【测试】数字式电参数测试仪论文

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毕业论文---数字集成电路自动测试仪研制和设计

数字集成电路自动测试仪研制和设计1.绪论1.1 该课题的研究意义在高校的教学实验环节中，需要大量地使用一些基本系列的集成芯片。

目前，市场上存在一种可以对TTL、CMOS数字芯片进行检测的工程应用型测试仪，但是考虑到其价格较贵，较难满足学生人手一台。

因此，从节约经费、提高利用率的角度出发，我们采用AT89S52单片机设计了集成芯片测试系统。

1.2 该课题有关的国内外研究概况和发展趋势。

集成电路测试是保证集成电路性能、质量的关键手段之一。

集成电路测试技术是发展集成电路产业的三大支撑技术之一。

因此，集成电路测试仪（或测试系统，下同）作为一个测试门类受到很多国家的高度重视。

40年来，随着集成电路发展到第四代，集成电路测试仪也从最初测试小规模集成电路发展到测试中规模、大规模和超大规模集成电路，到了八十年代，超大规模集成电路测试仪进入全盛时期。

集成电路测试仪的发展过程可以粗略地分为四个时代。

第一代始于1965年，测试对象是小规模集成电路，可测管脚数达16只。

用导线连接、拨动开关、按钮插件、数字开关或二极管矩阵等方法，编制自动测试序列，仅仅测量IC外部管脚的直流参数。

第二代始于1969年，此时计算机的发展已达到适用于控制测试仪的程度，测试对象扩展到中规模集成电路，可测管脚数24个，不但能测试IC的直流参数，还可用低速图形测试IC的逻辑功能。

这是一个飞跃。

第三代始于1972年，这时的测量对象扩展到大规模集成电路（LSI），可测管脚数达60个，最突出的进步是把功能测试图形速率提高到10MHz。

从1975年开始，测试对象为大规模、超大规模集成电路（LSI/VLSI），可测管脚剧增到128个，功能测试图形速率提高到20MHz。

不但能有效地测量CMOS电路，也能有效地测量TTL、ECL电路。

此时作为独立发展的半导体自动测试设备，无论其软件、硬件都相当成熟。

1980年测试仪进入第四代，测量对象为VLSI，可测管脚数高达256个，功能测试图形速率高达100MHz，测试图形深度可达256K以上。

数字式电参数测试仪设计报告(附带电路图)

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。

2010年TI杯四川大学生电子设计竞赛__简易RLC测量仪论文[1]

1
的投影：
在虚轴方向上的投影：
仿真波形：
双π/4 脉冲积分鉴相可推导出测量电压在实轴方向上的投影：
在虚轴方向上的投影：
仿真波形：
由推导公式及仿真波形可见，用双π/4 脉冲积分鉴相的波形幅度较大（2 2 倍），所以本设计采用这种方法。
2、理论分析与计算
自由轴法测量原理图 2-1 中，R0 为信号源内阻，Rs 是标准电阻，Zx 为被测阻抗，A 为高输入阻抗、高增益放大器，主要完成电流一电压变换功能。测量时，开关 S 通过程控
Zx UX U jU 2 ZS 1 Zs US U 3 jU 4
(1.1)
其中 U x 的大小反映了流经被测阻抗 Z x 上电流相量 I O 的大小。上述测量实际上是先分别测出各个电压相量的两个分量，然后再通过一系列运算得到被测值 Z x 的数值。
图 1-1 伏安法测量原理为了实现快速简单的测量我们选择伏安法方案。而伏安法有固定轴法和自由轴法两种实现方案，其区别在于图 2-1 中相敏检波器相位参考基准选取的不同。实际相敏检波器的相位参考基准代表着坐标轴方向，相敏检波器的输出就是待测电压在坐标轴方向上的投影。固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格地与式(1．1)分母位置上的相量一致，这样分母只有实部分量，使相量除法简化为两个标量除法运算。利用双积分式 A/D 转换器的比例除法特性即可实现这一目的。这种方法的弱点在于：为了固定坐标轴，确保参考信号与信号之间的精确相位关系，硬件电路要付出相当大的代价。自由轴法中相敏检波器的相位参考基准可以任意选择，即 x，y 坐标轴可以任意选择，只要求保持两个坐标轴准确正交(相差 90 )，从而使硬件电路简化，准确度也得以提高。自由轴法中相敏检波有乘法型 D/A 鉴相和开关鉴相两种方案，由于鉴相前端的直流容易产生漂移，在乘法器中直流也会产生漂移，造成噪声的处理和滤波都很麻烦，所以没有选择乘法鉴相。开关鉴相可采用单π/4 脉冲积分鉴相和双 π/4 脉冲积分鉴相，利用单π/4 脉冲积分鉴相可推导出测量电压在实轴方向上

-简易数字式电容测试仪学士学位论文

职业技术学院毕业论文题目：简单数字式电容测试学生：XXXX学号： XXXXXXXXXXXX院（系）：职业技术学院专业： XXXXXXXXXXXX指导教师：XXXXXXXXXXX2013 年 5 月 2日陕西科技大学职业技术学院毕业设计（论文）任务书XXXXXX专业XXX班级学生：XX题目：简易数字式电容测试仪毕业设计（论文）从2013年2月5日起到 2013 年5月2日课题的意义及培养目标：现如今，信息正是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大规模或中规模地方法仍然需要我们掌握。

本数字式电容测试仪采用的是伏安法测电容，设计的被测电容比较小用这种方法测量简单，采用稳压电源提供电压是测量更加精确。

本数字式电容测试仪采用低压测量，设计一个稳压电源提供稳压直流电源，在被测电容两端加以稳压电压就有电流通过，通过采集电流信号，将电流信号在转化为电压信号进行A\D转化处理，处理完数据再送入单片机和显示电路进行显示。

设计（论文）所需收集的原始数据与资料：1 检索模拟放大电路理论基础2. 电子元器件基础3. 检索A/D转换电路理论基础4. 电路模拟技术及硬件5 单片机基础课题的主要任务（需附有技术指标分析）：1. 了解数字式电容测试仪的设计思路及方法2. 熟悉测量仪器的使用3. 掌握信号处理的方法4. 掌握电子系统设计5. 综合运用数字电路，模拟电路和单片机技术的综合技术6. 研究数字式电容测试仪的应用7. 掌握单片机系统设计学生签名：日期：指导教师：日期：教研室主任：日期：简易数字式电容测试仪摘要由于单稳态触发器的脉冲宽度tw与电容C成正比，把电容C转换成脉冲宽度为tw 的矩形脉冲，然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送锁存—译码—显示系统就可测得电容的数值。

电气电子毕业设计100竞赛论文——低频数字式相位测量仪

电子竞赛——低频数字式相位测量仪目录摘要 (1)一．设计任务与设计要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)1.2.1 基本要求 (2)1.2.2 发挥部分 (2)二．相位测量 (2)2.1相位测量方案选择与论证 (3)2.2相位测量框图 (3)2.3相位测量硬件电路设计与器件选择 (3)2.3.1 相位比较电路 (4)2.3.2 CPU与外围电路 (5)2.3.3键盘与显示电路 (6)2.3.4直流稳压电源电路 (6)2.4 测试方法与测试结果 (7)2.4.1 相位测试方法 (7)2.4.2相位测试结果 (7)2.4.3测量工具 (7)三．频率测量方案 (7)3.1 方案选择与论证 (7)3.2 硬件电路设计 (9)3.3 频率测量测试及结果 (9)3.4 测量工具 (10)四．移相网络电路参数计算 (10)4.1移相网络电路框图 (10)4.2移相网络电路参数计算 (10)4.3 移相网络测试 (12)4.4 测量工具 (12)五．发挥部分数字移相信号发生器 (12)5.1方案论证 (12)六．系统软件设计 (15)七．总的结果分析 (16)八．结论 (16)附录：移相信号发生器电路 (17)10-03设计题目：低频数字式相位测量仪参赛队员：刘传登韩春鹏王忠杰指导教师：车新生摘要本设计实现的是对两列信号的相位差的精确测量并数字显示测量结果。

为达到要求的精度本设计采用了将相位转换为直流电压的间接测量方法。

用16位A/D对输出的直流电压进行采样，送入单片机进行相位显示。

这样就使得相位差就具有足够高的分辨度，完成了任务要求。

在单片机P89C51实现以上功能的同时，利用单片机中的多位计数器/定时器对输入信号进行等精度频率测量。

为测量方便，又制作了移相网络电路，设计了移相信号电路和应用程序。

整个装置具有原理简单，测量精度高,测量范围宽，测量结果显示直观的特点。

关键词：相位测量等精度测量移相网络一．设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一台低频相位测量系统，包括相位测量仪，数字式移相信号发生器和移相网络三部分。

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。

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。

基于单片机控制的数字式电参数测试仪设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇｕｌｔｒａｌｏｗｐｏｗｅｒｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＳＴＣ８９Ｃ５２，１２ｂｉｔＡ／ＤｓｅｒｉａｌＴＬＣ２５４３ｃｏｎｖｅｔｅｒｒａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ＹＵＨｕｉｄｕａｎ，ＷＡＮＧＷｅｎｄｉｎｇ，ＣＡＯＹａｎ，ＱＩＡＯＺｈｏｎｇ，ＪＩＡＮＧＣｈａｎｇ — ｓｈｕｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｄｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｎｈｕｉＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｆｅｉ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ）
ＴＬＣ２５４３及集成运算放大器ＬＭ３２４，实现了电阻、电压、电流和频率等测量功能，可由数码显示数值．系
ｌｅｆｘｉｂｌｅｓｃｅｎｅｃｈａｎｇｅ，ｆａｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｇｏｏｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅ，ａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｓｔｒｏｎｇａｎｔｉ — ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｈａｓｖｅｒｙｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．
２０１３年１０月

毕业论文三相电参数测量仪的软件设计说明

论文题目：三相电参数测量仪的软件设计专业：测控技术与仪器本科生：强伟（签名）指导老师：黄梦涛（签名）摘要本系统使用一种电能计量芯片 ATT7022C，结合DS1302实时钟芯片及LCD12864液晶模块，通过STC89C54RD+单片机进行控制，具体研究和设计了一款三相电参数测量仪。

相对于传统的三相电参数测量仪，它具有精度高、可靠性强、功能强大及智能化等诸多优点。

本测量仪表可以实时、准确测量电压有效值、电流有效值、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、频率及相角等各项三相电参数。

测量参数值可以通过按键控制切换实时显示在液晶屏上。

此外，该测量仪表还可以在液晶屏上显示年份、月份、日期、星期、时、分、秒，并且可以随时通过按键设置时间。

研究、设计此类仪表有利于减少企业、工厂及家庭用电浪费，更好的节约资源、保护环境，从而真正实现环境友好型社会。

关键词:三相电参数，测量仪, ATT7022C, STC89C54RD+研究类型：应用研究Subject ：Multi-purpose three-phase electrical parameters of instrumentsMajor ：Measure and control technology and instrumentName ：Qiang Wei （Signature）Instructor：Huang Mengtao （Signature）ABSTRACTThis system using a kind of electric power measure ATT7022C chip, combined with DS1302 real clock chip and LCD12864 LCD module, through the STC89C54RD + MCU control, concrete research and design a three-phase electric parameters measurement instrument.Compared with the traditional measuring apparatus, the parameters of the three-phase it has high accuracy, reliability, powerful and intelligent, and many other advantages. The measurement instrument can real-time and accurate measuring voltage, current RMS, RMS power factor, active power, reactive power, electricity, power, active and installed reactive power, frequency and phase Angle of the parameters of the three phase. The measuring parameters value can through the button control switch in real-time display on the LCD panel. In addition, the measuring instrument can also be displayed on the LCD panel year, month, date, week, when, minutes and seconds, and can at any time through the keys set a time.Researching and design such instruments can reduce electricity resource waste of enterprise, factories and family, protect the environment, so as to realize environmental friendly society.KEY WORDS: three-phase electrical parameters, intelligent instrument,ATT7022C, STC89C54RD +THESIS: application research目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 电参数测量仪的发展状况与趋势 (2)1.2.1电参数测量仪的发展历程 (2)1.2.2国外研究状况 (2)1.3 本设计的主要任务 (4)2 系统总体设计 (5)2.1 系统总体设计 (5)2.1.1总体结构框图 (5)2.1.2主要功能 (5)2.2 系统测量原理 (6)3 硬件系统设计 (13)3.1 ATT7022C电能计量芯片 (13)3.1.1芯片简介 (13)3.1.2 部结构 (13)3.1.3 电能计量芯片ATT7022C的引脚介绍 (14)3.1.4 外围设计 (16)3.2 LCD12864液晶模块 (17)3.2.1 芯片简介 (17)3.2.2 外围接口 (18)3.3 4*4矩阵式键盘 (19)3.3.1 电路原理 (19)3.3.2 接线图 (19)3.4 DS1302时钟模块 (20)3.4.1 芯片简介 (20)3.4.2 外部接线 (21)3.5 单片机STC89C54RD+介绍 (22)4 软件方案 (22)4.1系统软件总体流程 (23)4.1.1 软件总体设计思想 (23)4.1.2 具体程序流程设计 (23)4.2 ATT7022C模块 (24)4.2.1 读写时序 (24)4.2.2 软件校表及设置参数 (25)4.3 LCD12864液晶模块 (26)4.3.1 软件资源 (26)4.3.2时序操作图 (26)4.3.3 液晶显示 (28)4.4 4*4矩阵式键盘 (29)4.4.1 软件原理 (29)4.4.2 按键说明 (29)4.4.3 软件流程图 (30)4.5 DS1302时钟模块 (30)4.5.1 部资源介绍 (30)4.5.2 时序图 (32)4.5.3 时间显示流程 (32)5 总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 ATT7022C系统原理图及系统原理图 (36)附录2 主程序 (39)附录3 调校表后测量误差表 (48)附录4 毕业设计成品照片 (49)1 绪论1.1 课题研究的目的和意义电能为用途最广泛的能源之一，现代工业的发展无法离开电能的使用，对电能的使用程度直接衡量一个国家工业的发展水平，电网经济、可靠、高效的运行与国民总体经济和人民日常生活密切相关。

数字式电阻测试仪论文

目录摘要 (2)1 系统概述 (3)1.1设计思路 (3)1.2设计方案的分析与选择 (3)2单元电路设计与分析 (6)2.1 555单脉冲的产生 (6)2.2 555多谐振荡器波形的产生 (7)2.3多谐与74LS160组成的分频电路 (8)2.4 单稳态与分频支路相与 (9)2.574LS160计数和锁存显示 (10)3 系统总述和总体电路图 (14)3.1整体电路图 (14)3.2系统综述 (15)4 结束语 (16)4.1 收获及体会 (16)4.2 遇到的问题及解决方案 (16)致谢 (18)参考文献 (19)摘要：数字式电阻测试仪的基本工作原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，在通过计数、译码，由数码管直接将阻值显示出来。

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。

本次课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电阻测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。

关键字：555 多谐振荡器单稳态触发器 74LS160N1系统概述1.1设计思路：数字式电阻测试仪的基本工作原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，在通过计数、译码，由数码管直接将阻值显示出来。

本设计是通过555芯片与74LS160芯片共同协作来完成的。

接通电源后多谐振荡器开始工作，此时给555单稳态触发器一个负脉冲，使其工作，产生的脉冲宽度为Tw，两输出端相与后接74LS160计数器，记录的就是Tw宽度内多谐产生的高电平个数。

因待测电阻R与单稳态的脉冲宽度Tw呈线性关系，给定参数后，高电平数即为待测电阻值。

最后通过译码显示，显示出最终的结果。

1.2设计方案的分析与选择：本次设计要求进行电阻测量并将结果在数码管上显示出来，期间要进行单位的选择，其实就是进行数字式欧姆表的设计。

如何将模拟信号转换为数字信号成为本次设计的一个难点。

考虑到555单稳态触发器可以实现模数的转换，因此我们决定采用555电路来完成。

数字式电参数测试仪分析

数字式电参数测试仪分析本系统以MSP430F449为控制核心,由自动判别信号模块,测频模块,测电压、电阻、电流模块,LCD显示和键盘等模块组成。

采用等精度法实现了频率的精确测量,通过分压网络实现了对电压的精确测量,通过将电阻、电流信号转换为电压信号实现了对电阻、电流的精确测量,且本系统可以自动识别所测信号。

由于本系统充分利用了MSP430F449的内部资源,所以本系统功耗低,稳定性好,精度高,人机界面友好。

标签：MSP430F449;等精度法;自动识别;功耗0 前言随着测量技术的飞速发展以及人们对电参数的测量精度要求的提高,目前教学实验中普遍采用的数字式万用表已不能满足测量要求,因此一种使用更方便,测量精度更高的电参数测试仪将会有广泛的使用价值和应用前景。

1 理论分析与计算设计要求:①电阻测量范围:10Ω～100KΩ,相对误差<2%;②电流测量范围:100μA～10mA,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%;⑤显示刷新周期≤2s,使用单5V直流电源供电;⑥连续测量的时候可以不检测输入信号类型,但须设置AUTO功能键,按下后自动判别一次输入信号类型,判别时间不大于4S。

频率测量原理分析。

下图1为等精度测频法的测量原理时序图。

等精度测频法同时使用两个计数器A和B对待测信号频率Fx和频标信号频率Fm在设定的精确门内进行计数,精确门与预置门的门限时间相同,Fx的上升沿触发精确门。

用两个计数器分别在精确门内对Fx和Fm计数得数值分别为M和N,则待测信号的频率为Fx=MFxN,由于计数由待测信号的上升沿控制,故M无计数误差,误差为ΔFx=MFxN-1-MFxN,相对误差为ΔFxFm=1N-1,本系统精确门门限时间为0.5S,频标信号频率Fm=8MHz,N=4000000,相对误差可达0.000025%,完全达到设计要求。

电参数测量系统设计【文献综述】

毕业设计开题报告电子信息工程电参数测量系统设计1、前言本课题主要研究的是基于DSP芯片和单片机的交流电参数测量系统的设计与应用。

该设计是以单片机为核心的对电量进行测量的系统。

该系统具有结构简单、操作方便、成本低廉等特点，着重介绍其硬件和软件设计方法。

利用单片机的控制运算功能，以软件代替硬件电路，用软件计算分析出各种有效值，使硬件电路大大简化。

电能是人们日常生活和工业生产中的主要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用。

电能和其他商品一样，要经过生产、销售和消费。

点能表是计量电能的一种仪表，其准确度关系到电能生产者和消费者的切身利益，影响着电能管理的效率和科学化水平。

于是，电量测量仪随之而产生，成为计量单位和供电部门重要的测试仪器。

电量测量仪器的发展经历了以下三个阶段:指针式仪表，数字测量仪表，智能仪器，本文设计基于AT89C52单片机的智能电量测量仪器。

电量测量与各个学科、各个行业的关系十分密切。

电量测量是获取信息的重要手段，在工农业生产、科学技术研究、国防现代化建设等各个领域有极为广泛的应用。

电量测量技术和电子仪器早已成为一种各行各业所需的通用技术和通用设备。

同时它还是一个把电子、计算机、通信与控制等电子信息专业知识综合应用在测量科学技术中，而形成的一个独具特色的学科。

其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。

我们通过对电量测量的学习，不仅能获得电子测量技术和仪器方面的基础知识和掌握一门通用技术，而且可以培养综合应用能力与实践能力[1-5]。

2、主题2.1研究背景及意义单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

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。

数字式电阻测试仪论文概论

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。

本设计是通过555芯片与74LS160芯片共同协作来完成的。

因待测电阻R与单稳态的脉冲宽度Tw呈线性关系，给定参数后，高电平数即为待测电阻值。

最后通过译码显示，显示出最终的结果。

1.2设计方案的分析与选择：本次设计要求进行电阻测量并将结果在数码管上显示出来，期间要进行单位的选择，其实就是进行数字式欧姆表的设计。

如何将模拟信号转换为数字信号成为本次设计的一个难点。

考虑到555单稳态触发器可以实现模数的转换，因此我们决定采用555电路来完成。

【精编完整版】新型数字式电工仪表的设计毕业论文设计

一种新型数字式电工仪表的设计摘要数字仪表是把连续的被测模拟量自动的变成连续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。

数字仪表是将电子技术、算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在一起的一种新型仪表。

数字万用表（DMM）是指可以直接测量电流、电压、电阻或其他电参量数的仪表，其功能可以任意组合并以十进制数字显示被测量结果，应用十分广泛。

在传统的电工电子测量中广泛使用的模拟量仪表，虽然具有观察者可直观看出表针偏转了多少个格和满刻度百分之几的优点，但要对读数加以换算和说明，尤其不可避免的是带来认为的视差，不同的观察者会得出不同的结果。

数字仪表则不同，将测量结果直接用数字显示出来。

然而要将模拟测量结果用数字显示出来首先要解决的是如何将模拟量转换成数字量再加以显示。

本论文以MCS-51系列单片机为核心，通过ADC0809模数转换器实现对模拟电路中的电流，电压测量结果转换成数字信号并用十进制数值显示。

本设计采用程序判断方法,选取不同的电阻组合自动选择模拟量通道。

实现再测量过程中自动选择仪表量程，并可以实现对功率。

功率因数的测量。

关键字单片机 A/D转换器数字仪表New electrical instrument designAbstractDigital instrument is measured by the continuous analog automatic into continuous, using digital coding way and with a decimal number automatically measuring results of a meter. It is a new kind of instrument. The electronic technology, computer technology and automation technology and precision electric measurement technology closely together, become a unique instrument technology branch. Digital multimeters (DMM) refers to direct measurement of the current, voltage, resistance or other electrical parameters of the instrument, the number of combinations can function with the decimal digits display by measuring results, widely used. In the tradition of electrical and electronic measurement is widely used in the analog meter, although has the observer can see how an anlaogue display deflection and the full scale, but the advantages of a few hundredths of reading, especially to conversion and the inevitable brings the parallax that is different, the observer will draw the different results. Digital instrument is different, it will be measured results directly in digital display. However will use digital simulation measurement results show how to tackle the analog to digital will amount to show again. This thesis is MCS - 51 series microcontroller as the core, the ADC0809 adc for the current, voltage analog circuit measurements converted into digital signals and digital display decimal. This design USES the method of selecting different procedures, the resistance combination automatic selection analog channels.Realization of automatic measurement process again meter scale. And can realize to power. The power factor of measurement.Key words SCM A/D converter digital instrument独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

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【关键字】测试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～Ω，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尝试仪。

关键字：MSP-EXP430G2 TLC549CP LCD显示电参数尝试仪一、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。

此方案原理及外围电路简单，便于实现，且较为精确。

2)电压测量方案选择与论证:采用直接测量法，用A/D芯片采集输入的电压，将此电压送入单片机，由单片机对这个电压进行处理，并送到显示屏将其显示出来。

此方案原理及外围电路简单，便于实现，且较为精确。

3)电阻测量方案选择与论证:方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将被测电感串入电路或将电容并入回路中进行测量。

但谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。

由于尝试频率不固定，尝试速度也很难提高，误差就很难达到要求。

方案二：伏安法测量R,它的测量原理来源于阻抗的定义。

即若已知流经被测阻抗的电流，通过A/D将被测阻抗两端的电压的模拟量转化为数字信号送入单片机，可得被测电阻两端的电压，则通过欧姆定律可得到被测电阻阻值。

此方法原理简单，外部硬件较少，便于操作。

方案三：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。

综合比较以上三种方案，我们选择方案二4)频率测量方案选择与论证:方案一：测周期法。

测周期法是将整形后的信号送入单片机的外部中断口（INT0、INT1），检测到第一个下降沿开定时器，检测到第二个下降沿则关定时器，定时器中的时间值就是信号的周期值，由频率计算式可得被测信号频率f=1/T。

但这种方法在检测高频信号时有比较大的误差，难以达到精度要求。

方案二：等时间间距测脉冲数法。

测脉冲数法是利用定时器和计数器，在定时一定时间(T)内记录脉冲个数(N)，从而计算出被测信号频率f=N/T。

这种方法在高频信号检测中是非常适宜的，软件设计简单，原理及外围电路简单，较容易实现，且精度较高。

方案三：准周期数、定时时间可调测量法。

在定时的时间中保证使检测到脉冲数一定是整数个，弥补了前面方案二、三中的缺陷。

方案的特色是，利用外中断INT0的下降沿中断溢出信号口IE0来开启和关闭定时的时间，同时也将信号接至计数器口，记录下降沿脉冲数。

定时时间是在检测到外中断INT0标志位至1时开启，在定时到自然溢出Ns次后，再次等待外中断标志位至1，然后关定时器，可得出定时时间为：定时溢出数Ns*65536+(TH0、TL0)。

此方法虽然精度很高，但是原理及外围电路较为复杂，软件编程及计算也较为复杂。

综上所述，所以选用方案二。

5)A/D转换方案选择与论证:方案一：模数转换选用A/D0809，作为单片机输入的采样信号，虽然也能完成模数转换，但是，0809芯片速率较低，转换时间为100us左右，而且0809的最高分辨率为8位，综合起来看，不能满足设计要求的精度。

方案二：TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，虽然它也是8位的，但是它是以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，尤其它转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。

它与A/D0809相比性能优越了许多，而且它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。

综上所述，所以选用方案二。

6)显示方案选择与论证:方案一：采用LED数码管显示。

使用多个数码管动态显示，由于显示的内容较多，过多增加数码管个数显然不可行，进行轮流显示则控制复杂，加上数码管需要较多连线，使得电路复杂，功耗比较大。

方案二：采用字符型LCD显示。

可以显示英文及数字，利用FPGA来驱动液晶显示模块，设计简单，且界面美观舒适，耗电小。

综上所述方案二采用LCD实时显示电压值、电流值、电阻、频率。

二、单元电路设计2.1直流电流测量电路由于考虑到没有可变的直流源，于是就将一个可变的电压加到一个1k的定值电阻上，由此组成一个可变直流电流源，将电流源流过定值电阻的到一个电压，用A/D测得这个电压送入单片机，单片机通过预先设定好的公式计算出电流源的大小，在将计算出的电流送入LCD来显示出来，定值电阻分为两个1k和0.5k，由开关来选择，当接入R1时，电流的测量范围为100uA~5mA，当接入R2时，电流的测量范围为5mA~10mA，整个的测量范围为100uA~10mA，满足题意。

直流电流测量电路2.2直流电压测量电路方法与测直流电流的方法相似，将电压源加到定值电阻上，用A/D测得定值电阻上的电压，将其值转化为数字的电压送入单片机，单片机对此电压信号进行处理，再送入LCD进行显示。

此种测量方法同样分为两个档，当开关闭合时，只有R2接入，此时的此时的测量范围为100mV~5V，当开关断开时，R1，R2都接入了，R1对R2分压，此时的测量范围为5V~10V，这样总共的测量范围为100mV~10V，满足题意。

直流电压测量电路2.3电阻测量电路测量电阻同样用的是电压转化法，将电源加到两个电阻上，前面的基准电阻对Rx进行分压，通过A/D测得Rx上的电压，将其送入单片机，单片机对对这个电压信号进行处理，并由相应的公式Rx=Ux*Ri/(Ucc-Ux) ，(i=1,2,3,4)算出待测电阻Rx的值，再送入LCD进行显示。

本方案共有四个档，当接入R1时，测量范围是100Ω~1kΩ，当接入R2时，测量范围是1kΩ~10kΩ，但接入R3时，测量范围是10kΩ~100kΩ，当接入R4时，测量范围是100kΩ~1MΩ。

这样便满足题目的要求测量范围是100Ω～1MΩ。

电阻测量电路2.4 频率测量电路本次测量频率才用的是等时间间距测脉冲数法。

即函数信号发生器输入一个任意频率（范围在10Hz~100kHz 内）的正弦信号到电压比较器LM393，进行比较，并通过稳压管和两个非门，得到与信号源频率相同的方波，在将这个方波送入单片机，单片机利用定时器和计数器，在定时一定时间(T)内记录脉冲个数(N)，从而计算出被测信号频率f=N/T 。

频率测量电路2.5 A/D 转换电路此电路中，2脚测量电压的输入端，5，6，7端分别于单片机相连，用来将电压测量值送入单片机。

2.6 电源电路本次电源设计为线性电源，即将220V 的市电通过中心抽头变压器降压为低压的交流电，再通过桥式整流，电容滤波，以及LM7805和LM7905将其分别稳压为+5V 和-5V ，用以对整个电路的各个单元进行供电。

电源电路三、系统软件设计四、测试方法与测试结果采用先分别调试各个单元模块，调试后再进行整机调试的方法，提高调试效率。

4.1 测试器件mv ~1v 10v 1K 10K 100K 1M 总流程图测量模块程序流程图①数字万用表（UT51 MULTIMETER）一台②稳压电源(RXN-302D-Ⅱ) 一台③示波器（TDS 1012D-EDU）一台④数字函数信号发生器(SG 1020) 一台4.2 硬件调试包括对MSP-EXP430G2、键盘和显示电路。

检查碰线故障和其他硬件故障，杜绝出现电源短路，并测试电路的各项测试是否满足题目的要求。

同时，从硬件上适当的采取抗干扰技术，如电气隔离。

提高系统的可靠性。

尤其对运放电路的硬件调试要极为仔细。

4.3 软件调试主要检查软件的语法错误以及程序的逻辑结构错误。

并且对各个软件模块进行测试，以便进行软硬件联机调试。

4.4 联机调试在硬件和软件调试无误的基础上，进行软硬件联机调试。

调试重点在于程序各模块之间接口正确，并相互匹配。

另外，适当采取软件抗干扰技术，提高系统抗干扰性。

4.5 测试结果4.6 误差分析与改善措施在早测量电压时，发现怎么测都不对，经过多次检查，才发现是由于有一个插针焊点脱落了，补上后，还是测不出正确的数据，于是就再次检查，经多次检查才发现是有一个脚虚焊，补焊以后，可以正确的测得电压值。

还有在测量频率时，测量结果总是和实际值相差一个固定值的倍数，检查和调试软件程序，总还是出现这种现象，然后检查硬件后才发现原来所使用的单片机晶振有误差不是标注的12M,而是11.76M，正好和我们的误差近似吻合，于是换了一个相对好一点的晶振，但是还是有误差，最后只会在软件上采取补偿的办法，从而得到很好的效果，我们在测方波时测量范围可以达到（1Hz～1MHz），在测正弦交流信号时也可以达到（1Hz～120kHz）。