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湖北师学院
课程设计
课 程 单片机
题 目 电容、电阻参数单片机测试系统的设计
院 系 机电与控制工程学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
任务书
设计1,由于该CPU具有丰富的I/O 口和丰富 的时基信号，为本设计提供了极大的方便，其中可以利用I/O 口置高低电平来实现量程 的转换，由于单片机89C51的定时器可以通过外部时钟源来计数，本设计便可以将 555 电路产生的频率作为89C51的定时器的时钟源，这样就很容易得到被测R/C对应产生的 频率。而且89C51具有语音处理功能，本设计在显示的基础上还可以加入语音播报， 使
得整个测量过程更加智能化。同时89C51还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软 件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。
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系统分三大部分：测量电路、通道选择和控制电路，如下图所示
测量电路
量程切换
图1通道选
霍设计框图
控制部分
fO
多路选
喙各部分说明如下荡电路侖_+
1）控制部分:I本振设计以单片机为核心 以及所具备的中断系统，定时/计数器和LED显示功能等。 盏电:源指示灯，采用红色的电路LED以共阳 显示：本设计中有 俯个74HCo2'2个7
、择开采用
测量频率
89C51 单
+机，利
lE片灯:
＞二极管指示
用其管脚的特殊功
操作也简单。数码管
连接idr直观易懂，操
1个280?驱动，采
! -
成动态显示部分，降低功耗。键盘：本设计中有 Sr，Sc, SL三个按键，可灵活控制不
同测量参数的切换，实现一键测量。
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用共阳极方播报连接构
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通道选择：本设计通过单片机控制CD4052模拟开关来控制被测频率的自动选择
测量电路：RC震荡电路是利用555振荡电路实现被测电阻和被测电容频率化。
电容二点式振荡电路是利用电容二点式振荡电路实现被测电感参数频率化。通过 片机的10 口自动识别量程切换，实现自动测量。
51单
555接成多谐振荡器的形式，
其振汤周期为：
Ti ti
t2 (ln2)(R R2) * C1 (l门2)只2*&
(1)
得出:
(2)
1
(In 丽 2Rx)O
即:
Rx
1
(In 2)Ci*
Ri]/2
(3)
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555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：
Ti ti t2 (In 2)(Ri R2)*Cx (In2)R2*Cx (4)
得出:
(5)
i
3(ln 2)/ R, * Cx
即:
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Cx
i
3(ln 2)Ri* fx
(6)
电路的工作原理
555定时器简介
555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适
用围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器， 以
及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产 生与变换、测量与控制等方面。
555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路 ，其部结构如图2
所示。
图2 定时器部结构
它由分压器、比较器、基本 R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个 5KQ的等值电阻串联而成。分压器为比较器 A、A2提供参考电压，比较器A1的参考电 压为2Vcc，加在同相输入端，比较器的 A2参考电压为-Vcc，加在反相输入端。比较
3 3
器由两个结构相同的集成运放 A-、A2组成。高电平触发信号加在 A的反相输入端，与 同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本 R--S触发器-端的输入信号；低电平
触发信号加在A2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S
触发器Sd端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器的 A-、A2输出端控制。