工作,测量电容时的按键选择原理也是如此。

多路选择开关硬件电路如图3-8所示:

图3-8 多路选择开关

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3.7 LCD12864液晶显示模块

图3-9 LCD12864液晶显示

本设计LCD12864选用串行通信[12],主芯片上的P0.0,P0.1,P0.2口与LCD的4、5、6脚连接,完成相应的指令和数据的传输。

LCD12864模块引脚说明如表3-1所示:

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表3-1 LCD12864模块引脚说明

引脚 1 2 3 4 名称 VSS VDD VO RS 方向 - - - 0 说明 GND(0V) +5V Supply voltage H:数据 L:指令 引脚 6 15 17 19 名称 E PSB /RST LEDA 方向 0 0 0 - 说明 Enable Signal H:并行 L:串行 (注释1) RESET:低电平有效(注释2) 背光源正极(+5V) (注释3) 背光源负极(0V) (注释3) 5 R/W 0 H:Read L:Write 20 LEDK - LCD12864有串行接线方式和并行接线方式,本设计使用串行接线方式。

电路本身需要一个稳定的电源环境才能保证仪器测量的精确度,因此本设计以LM7805为基础构建稳压电路[13],为整个电路提供稳定的5V电源。电路如图3-11所示:

图3-11 稳压电路

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