数字式电参数测试仪设计报告(附带电路图)
数字集成电路参数测试仪报告(精)
重庆大学本科学生课程设计指导教师评定成绩表说明：1、学院、专业、年级均填全称。
2、本表除评语、成绩和签名外均可采用计算机打印。
重庆大学本科学生课程设计任务书说明：1、学院、专业、年级均填全称。
2、本表除签名外均可采用计算机打印。
本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。
目录一、设计目的 (5)二、设计要求 (5)三、方案设计与论证比较 (5)四、硬件设计 (6)4.1、DA 模块 THS5651工作原理及电路设计4.2、放大模块14.3、ADC0809工作原理及电路设计4.4、Iil 模块4.5、Iol 模块4.6、12864模块五、软件设计.....................................5.1、数值显示模块5.1.1、分频模块5.1.2 十位数据波形发生模块5.1.3 去抖模块5.1.4 文本显示模块5.1.5 按键切换模块5.1.6 ADC0809驱动模块5.2 图形显示模块5.2.1 输入输出电压采样模块5.2.2 输入输出电压数据转换模块5.2.3 显示模块5.2.4 波形显示的整体电路六、系统功能测试及结果..............................6.1测试方法6.1.1 Vol,Voh,Vil,Vih的测试方法6.1.2Vil的测试方法6.1.3Vol的测试方法6.2测试结果6.3测试精度分析七、设计过程总结与体会........................... 参考文献........................................ 附件一系统电路图：附件二元器件清单：附件三一、设计目的在当今社会中，电子技术发展迅速，数字集成电路的应用广泛，而74系列逻辑芯片在数字电路中又有着非常广泛的应用，因而数字电路设计中必须要求所用的数字电路芯片逻辑功能完整，但在数字电路芯片测试中又有很多不便，实际测试较繁琐。
针对上述需要，我们针对常用的74系列逻辑芯片设计了一种数字电路芯片测试仪，用来检测常用74系列芯片的型号和逻辑功能的好坏，从而给数字电路的设计、制作带来方便。
数字式电阻测试仪课程设计报告(1)
_本科课程设计专用封面设计题目： 所修课程名称： 电子技术课程设计 修课程时间： 2010 年 12 月 18 日至 12 月 30 日 完成设计日期： 2010 年 12 月 30 日 评阅成绩： 评阅意见：____工____学院__2008__级__电气工程及其自动化__专业 姓名_________ 学号________________………………………………（装）………………………………（订）………………………………（线）………………………………评阅教师签名：年月日目录一、摘要关键字设计要求 (3)二、正文第一章系统概述一、设计思路................................................... (4)二、设计方案的分析与选择 (4)三、系统框图及工作原理 (5)第二章单元电路设计与分析一、555单脉冲的产生 (7)二、晶振多频震荡的产生 (8)三、单频和多频相与 (10)四、cd74192计数器计数 (11)五、数码显示管显示 (12)第三章系统综述、总电路图一、整体电路图................................................... (14)二、系统综述................................................... . (14)第四章结束语一、收获和体会................................................... (16)二、缺点和改进................................................... (16)参考文献................................................... . (17)元器件明细表及附图................................................... .. (17)鸣谢................................................... (21)四、教师评语................................................... .. (22)数字式电阻测试仪摘要：数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。
A数字电参数测试仪
数字式电参数测试仪
一、任务
设计并制作一台用单5V直流电源供电，能测量电阻、直流电压、直流电流、频率等电参数的数字式测试仪。
单5V直流电源自备。
二、要求
1、基本要求
（1）电阻测量范围：10Ω～100KΩ，相对误差<2%；
（2）电流测量范围：100µA～10mA（电流源开路电压为10V），相对误差<2%；（3）电压测量范围：100mV～10V，相对误差<2%；
（4）频率测量范围：100Hz～10kHz，相对误差<0.1%，输入信号为50mV的正弦交流信号；
（5）显示刷新周期≤2s；
（6）使用单5V直流电源供电。
允许使用小于5V的单直流电源供电，要求线路板上留出5V直流电源电压测试接口。
2、发挥部分
（1）电阻测量范围：10Ω～1MΩ，相对误差<0.3%；
（2）电流测量范围：100µA～10mA（电流源开路电压为10V），相对误差<0.2%；（3）电压测量范围：100mV～10V，相对误差<0.1%；
（4）频率测量范围：10HZ～100kHZ，相对误差<0.01%，输入信号为50mV的正弦交流信号；
（5）整机工作电流≤10mA。
要求线路板上留出负载电流测试接口；
（6）其它。
三、评分标准。
简易数字式电容测试仪的设计
目录一. 设计要求 (2)二. 方案选择及电路的工作原理 (2)三. 单元电路设计计算与元器件的选择 (2)四. 设计的具体实现 (3)1. 系统概述 (3)2. 单元电路设计、仿真与分析 (6)a. 单稳态触发器 (6)b. 多谐振荡器 (8)c. 计数器 (9)3．电路的安装与调试 (10)五．心得体会及建议 (11)六．附录 (12)七．参考文献 (15)简易数字式电容测试仪设计报告一. 设计要求设计和实现一个简易数字式电容测试仪――电容表。
（1）．被测电容范围：1000PF(1nF)~10uF(10000nF)；（2）．测试误差<10%；（3）．电容值至少用两位数码管显示。
二. 方案选择及电路的工作原理方案一：首先555多谐振荡电路提供单位标准脉冲(周期T0)，同时给555单稳态电路提供激励。
待测电容接入单稳态电路，由于电路输出信号周期Tw与电容的值Cx成正比，通过计算使得T0正好为Cx = 1000pF时输出周期Tw0。
然后在计数模块中，将Tw信号接入清零端，将T0接入同步信号输入端。
再在寄存器模块中，将Tw信号接入置数端，将计数器的数据接入寄存器。
最后对寄存器的数据进行译码后传入数码管。
方案二：首先取一个555多谐振荡电路提供单位标准脉冲，我们称其输出为UNIT_OUT。
再取一个作为帧率控制的单稳态触发器将UNIT_OUT信号作为输入，其输出为一个单稳态时间为1s的周期信号，称为CON_OUT。
此时我们将这两个输出取或运算后输入另一个用于测量电容的单稳态电路。
如此设置后，仅当UNIT_OUT，CON_OUT均为低电平时，才会触发此电路产生单稳态，其输出称为CX_OUT。
这时我们将UNIT_OUT接入40110计数端，用CON_OUT和UNIT_OUT来控制40110的计数使能和复位端。
这样设置就能让电路实现电路自动计数，并且支持热插拔的功能。
方案选择：方案一的电路在上电后只对电容进行一次测量。
数字式电参数测试仪 (论文)
数字式电参数测试仪（H）高职高专武汉工程大学优点与信息工程学院邮科院校区张杰杜俊陈程摘要本系统的控制为MSP-EXP430G2单片机，8位AD转换芯片TLC549CP是模数转换的桥梁。
本系统分为四个测量模式，分别可测量电压，电流，电阻，和频率。
电压测量范围：100mV～10V，将其分为两个档，分别为100mV~5V，5V~10V，相对误差≤0.1%；电流测量范围：100µA～10mA，将其分为两档，分别为100uA~5mA，5mA~10mA，相对误差≤0.2%；电阻测量范围：100Ω～1MΩ，将其分为四档，分别为100Ω~1kΩ，1kΩ~10kΩ，10kΩ~100kΩ，100kΩ~1MΩ，相对误差≤0.2%；频率测量范围：10Hz～100kHz，相对误差≤0.01%，最小输入信号为50mV的正弦交流信号；系统工作电源可采用自制电源,具有量程自动切换功能，整个系统测量模式采用按键选择，有LCD 显示相应的参数，测量及显示刷新周期≤2秒。
本系统由以上模块构成一台能对电阻、电压、电流和频率的测量构成一部数字式电参数测试仪。
关键字：MSP-EXP430G2 TLC549CP LCD显示电参数测试仪一、系统总体设计方案1.1设计思路测量直流电流和电阻不好直接用A/D将其值测得，就将它们转化为电压，再来用A/D芯片来测得相应的电压，再由单片机计算出它们的值，通过LCD显示出来，当然电压时可以直接由A/D芯片测得的，测量频率，是将一定频率的正弦信号，通过电压比较器，以及整形电路得到同频率的方波，送入单片机，再通过等时间间距测脉冲数法算出原正弦信号的频率，并将其值显示在LCD上。
由于本系统要测四种电参数，于是便用到了两块单刀八置模拟开关CD4051，对按键进行编码，由按键来控制选路，具体编码设定是，按下第一个按键，得到000的三位二进制编码，此时编号为0的一路导通，本次设定的是测电压的电路导通，当按下第二个按键，得到001的三位二进制编码，此时编号为1的一路导通，本次设定的是测电流的电路导通，当按下第三个按键，得到010的三位二进制编码，此时编号为2的一路导通，本次设定的是测电阻的电路导通，当按下第四个按键，得到011的三位二进制编码，此时编号为3的一路导通，本次设定的是测频率的电路导通，这样便实现了四种测量模式的选路测量系统原理框图1.2方案选择与论证1)电流测量方案选择与论证:使电流流过一定值电阻，得到一个电压，通过A/D芯片测得此电压，将此电压送入单片机，由单片机对这个电压进行处理，并由预先设定好的公式算出相应的电流，并送到显示屏将其显示出来。
电子电路设计报告--数字万用表电路设计与制作
电子电路设计报告课题项目：数字万用表电路设计与制作设计目的设计要求设计方案四、电路原理图—附录1五、元器件介绍六、测试报告一一附录2七、问题探讨八、心得与体会九、实物拍照一一附录3一、设计目的利用给定元器件设计一台数字式电压、电阻测量仪，通过原理设计和实物电路的制作掌握数字电路设计的基本方法及电路的焊接技术，同时复习、巩固以往的学习内容，达到灵活应用的目的。
设计完成后在实验室进行自行安装、调试，在该过程中培养从事设计工作的整体概念。
二、设计要求1、利用给定元器件设计一台数字式万用表能够实现不同档位的电阻和交、直流电压的测量2、完成电路原理图的设计及实际电路的焊接调试3、技术指标：量程范围直流电压档：200V、20V、2V交流电压档：200V、20V、2V电阻档：2M、200K、20K、2K显示令三位半数码管显示令过量程令正负值三、设计方案1、整体思路利用MC14433的数模转换功能实现对。
〜2V电压的测量，并通过译码器及数码管进行显示。
利用运算放大电路及分压电阻将不同档位的待测参数转换为基本0~2V之间的电压值，从而利用MC14433进行测量。
原理框图：DC2、电路分块分析1）输入缓冲:构成：由集成运放、电阻和二极管组成电压跟随器作用：输入电阻很大，输出电阻很小，隔绝内外电路局部图：利用MC14433将输入的模拟信号转换为电压值所对应的BCD码，再通过CD4511将BCD码转换为驱动数码管显示对应数字的电平，从而实现对基本电压值的测量。
通过MC1403基准电压芯片及电位器为MC14433提供2V基准电压，同时利用MC1413将MC14433输出的选通高电平转换为控制数码管显示的低电平。
2）电压分压器构成：特定阻值的电阻和跳线作用：利用电阻串联分压将处于不同档位的待测电压转换为0~2V内的基本电压，进而利用基本电压测量电路进行测量。
局部图：电压分压器3)4) AC/DC转换器构成：通过集成运放、电容、二极管和电阻等元器件组成隔直、整流和滤波电路作用原理:利用T1062运算放大器和二极管构成精密半波整流电路，将待测交流信号转换为直流信号，然后利用运算放大电路对整流后的电压值进行放大，使之与交流信号的有效值想对应，之后将转换过的信号输入基本测量电路进行测量。
数字式电参数测试仪的设计报告范本
数字式电参数测试仪的设计报告数字式电参数测试仪的设计报告摘要根据设计任务与要求，该设计的控制部分以STM32f103RBT6单片机为主控芯片，利用其单片机内部自带的12AD模/数转化器读取外部输入的电压值，经最小二乘法处理后，能够使所测的电压值满足设计的要求。
因为经处理后能够得到比较精确的电压值，因此能够将电阻的测量以及电流的测量转换为对电压的测量，然后经过数学公式求出电阻值和电压值。
对于电阻的转换，能够采用串联分压的原理进行转换，同时为了精确度，能够根据所测电阻范围的变化用继电器选择不同的分压阻值，从而提高精确度。
对于电流的测量，能够经过测精度已知电阻两端的电压值的方法，根据欧姆定律求得电流值。
对于频率的测量，由于题目所给的方波的峰值为1V，因此需要经过一个比较器358放大输入方波的峰值，便于单片机的检测，由于单片机内部时钟能够倍频到72MHz，因此经过比较器后的输入信号能够被单片机所采集并测出频率。
对于功率的测量，由于已经测出电阻两端的电压值，因此根据功率计算公式P=U*U/R得到功率值。
关键词：STM32f103RBT6，12位AD转换器，模拟开关，目录一．系统方案1.1控制芯片的选择与比较方案一：STM32单片机STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
STM32f103RBT6有DMA，2个12为ADC（16通道），4个16位定时器，51个可用IO口。
STM32芯片用3.3V供电。
STM32f103RBT6的这些配置安全能够满足该系统的需求。
这些配置无论到哪里都是很不错的，更重要的是其价格较低，为18元左右的零售价。
也是市场上32位单片机的主流。
方案二：STC12C5A60S2单片机STC单片机是51单片机的一种，内部自带8通道的10位ADC，3个16位定时器/计数器，32个可用IO口。
以5V电压供电。
拥有灵巧的8位CPU，而且价格低廉。
课程设计报告简易数字式电容测试仪
《电子技术》课程设计报告题目简易数字式电容测试仪学院（部）电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化班级01学生姓名阿不都热扎克·阿不都拉学号01376 月24 日至7 月 4 日共2 周指导教师（签字）简易数字电容测试仪摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电C。
其输出信号输入容的。
单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x到555定时器构成的多谐振荡器的是能端。
555定时器构成的多谐振荡器产生的信号的频率是1kHZ固定不变的。
通过改变单稳态触发器中与cx串联的电阻的大小可以定量的确定被测电容的容值范围。
因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值。
最终多谐振荡器的振荡容x次数与被测量的电容值呈线性关系。
最后是多谐振荡器次数的数字化，将f*t输入到4543译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
关键词：:电容，555定时器，单稳态触发器，计数器，译码器，LED数码管设计内容要求1 测量电容容量范围为100pF~100μF。
2 应设计3个以上的测量量程。
3 用四位数码管显示测量结果。
4 用红、绿色发光二极管表示单位。
一 、系统概述此简易数字电容测试仪是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。
单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x C 。
当按下“开始”按钮时cx 开始充电，单稳态触发器的输出为“1”，单稳态触发器的输出信号输入到555定时器构成的多谐振荡器的是能端。
555定时器构成的多谐振荡器产生的信号的频率是1kHZ 固定不变的。
当单稳态触发器的输出为“1”时多谐振荡器开始振动74160开始计数。
当cx 充电冲到2/3Vcc 时单稳态触发器的输出为“0”，多谐振荡器停止工作，74160也停止计数。
通过改变单稳态触发器中与cx 串联的电阻的大小可以定量的确定被测电容的容值范围。
数字式电参数测量仪设计实验报告
数字式电参数测试仪一、绪论本文介绍了一种基于高精度恒流源采样技术的新型数字式电参数测试仪，利用微处理器实现对电阻、直流电压、直流电流、频率等电参数的测量，该系统使用单片机AT89C51为核心芯片，通过ADS1100来进行A/D转化，通过LM334来采集恒流源，通过LCD1602来显示测量数据。
并给出了整个系统的总体设计方案，制作了样机，实际测试表明该：数字式电参数测试仪完全满足题目规定的基本要求和发挥部分的要求。
二、系统方案本设计是一种基于高精度恒流源采样技术的新型数字式电参数测试仪，利用微处理器实现对直流电压、直流电流、电阻、频率等电参数的测量，该系统主要通过ADS1110来进行A/D转化，通过LM334来采集恒流源，通过LCD来显示测量数据。
并给出了整个系统的总体设计方案，制作了样机，实际测试表明该：数字式电参数测试仪完全满足题目规定的基本要求和发挥部分的要求。
该系统要求用单5V直流电源供电，能测量电阻、直流电压、直流电流、频率等电参数。
该系统控制系统采用STC89C52单片机，A/D转换采用ADS1100，显示部分采用LCD显示，恒流源采用LM334产生。
该系统设计方案框图如图所示：系统功能框图：主要芯片：OP07C，LM324，ADS1110，MAX232，LM334，LM319，LCD1602，L7805，STC89C52 设计要求电阻测量范围（10Ω~1MΩ）相对误差<0.3%电流测量范围（100μA~10mA）相对误差<0.2%电压测量范围（100mV~10V）相对误差<0.1%频率测量范围（10Hz~100kHz）相对误差<0.01%输入正弦信号为50 mV的正弦交流信号2.1系统控制部分本设计采用STC89C52八位单片机实现。
单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。
而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
2.2 A/D转换部分由于该系统的测量精度要达到0.3%，普通的8位AD转换芯片无法达到这一要求，而ADS1110是16位A/D转换，线性误差仅为0.0015%，内置自校准电路，串行输出接口，可方便地与单片机配接。
电参数测试仪设计与制作-毕业论文
XXXXXXX学院毕业设计题目电参数测试仪设计与制作姓名学号专业班级分院指导教师20XX年XX月XX日电参数测试仪设计与制作摘要：本设计是数字式参数测试仪，它是维修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。
本作品能够对电压、电阻、电流以及频率进行测试。
本设计分数字万用表（电压、电流、电阻）测量电路部分和频率测量电路部分。
万用表测试电路部分是基于电压表的基础上再电流一电压转换器I／v和电阻一电压转换器Ω／V，构成了数字万用表基本部分，然后通过ICL7135进行A/D转换，再经过74LS47译码、数码管显示，就组成高进度的万用表。
频率测量电路是输入信号通过LM324射极隔离、经CD4069放大整形输出方波信号、再经过三个CD4017十分频、分频信号经数据选择口74LS151通道选择后、由D触发器CD4013完成二分频，送到单片机，单片机根据输入信号的频率高低来选择测量通道，最后显示。
经过严格的测试，该系统具有可靠性好，精度高，功耗小等多种优点，其测试结果达到了设计的基本要求。
关键词：电参数测试；单片机；ICL7135目录1 绪论 (4)2 方案比较 (5)3 电路设计与分析 (6)3.1电源电路 (6)3.2A/D转换电路 (7)3.3直流电压测量电路 (9)3.4直流电流测量电路 (9)3.5电阻测量电路 (10)3.6频率测量电路 (12)4 测试方法与仪器 (14)5 测试数据及测试结果 (14)结论 (16)谢辞 (16)参考文献 (17)附录A: 原理图 (18)附录B：PCB图 (20)附录C：元器件清单 (22)附录D：单片机程序 (23)1绪论万用表又称三用表，是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。
一般的万用表以测量电阻，交、直流电流，交、直流电压为主。
有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。
万用表结构简单，便于携带，使用方便，用途多样，量程范围广，因而它是维修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计方案
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计方案简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。
本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压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。
关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量一、设计内容及功能1.1设计内容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：1.2 具体要求1. 测量范围<1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
<2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。
2. 测量精度<1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。
<2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。
3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。
4. 自制电源5. 使用按键来设置测量的种类和单位1.3系统功能1. 基本完成以上具体要求2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试3. 采用液晶显示器显示测量结果二、系统方案设计与选择电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC>、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。
数字式电阻测试仪电路设计方案
图2.2.单稳态触发器波形图
2.2 555多谐振荡器波形的产生：
多谐振荡器与单稳态触发器的工作原理很相似，都是通过电阻电容的充放电完成的。当接通电源Ucc后，电容C上的初始电压为0V，比较器C1、C2输出为1和0，使Uo=1，放电管T截止，电源通过R1、R2向C充电。Uc上升至2Ucc/3时，RS触发器被复位，使Uo=0，T导通，电容C通过R2到地放电，Uc开始下降，当Uc降到Ucc/3时，输出Uo又翻回到1状态，放电管T截止，电容C又开始充电。如此周而复始，就可在3脚输出矩形波信号。
电容C上的充电时间T1和放电时间T2分别为：T1=0.7(R1+R2)CT2=0.7R2C
输出矩形波的周期为：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
振荡频率：f=1/T=1.44/[(R1+2R2)C]
占空比：q=(R1+R2)/(R1+2R2)
如果R1>>R2，则q=1,Uc近似为锯齿波。
其电路图如下所示：
其电路基本原理图如下图所示：
图1.1方案一原理图
方案二：利用桥式电路和A\D转换实现。
待测电阻Rx和R=1000,R1,R2,P1组成一个电阻电桥，其中P1是用来完成校准过程的。运算放大器的输出电压与（R-Rx）/（R+Rx）成正比，待测电阻大小可通过电压表或电流表指示出来。R和Rx可通过驱动指示灯LED1和LED2显示，当R大于1000时，运算放大器输出低电平，LED1亮，否则LED2亮。也可以通过电表的正负指示电阻的大小。将测量出的电阻值通过A\D转换电路实现数制的转换，并将其连接至数码显示管，最终的测量结果将在数码管上显示出来。其原理图如下图所示：
图2.1.555单稳态触发器的工作原理图
数字电检仪电路图
24-
C0M0
Y0
CM01
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
-
+
P21
电源 + -
FX3U4AD
A1 24V+ 0V
KA3
-
OUTPUT + -
INPUT
+
P31
电源 + -
V-
-KA2
A1 A1
A2
KA1
触摸屏Байду номын сангаас
-KA4
A2
A2
-
+
P41
电源 + -
OUTPUT + -
Z0
INPUT
A2
A1
用户名称 ： 设计方案名称 ： 标题 ： 文件名 ： 设计方案
820千欧
820千欧
2kv 1uf
P41
Z0
用户名称 ： 设计方案名称 ： 标题 ： 文件名 ： 设计方案
广州大明联合橡胶制品有限公司 数字电检仪电路图 数字电检仪电路图
设计人 ： 核准 ： 创建时间： 上一次修订 ：
刘俊玮
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1:1
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文件名 ：设计方案 P11
-KA1 -KA2 -KA3 -KA4
P21 L31
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数字式电参数测试仪设计报告摘要：根据设计任务与要求，该设计的控制部分以89C51单片机为核心，配以12bit模/数转换器MAX187，电参数信号经A/D转换后输入到单片机，从而实现了单片机对电参数测量值的控制，它具有高精度的特点。
分频部分采用4069芯片，产生稳定、抖动幅度较小的方波。
与用3片4017芯片构成的3级分频电路连接于一起，并采用测周期法测量频率，在整体上提高了电路输出频率的精确度。
采用两片74LS164芯片串入并出动态扫描显示，通过检测基本实现了发挥部分的设计要求，在频率测量过程时，50Hz以下的低频没有达到发挥部分的要求。
关键词：单片机AT89C51 MAX187 数字式电参数1. 方案比较在本设计中采用模块化设计思想，对整个电路以模块为单位，进行分析.比较和论证。
1．1数字电参数测量电路方案比较方案一：MAX187是美国MAXIM 公司生产的一种串行A/D 转换器，具有低功耗、高精度、高速度、体积小、接口简单等特点。
数字电参数测试仪框图如图1所示。
其主要以89C51单片机为核心，配以12bit模/数转换器MAX187，实现了单片机对整个电路的控制；再配以40系列芯片，实现了直流电压、直流电流、电阻、频率的测量。
使用74LS164减少单片机I/O口的使用图1 187与单片机组成的控制电路框图MAX187 引脚：VDD :电源端接+ 5V ；AIN :采样模拟信号输入端,0 - VREF ；SHDN :三电平关闭输入端；REF :用于模拟转换的基准电压端,使用外部基准电源时用作输入；GND :模拟地和数字地；CS:片选信号输入端；SCLK:串行时钟输入端；DOUT:串行数据输入端,数据在SCLK下降沿输出。
输入信号经放大、滤波，通过8 选1 模拟开关输给A/ D 转换器MAX187，转换后的数字信号通过DOUT 端输入给单片机。
这里我们采用软件合成的方式模拟SPI 接口将单片机与MAX187 连接，从而完成串行数据的A/ D 转换。
MAX187 的SCLK、CS、DOUT 端直接与单片机的通用I / O 口相连，不需要任何接口变换。
方案二：采用ICL7135芯片。
ICL7135是美国 Intersil 公司生产的4 位半双积分型A/D转换器，它采用单基准电压，能对双极性输入的模拟电压进行转换。
它具有自动量程控制信号输出，自动极性判别信号输出，动态字位扫描BCD码输出的特点，因此在转换精度要求较高而采样时间可以相对较慢的数据采集系统中被广泛应用。
在实际操作中按照这种常规的接口方式，接口线占用过多，这是它的一个主要缺点，对于小型的智能仪表是不可接受的。
故不予采用。
具体的电路示意框图见图2.图2 7135与单片机组成的控制电路框图1.2稳压电源部分：方案一：采用开关电源，虽然开关电源功耗小，但是开关电源电路复杂，难以达到技术指标要求。
方案二：采用传统串联型稳压电源，此方案电路简单，容易调试，但功耗大。
比较以上两种方案，对照题目其对电源的要求不高，考虑竞赛的时间限制与我们的实际能力，决定采用方案二。
2、设计、理论分析与计算2.1硬件电路设计、理论分析与计算2．1．1测频电路测频电路如图3所示。
它主要由9018放大管，4069，4017和4051芯片组成。
输入信号通过三极管9018放大，再通过4096芯片，产生方波由8脚输出到达4017分频电路。
通过3级分频，将信号输入到4051，进行数据的选择后送到单片机，最后显示。
图3、测频电路2．1.2分频电路设计分析分频电路如图4所示，它主要由3片4017芯片组成。
为了能提高输出频率的精确度，采用了3片4017组成了3级分频电路。
图4、分频电路测量频率的方法可分为两种。
1）测频法:在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数，进行换算得出被测信号的频率。
测频法用于测量频率较高的信号，测量原理如图5所示。
假设信号周期为T S, 闸门周期为T C.T S图5计算公式：因为题目要求频率测量范围：10Hz-100KHz，相对误差<0.01%。
假设相对误差为δ=TS/TC≤0.0001。
设TC为0.5秒，则TS≤TC*0.0001,从而可以推出fs≥200KHz。
2）测周法：测周法指通过测量被测信号一个周期时间计时信号的脉冲个数，然后换算出被测信号的频率。
测周法用于测量频率较低的信号，测量原理如图6所示。
假设T S为信号周期，△T为单片机内部基准信号，其周期为5us(单片机晶振为24MHz)。
计算公式：根据题目要求得：δ=△T /TS≤0.0001。
则TS≥△T*10000=5us*10000=0.05S,从而可以推出fs≤200Hz。
如果根据设计方案来计算频率，则在本次设计中必须使用这两种不同的测频方法，十分的不便。
考虑到整个设计的整体频率比较的低，故决定采用测周法。
图6 3.1.3直流电压测量电路（图2-1）电压输入信号经过OP-07同向放大，后又经过电子开关4051选通，4051的3脚输出信号到MAX187，经过MAX187模/数转换将转换后的信号输送到单片机并显示结果。
7直流电压测量电路（图2-1）2.1.4直流电流测量电路（图2-2）通过4051的选择开关，来选择R42,R43这两档开关的电压，由4051的3脚输出到AD 转换。
直流电流测量电路（图2-2）2.1.5电阻测量电路（图2-3）在此电路中VCC 通过三端可调分流基准源TL431,三极管Q4和运放OP-07 等元件，在Q4的e 脚产生一个基准电压V0。
各档位由单片机程序控制，可自动调换进行选通。
通过计算公式：R X =Vin*R0/(V0-Vin)(R X为被测电阻，Vin为MAX187的输入电压，R0为各档位电阻) 由此可以计算出被测电阻R X的阻值。
电阻测量电路（图2-3）2．2软件部分软件框图如图7所示。
图7 软件设计框图3、测试方法与仪器3．1测试仪器4测试结果表明电流，电阻，电压实际的值与测量值的相对误差，基本上都达到了发挥部分的标准。
在频率的测量过程中，我们发现在低频的测量过程中，频率为发生抖动，与指标又一定的差距。
但是频率在100Hz-100KHz，基本上都满足设计要求。
图表a电阻测量结果：参考文献：[1]卢伟，熊茂华.《串行A / D 转换器MAX187 与单片机的接口及应用》[J].计算机与现代化，2005，2：65-68.[2]屠运武，谷松，王甬生. 《串行A / D转换器7135理器的接口技术》[J].电测与仪表，2000，10：36-38.[3]毛文宇宙，吴剑文，李伟斌.《等精度频率计的设计》[J]. 高新科技，2007 NO.29.[4]付晓光.《单片机原理与使用技术》[M].北京：清华大学出版社；2004.1.附件：原理图一.电源部分F1 FUSE1T1U1U2U3CON3U4CON3二．测试部分C J 17V C -V C U 22124C 02G N三．分频部分PCB :一.电源部分二．测试部分三分频部分：元器件清单：序号规格编号封脚数量序号规格编号封脚数量10.1C15RAD0.2144100K R65RES0.4120.1C17RAD0.2145100K R38RES0.4130.1C13RAD0.2146200R44RES0.4140.1C23RAD0.2147200R41RES0.4150.1C22RAD0.2148200R45RES0.4161K R30RES0.4149400R43RES0.41 71K R64RES0.4150500R58W32961 81M R63RES0.4151500K R61W329619 2.7K R33RES0.4152510R35W32961102AP D1DIODE0.4153510R36W32961 112AP D2DIODE0.4154750R53RES0.4112 4.7K R32RES0.4155750K R56RES0.41134K R42RES0.41564013U30DIP-14114 5.1K R46RES0.41574051U19DIP-16115 5.1K R66RES0.41584051U23DIP-16116 5.1K R49RES0.41594051U22DIP-16117 5.1K R51W32961604051U29DIP-16118 5.1K R47W32961619018Q5NPN119 5.1V ZD2ZD0.41629018Q6NPN1205K R59W3296163CAP-E C14RB.1/.21 217.5K R54RES0.4164CAP-E C24RB.1/.21 2210K R62RES0.4165CAP C19RAD0.21 2310K R37RES0.4166CAP C18RAD0.21 2410K R50RES0.4167CON1J24SIP-11 2510K R48RES0.4168CON1J23SIP-11 2610K R34RES0.4169CON1J16SIP-11 2710UF C21RB.1/.2170CON1J19SIP-11 2810UF C20RB.1/.2171CON1J15SIP-11 2910UF C16RB.1/.2172CON1J22SIP-11 3010UF C25RB.1/.2173CON1J6SIP-11 3112M Y2XTAL174CON1J18SIP-11 3224C02U221DIP-8175CON1J21SIP-11 3350R57W3296176CON1J14SIP-11 3450K R60W3296177CON4J17J2.54-41 3574LS90U21DIP-14178J3.96-6J20J2.54-61 3674LS90U28DIP-14179MAX187U25DIP-81 3774LS90U27DIP-14180NPN Q4NPN1 3875K R55RES0.4181OP07U150DIP-813982R R52RES0.4182OP07U15DIP-81 4089C52U26DIP-40183OP07U18DIP-81 41100R31RES0.4184TL431U20NPN1 42100R40RES0.4185TL431U24NPN1 43100K R39RES0.41实物照：。