简易电阻、电容和电感电阻电容测试仪 报告

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31简易数字电阻、电容、电感测量仪
简易数字电阻、电容、电感测量仪;摘要:本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机M;关键字:MSP430F149单片机;电阻测量;电;Abstact:ThissystemusesTI;Keywords:MSP430F149Micro;目录;1引言.....................;2方案论证...................;2.1总体方案描述..
简易数字电阻、电容、电感测量仪 摘要:
本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和LM311、LM334对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以锂电池自制电源作为各个主要控制芯片输入电源,采用通过测量电阻的电压和电容或者电感的频率利用频率比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果,运用自校准电路提高测量精度,同时用差压法,消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明,本系统性能稳定,测量精度高。 关键字:
MSP430F149单片机;电阻测量;电容测量;电感测量 Abstact: This system uses TI's 16-bit ultra-low power microcontroller MSP430F149 and LM311, LM334 on resistance, capacitance and inductance parameters of measurement. The self-power lithium battery system control chip as the major input power, using the voltage by measuring the resistance and capacitance or inductance of the frequency of use of the frequency ratio method of calculating projected resistance, capacitance or inductance. MSP430F149 MCU using measurements and calculations, the use of self-calibration circuit to improve the measurement accuracy, with the differential pressure method to eliminate the power fluctuations on the results. 12864 measured using real-time display LCD module. Experimental results show that the system is stable and high precision. Keywords: MSP430F149 M Re Cap Inductance measurement
目录1 引言 ....................................................................................................................................... 22 方案论证 ............................................................................................................................... 22.1总体方案描述 ................................................................................................................. 22.2微处理器模块 ................................................................................................................. 32.3电阻测量部分 ................................................................................................................. 32.4电容和电感部分(和电桥方案对比) ......................................................................... 42.5信号调理部分 ................................................................................................................. 62.6按键和液晶显示部分 ..................................................................................................... 73 系统硬件、软件的实现 ....................................................................................................... 73.1硬件部分的实现 ............................................................................................................. 73.1.1微处理器(MCU)电路 ......................................................................................... 73.1.2电阻测量模块 .......................................................................................................... 83.1.3电容电感测量模块 .................................................................................................. 93.1.4
LCD液晶显示和按键模块 .................................................................................. 93.1.5信号调理模块 ........................................................................................................ 103.1.6电源模块 ................................................................................................................ 103.2软件实现(软件框图) ............................................................................................... 114 系统测试 ............................................................................................................................. 124.1主要测试用的仪器 ....................................................................................................... 124.2指标测试结果 ............................................................................................................... 135 附录 ..................................................................................................................................... 14 1 引言高精度低功耗的手持数字式简易测量设备被我们越来越多的使用到学习和生产当中。随着电子技术的发展,对设备的测量范围、工作时间、稳定度以及便携度提出了越来越高的要求。简易数字式电阻、电容、电感测量仪就是在这样的一个大的前提下开发出来的。首先,本设计使用的是TI的MSP430F149单片机,其具有极低的功耗,其次我们选用其他外围器件都是根据低功耗设计。12864液晶的显示界面友好美观。本系统的工作稳定,测量精度高。2 方案论证2.1总体方案描述设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪,由测量对象、测量仪、LCD显示和自制电源组成。系统模块划分如下图所示: 图2-1系统方案描述 220V图2-2电源方案描述2.2微处理器模块 方案一:使用C使用C单片机作为系统的控制核心。单片机具有体积小,片上资源丰富,使用灵活,易于人机对话,有较强的指令寻址和运算功能等优点,但是该单片机体积较大,功耗较高。方案二:使用MSP430F149使用MSP430F149单片机作为系统的控制核心。MSP430F149具有体积小,片上资源丰富和I/O口多可复用的优点,最重要的是MSP430F149具有超低的功耗,这是其他控制器不可比拟的优势。在此系统中,我们经过细致的思考,最终选择了MSP430F149作为整个控制系统的控制核心,其一是它比C更适合出现在此系统中,但最重要的一点是MSP430F149比C具有更低的功耗,符合我们的设计初衷,所以我们选择了方案二。 2.3电阻测量部分 方案一:交流电桥测量法交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同,电源使用交流电,四臂的阻抗Z1、Z2、Z3、Z4,可以用电阻、电感、电容或其他组合,电桥平衡的条件是 (2.3.1) 此条件显示交流电桥不同于直流电桥:首先条件有两个,因此,需要调节两个参数才能使电桥平衡;其次,阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥,但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。方案二:LM334恒流源测量法该方法是给待测电阻提供一个恒定电流,利用单片机的AD采集其两端的电压来确定其电阻值。此种方法简单易行,但是由于电阻变化范围是10Ω~10MΩ,电压变化范围太大,而单片机AD 输入范围有限,所以至少需要六个挡才能实现要求的指标。方案三:使用VFC32压频变换法该方法的基本原理是将电阻的变化变成0~10V电压的变化,然后控制压频变换芯片产生线性变化的频率值,单片机通过采集频率值来计算电阻大小。该方法电路简单,频率稳定,只需要两个档位即可完成要求范围内电阻值的测量。
经过讨论,我们选择了方案三作为我们测量电阻的方案。2.4电容和电感部分(和电桥方案对比)方案一:台式数字万用中的L、C的测量L、C的数字化测量方法,首先利用正弦信号在被测阻抗的两端产生交流电压,然后通过实部和虚部的分离,最后利用电压的数字化测量来实现。 图2-2 电感―电压变换器 考虑到电容器常用的等效电路形式,电容―电压变换时,电容采取并联形式。 图2.3所示为它的阻抗电流变换部分。 图2-3 电容―电压变换器 方案二:LM311组成的LC震荡器本机的核心电路是一个由LM311组成的LC震荡器。测量的原理是由单片机 测量LC震荡回路的频率,然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感量。为了提高测量的精度,本机采用了以一个已知的标准电容频率再计算电感电容的方法。为基准,测量振荡器由一个1000pF的聚苯乙烯电容和一个20pF的包含各类专业文献、外语学习资料、中学教育、生活休闲娱乐、应用写作文书、高等教育、专业论文、31简易数字电阻、电容、电感测量仪等内容。 
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凌阳单片机课程设计指导
作者:黄智伟
出版:北京航空航天大学出版社
凌阳单片机课程设计指导《凌阳单片机课程设计指导》根据单片机课程设计的要求与特点,为训练大学生单片机系统设计与应用的能力,精心挑选了单片机在智能家居、仪器仪表、数据采集与控制、语音处理、运动控制、无线发射与接收控制、信号源、放大器以及电源电路等方面应用的70多个设计课题,所选设计课题具有一定的典型性、实用性和趣味性。《凌阳单片机课程设计指导》系统地介绍了单片机课程设计的任务与要求、教学内容与方法,单片机硬件电路基础以及课题的设计要求、系统方案、软件设计等内容。  《凌阳单片机课程设计指导》内容丰富实用,叙述简洁清晰,实践性强,突出对系统设计的指导,注重训练学生在单片机应用系统的设计与制作等方面的实际动手能力。  《凌阳单片机课程设计指导》可作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制类等专业大学生单片机课程设计、毕业设计的指导教材,或作为大学生电子设计竞赛的参考用书,也可作为工程技术人员进行单片机产品设计与开发的参考用书。第1章 单片机课程设计概论1.1 单片机课程设计的任务与要求11.1.1 单片机课程设计的任务11.1.2 单片机课程设计的要求21.2 单片机课程设计的教学内容21.2.1 布置课程设计任务21.2.2 数字/模拟子系统(电路)设计指导31.2.3 单片机系统设计指导41.2.4 课程设计总结报告写作指导51.3 单片机课程设计的教学方法141.3.1 教为主导,学为主体141.3.2 自由选题,独立完成14第2章 单片机课程设计硬件基础2.1 SPCE061A最小系统 162.1.1 SPCE061A单片机简介162.1.2 SPCE061A开发板172.1.3 μ’nSPTM集成开发环境222.2 SPLC501液晶显示模组222.2.1 SPLC501液晶显示模组的基本参数和结构222.2.2 SPLC501驱动控制器芯片242.2.3 液晶显示器242.2.4 SPLC501液晶显示模组与SPCE061板的连接252.2.5 LCD显示驱动程序252.2.6 DM Tool 字模提取工具262.3 SPLC701B液晶模组272.3.1 SPLC701B液晶模组的主要特性与参数272.3.2 SPLC701B液晶模组电路282.3.3 SPLC701B液晶模组的驱动程序312.4 LED数码管和键盘模组322.4.1 LED数码管和键盘模组的基本特性与参数322.4.2 LED数码管和键盘模组电路332.4.3 LED数码管和键盘模组与SPCE061A板的连接362.5 USB/UART转换口模组372.5.1 USB/UART转换口模组的基本特性与参数372.5.2 USB/UART转换口模组电路372.6 USB模组392.6.1 USB模组的基本特性与参数392.6.2 USB模组电路392.6.3 USB接口模组与SPCE061A板的连接412.7 烧写器模组412.7.1 烧写器模组的基本特性与参数412.7.2 烧写器模组电路422.7.3 烧写器模组与SPCE061A板的连接442.8 传感器模组442.8.1 传感器模组的基本特性与参数442.8.2 传感器模组电路452.8.3 传感器模组的驱动程序472.9 红外测温模组472.9.1 红外测温模组的基本特性与参数472.9.2 红外测温模组与SPCE061A板的连接482.10 图像识别Eagle模组492.10.1 图像识别Eagle模组的主要特性与参数492.10.2 图像识别Eagle模组电路502.11 超声波测距模组532.11.1 超声波测距模组的系统结构532.11.2 超声波测距模组电路542.11.3 超声波测距原理562.12 SPGT62C19B电机控制模组572.12.1 SPGT62C19B电机控制模组的主要特性与参数572.12.2 SPGT62C19B电机控制模组的部件与电路592.12.3 SPGT62C19B电机控制模组的驱动程序662.13 交通灯模组672.13.1 交通灯模组的基本特性与参数672.13.2 交通灯模组电路682.13.3 交通灯模组与SPCE061A板的连接702.14 模拟交通灯模组712.14.1 模拟交通灯控制板的基本参数和结构712.14.2 模拟交通灯控制板电路722.15 四轮小车控制模组752.15.1 四轮小车结构752.15.2 四轮小车控制板电路752.16 SPRF2716无线通信模块782.16.1 SPRF2716无线通信模块的主要特性与参数782.16.2 SPRF2716无线通信模块电路792.16.3 SPRF2716无线通信模块应用812.17 SD卡模组852.17.1 SD卡模组的功能简介与结构852.17.2 SD卡模组电路862.17.3 SD卡模组与单片机的接口872.18 以太网控制模组882.18.1 以太网控制模组的基本特性与参数882.18.2 以太网控制模组电路892.19 机器人942.19.1 机器人的基本特性与参数942.19.2 机器人驱动电路942.20 多路模拟开关转接板95第3章 智能家居应用类课题3.1 人体耳温枪973.1.1 人体耳温枪的设计要求973.1.2 人体耳温枪的系统方案973.1.3 人体耳温枪的软件设计983.2 语音识别机器人1003.2.1 语音识别机器人的设计要求1003.2.2 语音识别机器人的系统方案1013.2.3 语音识别算法简介1013.2.4 语音识别机器人的软件设计1023.3 数字电子钟1043.3.1 数字电子钟的设计要求1043.3.2 数字电子钟的设计方案1053.3.3 数字电子钟的软件设计1053.4 带音效的手机贪吃蛇游戏系统1063.4.1 带音效的手机贪吃蛇游戏系统的设计要求1063.4.2 带音效的手机贪吃蛇游戏系统的设计方案1073.4.3 带音效的手机贪吃蛇游戏系统的软件设计1073.5 房间分布式管理计热表1103.5.1 房间分布式管理计热表的设计要求1103.5.2 房间分布式管理计热表的系统方案1113.6 家居环境测试仪1123.6.1 家居环境测试仪的设计要求1123.6.2 家居环境测试仪的系统方案1123.6.3 家居环境测试仪的软件设计1133.7 语音拨号手机通讯录1143.7.1 语音拨号手机通讯录的设计要求1143.7.2 语音拨号手机通讯录的系统方案1143.7.3 语音拨号手机通讯录的软件设计1143.8 智能化住宅小区联网报警系统1163.8.1 智能化住宅小区联网报警系统的设计要求1163.8.2 智能化住宅小区联网报警系统的系统方案1163.9 电话远程控制家用电器系统1173.9.1 电话远程控制家用电器系统的设计要求1173.9.2 电话远程控制家用电器系统的系统方案1183.10 家用电子秤控制系统1183.10.1 家用电子秤控制系统的设计要求1183.10.2 家用电子秤控制系统的系统方案1193.11 电话来电显示器1193.11.1 电话来电显示器的设计要求1193.11.2 电话来电显示器的系统方案1203.12 可编程门铃对讲系统1203.12.1可编程门铃对讲系统的设计要求1203.12.2 可编程门铃对讲系统的系统方案1213.13 智能电子书1213.13.1 智能电子书的设计要求1213.13.2 智能电子书的系统方案1223.14 自动拨号器1223.14.1 自动拨号器的设计要求1223.14.2 自动拨号器的系统方案1233.15 多功能窗1233.15.1 多功能窗的设计要求1233.15.2 多功能窗的系统方案1243.16 智能客房控制器1243.16.1 智能客房控制器的设计要求1243.16.2 智能客房控制器的系统方案1253.17 红外感应泵液器1253.17.1 红外感应泵液器的设计要求1253.17.2 红外感应泵液器的系统方案1263.18 语音电视遥控器1263.18.1 语音电视遥控器的设计要求1263.18.2 语音电视遥控器的系统方案1273.19 智能家居以太网通信控制系统1273.19.1 智能家居以太网通信控制系统的设计要求1273.19.2 智能家居以太网通信控制系统的系统方案1283.20 智能红外电风扇遥控器1293.20.1 智能红外电风扇遥控器的设计要求1293.20.2 智能红外电风扇遥控器的系统方案129第4章 仪器仪表类课题4.1 通用型集成运放综合参数测试仪1304.1.1 通用型集成运放综合参数测试仪的设计要求1304.1.2 通用型集成运放综合参数测试仪的系统方案1334.1.3 通用型集成运放综合参数测试仪的软件设计1334.2 简易电阻电容和电感测试仪1344.2.1 简易电阻电容和电感测试仪的设计要求1344.2.2 简易电阻电容和电感测试仪的系统方案1344.2.3 简易电阻电容和电感测试仪的软件设计1354.3 简易逻辑分析仪1354.3.1 简易逻辑分析仪的设计要求1354.3.2 简易逻辑分析仪的系统方案1374.3.3 简易逻辑分析仪的软件设计1384.4 简易频谱分析仪1404.4.1 简易频谱分析仪的设计要求1404.4.2 简易频谱分析仪的系统方案1404.4.3 简易频谱分析仪的软件设计1414.5 简易数字存储示波器1424.5.1 简易数字存储示波器的设计要求1424.5.2 简易数字存储示波器的系统方案1424.5.3 简易数字存储示波器的软件设计1444.6 简易数字频率计1454.6.1 简易数字频率计的设计要求1454.6.2 简易数字频率计的系统方案1454.6.3 简易数字频率计的软件设计1464.7 数字式工频有效值多用表1474.7.1 数字式工频有效值多用表的设计要求1474.7.2 数字式工频有效值多用表的系统方案1484.7.3 数字式工频有效值多用表的软件设计1494.8 低频数字式相位测量仪1504.8.1 低频数字式相位测量仪的设计要求1504.8.2 低频数字式相位测量仪的系统方案1514.8.3 低频数字式相位测量仪的软件设计1524.9 数字式频率特性测试仪1534.9.1 数字式频率特性测试仪的设计要求1534.9.2 数字式频率特性测试仪的系统方案1534.10 频率特性测试仪1554.10.1 频率特性测试仪的设计要求1554.10.2 频率特性测试仪的系统方案1554.10.3 频率特性测试仪的软件设计1594.11 数字万用表1604.11.1 数字万用表的设计要求1604.11.2 数字万用表的系统方案1614.12 超声波测距仪1624.12.1 超声波测距仪的设计要求1624.12.2 超声波测距仪的系统方案1624.13 电能计量无线抄表系统1634.13.1 电能计量无线抄表系统的设计要求1634.13.2 电能计量无线抄表系统的系统方案1634.14 非接触式IC卡预付费电度表1644.14.1 非接触式IC卡预付费电度表的设计要求1644.14.2 非接触式IC卡预付费电度表的系统方案1644.15 基于公用电话网的智能自来水抄表系统1654.15.1 基于公用电话网的智能自来水抄表系统的设计要求1654.15.2 基于公用电话网的智能自来水抄表系统的系统方案1654.16 酒精浓度检测仪1664.16.1 酒精浓度检测仪的设计要求1664.16.2 酒精浓度检测仪的系统方案166第5章 数据采集与控制类课题5.1 多路数据采集系统1685.1.1 多路数据采集系统的设计要求1685.1.2 多路数据采集系统的系统方案1695.1.3 多路数据采集系统的软件设计1695.2 实时数据采集系统1715.2.1 实时数据采集系统的设计要求1715.2.2 实时数据采集系统的系统方案1715.3 数据采集系统1715.3.1 数据采集系统的设计要求1715.3.2 数据采集系统的系统方案1725.3.3 数据采集系统的软件设计1725.4 红外通信接口1745.4.1 红外通信接口的设计要求1745.4.2 红外通信接口的系统方案1745.5 水温控制系统1755.5.1 水温控制系统的设计要求1755.5.2 水温控制系统的系统方案1765.5.3 水温控制系统的软件设计1765.6 液体点滴速度监控装置1775.6.1 液体点滴速度监控装置的设计要求1775.6.2 液体点滴速度监控装置的系统方案1785.6.3 液体点滴速度监控装置的软件设计1785.7 熨烫系统控制器1815.7.1 熨烫系统控制器的设计要求1815.7.2 熨烫系统控制器的系统方案1825.8 粮库数字测控系统1825.8.1 粮库数字测控系统的设计要求1825.8.2 粮库数字测控系统的系统方案1835.9 鸡舍温度控制系统1845.9.1 鸡舍温度控制系统的设计要求1845.9.2 鸡舍温度控制系统的系统方案1845.10 水质自动监控系统1855.10.1 水质自动监控系统的设计要求1855.10.2 水质自动监控系统的系统方案185第6章 语音处理类课题6.1 音乐播放器1866.1.1 音乐播放器的设计要求1866.1.2 音乐播放器的系统方案1866.1.3 音乐播放器的软件设计1876.2 SD卡语音存储系统1886.2.1 SD卡语音存储系统的设计要求1886.2.2 SD卡语音存储系统的系统方案1896.2.3 SD卡语音存储系统的软件设计1896.3 数字化语音存储与回放系统1926.3.1 数字化语音存储与回放系统的设计要求1926.3.2 数字化语音存储与回放系统的系统方案1936.3.3 数字化语音存储与回放系统的软件设计1936.4 大容量语音记录仪1956.4.1 大容量语音记录仪的设计要求1956.4.2 大容量语音记录仪的系统方案1966.5 数字存储式自动应答录音系统1966.5.1 数字存储式自动应答录音系统的设计要求1966.5.2 数字存储式自动应答录音系统的系统方案1976.6 全自动商品语音介绍机1976.6.1 全自动商品语音介绍机的设计要求1976.6.2 全自动商品语音介绍机的系统方案1986.7 数码录音笔1986.7.1 数码录音笔的设计要求1986.7.2 数码录音笔的系统方案1996.8 数字语音记录仪的电话接口1996.8.1 数字语音记录仪的电话接口的设计要求1996.8.2 数字语音记录仪的电话接口的系统方案200第7章 运动控制类课题7.1 语音控制小车2017.1.1 语音控制小车的设计要求2017.1.2 语音控制小车的系统方案2017.1.3 语音控制小车的软件设计2027.2 自动往返电动小汽车2037.2.1 自动往返电动小汽车的设计要求2037.2.2 自动往返电动小汽车的系统方案2047.2.3 自动往返电动小汽车的软件设计2047.3 简易智能电动车2077.3.1 简易智能电动车的设计要求2077.3.2 简易智能电动车的系统方案2087.3.3 简易智能电动车的软件设计2107.4 超声波倒车雷达2117.4.1 超声波倒车雷达的设计要求2117.4.2 超声波倒车雷达的系统方案2127.4.3 超声波倒车雷达的软件设计2127.5 出租车计价器2177.5.1 出租车计价器的设计要求2177.5.2 出租车计价器的系统方案2177.5.3 出租车计价器的软件设计2177.6 公交车报站器2207.6.1 公交车报站器的设计要求2207.6.2 公交车报站器的系统方案2227.6.3 公交车报站器的软件设计2227.7 交通灯控制系统2247.7.1 交通灯控制系统的设计要求2247.7.2 交通灯控制系统的系统方案2257.7.3 交通灯控制系统的软件设计2257.8 悬挂运动控制系统2277.8.1 悬挂运动控制系统的设计要求2277.8.2 悬挂运动控制系统的系统方案2287.8.3 悬挂运动控制系统的软件设计2297.9 直流电机控制系统2337.9.1 直流电机控制系统的设计要求2337.9.2 直流电机控制系统的系统方案2347.9.3 直流电机控制系统的软件设计234第8章 无线发射与接收控制类课题8.1 单工无线呼叫系统2368.1.1 单工无线呼叫系统的设计要求2368.1.2 单工无线呼叫系统的系统方案2378.1.3 单工无线呼叫系统的软件设计2388.2 调幅广播收音机2398.2.1 调幅广播收音机的设计要求2398.2.2 调幅广播收音机的系统方案2408.2.3 调幅广播收音机的软件设计2408.3 调频收音机 2408.3.1 调频收音机的设计要求2408.3.2 调频收音机的系统方案2418.3.3 调频收音机的软件设计2428.4 短波调频接收机2438.4.1 短波调频接收机的设计要求2438.4.2 短波调频接收机的系统方案2438.4.3 短波调频接收机的软件设计2448.5 简易无线电遥控系统2458.5.1简易无线电遥控系统的设计要求2458.5.2 简易无线电遥控系统的系统方案245第9章 信号源、放大器和电源类课题9.1 正弦信号发生器2469.1.1 正弦信号发生器的设计要求2469.1.2 正弦信号发生器的系统方案2479.1.3 正弦信号发生器的软件设计2479.2 波形发生器2489.2.1 波形发生器的设计要求2489.2.2 波形发生器的系统方案2499.2.3 波形发生器的软件设计2509.3 实用信号源2529.3.1 实用信号源的设计要求2529.3.2 实用信号源的系统方案2529.3.3 实用信号源的软件设计2539.4 电压控制LC振荡器2549.4.1 电压控制LC振荡器的设计要求2549.4.2 电压控制LC振荡器的系统方案2559.4.3 电压控制LC振荡器的软件设计2559.5 函数发生器2569.5.1 函数发生器的设计要求2569.5.2 函数发生器的系统方案2569.6 宽带放大器2579.6.1 宽带放大器的设计要求2579.6.2 宽带放大器的系统方案2579.6.3 宽带放大器的软件设计2589.7 高效音频功率放大器2589.7.1 高效音频功率放大器的设计要求2589.7.2 高效音频功率放大器的系统方案2609.7.3 高效音频功率放大器的软件设计2609.8 测量放大器2619.8.1 测量放大器的设计要求2619.8.2 测量放大器的系统方案2629.8.3 测量放大器的软件设计2629.9 简易数控直流电源2639.9.1 简易数控直流电源的设计要求2639.9.2 简易数控直流电源的系统方案2639.9.3 简易数控直流电源的软件设计264参考文献266
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