基于單片機的電阻、電容電感測試儀

1、E 摘要隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中常常要測定電阻，電容，電感的大小。因此，設(shè)計可靠，安全，便捷的電阻，電容，電感測試儀具有極大的現(xiàn)實必要性。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，以 MCS-51 單片機為的電阻、電容、電感測試儀，將電阻，電容，電感，使用對應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實現(xiàn)各個參數(shù)的測量。其中電阻和電容是采用 555 多諧振蕩電路產(chǎn)生的，而電感則是根據(jù)電容三點式產(chǎn)生的，將振蕩頻率送入 AT89S52 的計數(shù)端端，通過定時并且計數(shù)可以計算出被測頻率，再通過該頻率計算出被測參數(shù)。在系統(tǒng)的設(shè)計是以 Keil51 為，使用 C 語言編程編寫了系統(tǒng)應(yīng)用軟件；

2、包括主程序模塊、顯示模塊、電阻測試模塊、電容測試模塊和電感測試模塊。最后，實際制作了一臺樣機，在功能和指標得到了設(shè)計要求。里進行了表明該樣機的：單片機，555 多諧振蕩電路，LCD 顯示模塊，電容三點式振蕩目錄前言1設(shè)計的背景及意義1電阻、電容、電感測試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀1本設(shè)計所做的工作31.4 本的結(jié)構(gòu)安排32電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設(shè)計5電阻、電容、電感測試儀設(shè)計方案比較5系統(tǒng)的原理框圖5電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計7MCS-51 單片機電路的設(shè)計7LED 數(shù)碼管電路與鍵盤電路的設(shè)計8測量電阻、電容電路的設(shè)計103.3.1 555 定時器簡介10測量電阻電路的設(shè)計13測量

3、電容電路的設(shè)計14測量電感電路的設(shè)計及仿真15測量電感電路的設(shè)計15測量電感電路的仿真錯誤!未定義書簽。多路選擇開關(guān)電路的設(shè)計16電阻、電容、電感測試儀的設(shè)計18I/O 口的分配18主程序流程圖18頻率參數(shù)計算的原理20345 PCB 板的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試225.1 PRO99SE 的介紹與PCB 板的設(shè)計225.2 系統(tǒng)調(diào)試與系統(tǒng)測試235.2.15.2.25.2.3系統(tǒng)調(diào)試23系統(tǒng)硬件調(diào)試錯誤!未定義書簽。系統(tǒng)測試236 結(jié)論與展望26致謝27參考文獻28附錄29附錄一 系統(tǒng)原理圖及PCB29附錄二 源程序301 前言1.1 設(shè)計的背景及意義目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電

4、子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中常常要測定電阻，電容，電感的大小。因此，設(shè)計可靠，安全，便捷的電阻，電容，電感測試儀具有極大的現(xiàn)實必要性。通常情況下，電路參數(shù)的數(shù)字化測量是把被測參數(shù)傳換成直流電壓或頻率后進量。電阻測量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運算器法和積分運算器法。比例運算器法測量誤差稍大，積分運算器法適用于高電阻的測量。傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電感測量可依據(jù)交流電，這種測量方法雖然能較準確的測量電感但交流

5、電橋的平衡過程復雜，而且通過測量Q 值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法。由于測量電阻，電容，電感方法多并具有一定的復雜性，所以本次設(shè)計是在參考 555 振蕩器基礎(chǔ)上擬定的一套自己的設(shè)計方案。是嘗試用 555 振蕩器將被測參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，這里RLC 的測量電路產(chǎn)生的頻率送入 AT89S52的計數(shù)端端，通過定時并且計數(shù)可以計算出被測頻率再通過該頻率計算出各個參數(shù)。1.2 電阻、電容、電感測試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀電子測試領(lǐng)域，電阻，電容和電感的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。電阻、電容和電感測試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測量方法如下。電阻測量

6、依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運算器法和積分運算器法。比例運算器法測量誤差稍大，積分運算器法適用于高電阻的測量。傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電感測量可依據(jù)交流電，這種測量方法雖然能較準確的測量電感但交流電橋的平衡過程復雜，而且通過測量Q 值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法。在我國 1997 年 05 月 21 日中國航空工業(yè)總公司研究出一種電阻、電容、電感測量方法及裝置等電位方法，用于對

7、的電阻、電容、電感元件實行等電位，其特征在于，(1)將一個運算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個電壓跟隨器；(2)將基準精密電阻(R)的一端與被的在線元件(Zx)的一端通過導線連接，基準精密電阻(R)的另一端與信號源(Vi)或者地連接，被的元件(Zx)的另一端通過導線與地或者信號源(Vi)連接，基準精密電阻(R)與被的元件(Zx)連接的一端同時與運算放大器的同相輸入端連接；(3)通過導線將運算放大器的輸出端與線路板上所有的點(C)連接，點(C)的確定方法是：路板上凡是與的元件(Zx)靠近信號源(Vi)的一端(A)相連的電阻、電容、被電感元件的另一端均為端(C)。中國本土測量儀器設(shè)備

8、發(fā)展的主要瓶頸。盡管本土測試測量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國開發(fā)測試測量儀器還普遍比較 。每當提起中國測試儀器 的原因，就會有許多不同的說法，諸如精度不高，外觀不好，可靠性差等。實際上，這些都還是表面現(xiàn)象，真正影響中國測量儀器發(fā)展的瓶頸為：測試在整個產(chǎn)品流程中的地位偏低。由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn)品的制造流程中，研發(fā)始終處于 位置，而測試則處于從屬和輔助位置。關(guān)于這一點，在幾乎所有的研究機構(gòu)部門配置上即可窺其一斑。這種錯誤觀念上的原因，造成整個社會對測試的重視度不夠，從而造成測試儀器方面 的嚴重匱乏，造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學研究比較薄弱，這 測量儀器發(fā)展的一個主要瓶頸。實際上，即便是研發(fā)隊

9、伍本身，對測試的重視度以及對儀器本身的研究也明顯不夠。面向應(yīng)用和現(xiàn)代市場 模式還沒有真正建立起來。本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場，還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。傳統(tǒng)的 模式在計劃經(jīng)濟年代里發(fā)揮過很大作用，但 目前整體解方案流行年代的需求。所以，為了快速縮小與國外先進公司之間的差距，國內(nèi)儀器研發(fā)企業(yè)應(yīng)加速實現(xiàn)從面向仿制的研發(fā)向面向應(yīng)用的研發(fā)的過渡。特別是隨著國內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長，為這一過渡提供了根本動力，應(yīng)該利用這些動力， 應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。缺乏標準件的材料配套體系。由于歷史的原因，中國儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標準化的研究也沒有跟

10、上需求的快速發(fā)展，從而導致儀器的材料配套行業(yè)的技術(shù)水平較低。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離。所以，還應(yīng)把標準化和模塊化的研究放到重要近年來我國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。測試儀器行業(yè)目前已經(jīng)越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國本土儀器取得了長足的進步，特別是通用電子測量設(shè)備研發(fā)方面，與國外先進產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對國外電子儀器巨頭的造成了一定的沖擊。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機，加上各級日益重視，以及中國應(yīng)用標準研究的快速進展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動力和機遇。

11、從中國電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過 30%以上的速度在快速增長。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。1.3 本設(shè)計所做的工作本設(shè)計是以 555 為的振蕩電路，將被測參數(shù)模擬轉(zhuǎn)化為頻率，并利用單片機實現(xiàn)計算頻率，所以，本次設(shè)計需要做好以下工作：(1)學習單片機原理等資料。(2)學習PRO99E, KEL2 等工具的使用方法。(3)設(shè)計測量電阻，電容，電感的振蕩電路。 (4)設(shè)計 LCD 電路。(5)設(shè)計測量頻率程序，設(shè)置程序。(6)用PRO繪制電原理圖和印刷電路版圖。(7)安裝和調(diào)試，并進行實際測試，

12、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果。(8)撰寫。(9)完成英文翻譯。1.4本的結(jié)構(gòu)安排本的結(jié)構(gòu)安排為：第 1 章 前言，第 2 章 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設(shè)計，第 3 章 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計，第 4 章 電阻、電容、電感測試儀的論與展望。設(shè)計，第 5 章 PCB 板的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試，第六章 結(jié)的位置。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達到的條件下，一味地追求精度或追求高指標，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。上述這些都是制約本土儀器發(fā)展的。2 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設(shè)計2.1 電阻、電容、電感測試儀設(shè)計方案比較電阻、電容、電感測試儀的設(shè)計可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運算器法和積

13、分運算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機結(jié)合或CPLD 與EDA 相結(jié)合等等來實現(xiàn)。在設(shè)計前對各種方案進行了比較：利用純模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，現(xiàn)在已較少使用?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設(shè)計中可采用 PLC 對硬件進行控制，但是用 PLC 實現(xiàn)價格相對昂貴，因而成本過高。采用CPLD 或FPGA 實現(xiàn)應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的 VHDL 硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設(shè)

14、計，利用 MAXPLUSII 集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并到CPLD或 FPGA 可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復雜。4)利用振蕩電路與單片機結(jié)合利用 555 多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點式電路也轉(zhuǎn)化為頻率，這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率 f 是單片機很容易處理的數(shù)字量，一方面測量精度高，另一方面便于使儀表實現(xiàn)自動化，而且單片機的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈活。容易各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。單片機具有可編程性，硬件的功能描述可完全在間短，成本低，可靠性高。上實現(xiàn)，而且設(shè)

15、計時綜上所述，利用振蕩電路與單片機結(jié)合實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。所以，本次設(shè)計選定以單片機為來進行。2.2 系統(tǒng)的原理框圖本設(shè)計中，考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用 MCS - 51 系列的單片機為來實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀的控制。系統(tǒng)分四大部分：測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過P2.3 和P2.4 向模擬開關(guān)送兩位地址信號，取得相應(yīng)的振蕩頻率，然后根據(jù)所測頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù)據(jù)進行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖 2-1 如下所示。圖 2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖框圖各部分說明如下：1)控制部分：本設(shè)計以

16、單片機為，采用 89C52 單片機，利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統(tǒng)，定時/計數(shù)器和 LCD 顯示功能等。在本設(shè)計中，采用 LCD1602 液晶顯示：本設(shè)計中有 1 個CD4502、3 個LM555、 3 個測量選擇按鍵。鍵盤：本設(shè)計中有Sr，Sc，SL 三個按鍵，可靈活控制不同測量參數(shù)的切換，實現(xiàn)一鍵測量。通道選擇：本設(shè)計通過單片機控制 CD4052 模擬開關(guān)來控制被測頻率的自動選擇。測量電路：RC 震蕩電路是利用 555 振蕩電路實現(xiàn)被測電阻和被測電容頻率化。電容三點式振蕩電路是利用電容三點式振蕩電路實現(xiàn)被測電感參數(shù)頻率化。3 電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 MCS-5

17、1 單片機電路的設(shè)計在本設(shè)計中，考慮到單片機的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在上實現(xiàn)。另外，本設(shè)計還需要利用單片機的定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇以單片機為進行設(shè)計具有極大的必要性。在硬件設(shè)計中，選用 MS-51 系列單片機，其各個I/O 口分別接有按鍵、LED 燈、LCD 液晶屏等，通過進行控制。器(ROM)、數(shù)據(jù)MCS-51 單片機包含處理器、程序器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：1)處理器

18、：處理器(CPU)是整個單片機的，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。2)數(shù)據(jù)器(RAM)：有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)單元和 128 個寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。3)程序器(ROM)：共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 4)定時/計數(shù)器(ROM)：有兩個 16 位的可編程定時/計

19、數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5)并行輸入輸出(I/O)口：共有 4 組 8 位I/O 口(P0、 P1、P2 或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6)全雙工串行口：內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。7)中斷系統(tǒng)：具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串口中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。8)時鐘電路：內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序。本設(shè)計中單片機的設(shè)計電路如下圖 3-1 所示：圖 3-1 單片機的設(shè)計電路本

20、電路使用單片機振蕩器，12MHz 的晶體諧振器直接接在單片機的時鐘端口 X1 和 X2，電路中 C2、C3 為振蕩器的匹配電容。該電路簡單，工作可靠 。另外本系統(tǒng)的容阻上電復位，就是利用 RC 電路的充電過程來給單片機復位。當需要復位時，也可以按下復位按鍵，進行復位。3.2 LED 發(fā)光二級管電路與鍵盤電路的設(shè)計在電阻、電容、電感測試系統(tǒng)中，用 LED 燈來顯示測量參數(shù)的類別和電源指示，既簡單又顯而易見。與小白熾燈泡和氖燈相比， LED 的特點是：工作電壓很低(有的僅一點幾伏)；工作電流很小(有的僅零點幾毫安即可發(fā)光)；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光

21、的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中常常用作光源。在本設(shè)計中， 利用單片機的 P2.0、P2.1 和 P2.2 口直接和發(fā)光二極管相連接，控制程序放在 MCS-51 單片機的 ROM 中。由于測試指示燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻與電源正極相接，所以為共陽極。因此 I/0 口輸出低電平時，與之相連的相應(yīng)指示燈會亮；I/0 口輸出極管的接口電路如圖 3-2 所示：時，相應(yīng)的指示燈會滅。發(fā)光二圖 3-2發(fā)光二極管的接口電路發(fā)光二極管的設(shè)計中，每個二極管與單片機接口間有一個電阻，其阻值至少為 180 歐。按 3.3V 時的工作電流 15mA 來計算，需要讓與之串聯(lián)的電阻，分去 V

22、CC 5V 電壓中的 2.7V 電壓，則得到 R=U/I=2.7V/0.015A=180 歐，且電阻的功率為P=UI=2.7V*0.015A=0.041W。本設(shè)計中設(shè)置了 Sr,Sc,SL 三個按鍵，利用單片機的 P1.0、P1.1 和 P1.2 口直接和按鍵相連接，控制程序放在 MCS-51 單片機的 ROM 中用于啟動各個被測參數(shù)程序的調(diào)整。見圖 3-5 按鍵電路所示圖 3-5 按鍵電路控制R、L、C的三個按鍵接入一個10K大小的上拉電阻，起限流保護作用。當有鍵按下時為低電平，無鍵按下時則為。3.3 測量電阻、電容電路的設(shè)計3.3.1 555 定時器簡介555 定時器是一種模擬電路和數(shù)字電

23、路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成觸發(fā)器。因此集成 555 定時被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制等方面。1)555 定時器結(jié)構(gòu)555 定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路,其構(gòu)如圖 3-6(A)部分及管腳排列如圖(B)部分所示。結(jié)圖 3-6 定時器結(jié)構(gòu)它由分壓器、比較器、基本R-S 觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個 5K 的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器 A1、A2 提供參考電壓，比較器A1 的參考電壓為，加在同相輸入端，比較器A2 的參考電壓為，加

24、在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放 A1、A2 組成。觸發(fā)信號加在的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本A1R-S 觸發(fā)器端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在A2 的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 R-S 觸發(fā)器 端的輸入信號?；綬-S 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器A1、A2 的輸出端控制。2)多諧振蕩器工作原理由 555 定時器組成的多諧振蕩器如圖 3-7(C)部分所示，其中R1、R2 和電容C 為外接元件。其工作(D)部分所示。圖 3-7 震蕩器工作原理Uc0，t0設(shè)電容的初始電壓時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端VTHVT

25、L0，比較器A1 輸出為，A2 輸出為低電平，即 =1， =0(1 表示高電位，0 表示低電位)，R-S 觸發(fā)器置 1，定時器輸出u0=1此時，定時器放電三極管截止，電源Vcc 經(jīng) R1，R2 向電容C充電，uc 逐漸升高。當uc 上升到時，A2 輸出由 0 翻轉(zhuǎn)為 1，這時=1，R-S 觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以 0tt1 期間，定時器輸出u0 為1。時刻，uc 上升到，比較器 A1 的輸出由 1 變?yōu)?0，這時=0， =1，R-S 觸發(fā)器復 0，定時器輸出u0=0。，放電三極管 T 導通，電容 C 通過R2 放電。uc 按指期間，數(shù)規(guī)律下降,當時比較器A1 輸出由 0 變?yōu)?1，R-S 觸發(fā)

26、器的=1，Q 的狀態(tài)不變，u0 的狀態(tài)仍為低電平。時刻，uc 下降到，比較器 A2 輸出由 1 變?yōu)?0，R-S 觸發(fā)器的=1，=0，觸發(fā)器處于 1，定時器輸出 u0=1。此時電源再次向電容 C 放電，重復上述過程。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出u0=1，電容放電時，u0=0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?)振蕩周期由圖(D)可知，振蕩周期T=T1+T2。T1 為電容充電時間，T2 為電容放電時間。充電時間：(3-2)放電時間：(3-3)矩形波的振蕩周期：(3-4)因此改變R1、R

27、2 和電容 C 的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比 q，q=(脈寬tw)/(周期 T)，tw 指輸出一個周期內(nèi)出矩形波的占空比：所占的時間。圖（C）所示電路輸(3-5)3.3.2 測量電阻電路的設(shè)計定時器 555 是一種用途很廣的集成電路，只需外接少量 R、C 元件，就可”，由 555 電以多諧、單穩(wěn)及觸發(fā)器。電阻的測量采用“脈沖路的多諧振蕩電路，通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電阻的大小。555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：(3-6)得出：(3-7)即：圖 3-8 電阻測試電路3.3.3 測量電容電路的設(shè)計”，由 555 電路

28、電容的測量同樣采用“脈沖的多諧振蕩電路，通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電容的大小。555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：(3-11)設(shè)置R1=R2,得出：(3-12)(3-13)即：電路分為 1 檔：R14=30K,R15=3.9K；(3-14)電容測試電路見圖 3-9 所示。圖 3-9電容測試電路3.4 測量電感電路的設(shè)計及仿真3.4.1 測量電感電路的設(shè)計電感的測量是采用電容三點式振蕩電路來實現(xiàn)的。電容三點式振蕩電路又振蕩電路，三點式振蕩電路是指：LC 回路中與發(fā)射極相連的兩個電抗稱考元件必須是同性質(zhì)的，另外一個電抗元件必須為異性質(zhì)的，而與發(fā)射級相連的兩個電抗元件同為電容式的三點式

29、振蕩電路，也就是射同基反的為電容三點式振蕩電路。其振蕩頻率為：原則成(3-15)(3-16)即：(3-17)電感測試電路見圖 3-10 所示。圖 3-10 電感測試電路3.5 多路選擇開關(guān)電路的設(shè)計利用CD4052 實現(xiàn)測量類別的轉(zhuǎn)換，CD4052 是差分四通道數(shù)字控制模擬開關(guān)器件，有A0 和A1 兩個二進制控制輸入端和 INH 輸入，具有低導通阻抗和很低的截止電流。當INH 輸入端=“1”時所有通道截止，二位二進制輸入信號選通四對通到中的一通道。當選擇了某一通道的頻率后，Y 輸出頻率通過T1 送入單片機進行計數(shù)，通過計算得到要被測值，多路選擇開關(guān)控制如表 3-1 所示。表 3-1 多路選擇開

30、關(guān)控制P2.3P2.4測量類別00Y0-L表 3-1 中*表示未定義此功能。多路選擇開關(guān)硬件電路如圖 3-13 所示。圖 3-13 多路選擇開關(guān)01Y1-R10Y2-C11*4 電阻、電容、電感測試儀的設(shè)計4.1 I/O 口的分配P1.0 P1.1P1.2R 測量程序的選擇C 測量程序的選擇L 測量程序的選擇P2.3-P2.4 多路選擇開關(guān)控制選擇P2.0、P2.1 和P2.2 按鍵輸入及測量指示燈在本設(shè)計的模塊中，模塊是以單片機為參數(shù)在數(shù)碼管顯示，按鍵主流程圖如 4-1 所示。，再通過按鍵控制測量的被測開始有無按鍵操？無有結(jié)束圖 4-1 按鍵主程序流程圖4.2 主程序流程圖在電阻、電容、電感

31、測試儀的設(shè)計中，便于直觀性，在數(shù)碼管上顯示被測參數(shù)的選擇，被測參數(shù)各個燈的選擇以及具體設(shè)置。通過三個按鍵 Sr,Sc,SL 來進行靈活控制，具體操作流程如 4-2 所示。執(zhí)行鍵功能初始化開始YesNo結(jié)束圖 4-2 RLC 測試儀的流程圖首先被測元件，開關(guān)打開以后，按下SET 鍵，進行復位，然后進行按鍵選擇，選擇被測參數(shù)類別，之后單片機根據(jù)按鍵類別啟動相應(yīng)的參數(shù)測試程顯示采值并計算通道及指示燈的設(shè)置定時器設(shè)置開中斷L測試狀態(tài)C測試狀態(tài)R測試狀態(tài)健分析，置狀態(tài)鍵掃描初始化序，測試完畢后將結(jié)果送入數(shù)碼管顯示。4.3 頻率參數(shù)計算的原理本設(shè)計頻率的計算采用單片機外部中斷頻率的測量，再通過對測量數(shù)據(jù)的

32、校正來完成。單片機對頻率測量的原理如下圖 4-3 所示。，對外觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖圖 4-3說明：圖 4-3 中t1 時刻檢測到檢測低電平；t3 時刻第二次檢測到測頻率原理圖示開定時器 1，開始計數(shù)；t2 時刻等待時關(guān)定時器停止計數(shù)。利用 GATE=1,TR1=1,只有引腳輸入時，T1 才允許計數(shù)，利用的到來，當檢測到此，將外部輸入脈沖經(jīng)引腳上輸入，等待時開定時器開始計數(shù)，然后檢測低電平，當檢測到低電平時已經(jīng)測得脈沖的脈寬，但測得是頻率，故在程序中藥繼續(xù)檢測等待下一個的到來，此時關(guān)定時器停止計數(shù)，用此計數(shù)值乘以機器的周期數(shù)(晶振頻率已知)，得出觸發(fā)電路產(chǎn)生的周期，然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理便得到輸入信號

33、的頻率。程序流程圖如圖 4-4 所示。開始Nfw 是否為 1YNfw 是否為 0YNfw 是否為 1Y結(jié)束圖 4-4 頻率計算程序流程圖數(shù)據(jù)處理開定時器 TR=1程序初始化5 系統(tǒng)的調(diào)試5.1 PRO99SE 的介紹Pro99SE 是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT 操作系統(tǒng)下的EDA 設(shè)計，采用設(shè)計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，具有很強的能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設(shè)計，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計 32 個信號層，16 個電源-地層和 16 個機加工層。一、Pro99 SE 的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來劃分，Pro99

34、se 主要包含以下兩大部分和 6 個功能模塊。1、電路工程設(shè)計部分電路原理設(shè)計部分(Advanced Schematic 99)：電路原理圖設(shè)計部分包括電路圖編輯器(簡稱SCH 編輯器)、電路圖零件庫編輯器(簡稱 Schlib 編輯器)和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)(Advanced PCB 99)：印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器(簡稱PCB 編輯器)、零件封裝編輯器(簡稱PCBLib 編輯器)和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零

35、件封裝；管理電路板組件。自動布線系統(tǒng)(Advanced Route 99) ： 本系統(tǒng)包含一個基于形狀(Sh-based)的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn) PCB設(shè)計的自動化。2、電路仿真與PLD 部分電路模擬仿真系統(tǒng)(Advanced SIM 99)：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)(Advanced PLD 99)：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有語能的文本編輯器和一個波形編輯器(Waveform)。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信

36、號的波形。利用 PLD 系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯，使數(shù)字電路設(shè)計達到最簡化。(3)高級信號完整性分析系統(tǒng)(Advancedegrity 99）：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析 PCB 設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等。二、Pro99 SE 的功能特性1、開放式集成化的設(shè)計管理體系2、超強功能的、修改與編輯功能3、強大的設(shè)計自動化功能5.2 系統(tǒng)調(diào)試與系統(tǒng)測試5.2.1 系統(tǒng)調(diào)試單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開，匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了

37、。機器匯編是通過匯編將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS-51 單片機的匯編有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展， 從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)系列單片機的也在不斷發(fā)展，Keil是目前最流行開發(fā) MCS-51，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境(uVi)將這些部份組合在一起。運行 Keil需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB或RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINX

38、P等操作系統(tǒng)。5.2.2 系統(tǒng)測試(1)測試原理：在系統(tǒng)設(shè)計中，以 MCS-51 單片機為的電阻、電容、電感測試儀，將電阻，電容，電感，使用對應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實現(xiàn)各個參數(shù)的測量。其中電阻和電容是采用 555 多諧振蕩電路產(chǎn)生的，而電感則是根據(jù)電容三點式產(chǎn)生的，將振蕩頻率送入 AT89C52 的計數(shù)端端，通過定時并且計數(shù)可以計算出被測頻率，再通過該頻率計算出被測參數(shù)。以 Keil51 為仿真，使用C 語言與匯編語言混合編程編寫了系統(tǒng)應(yīng)用；包括主程序模塊、顯示模塊、電阻測試模塊、電容測試模塊和電感測試模塊。測試方法：在測試時將被測參數(shù)通過本系統(tǒng)測量出來的示值與參數(shù)的標稱值進行對比，進而可以知

39、道本系統(tǒng)的測試精度。測試儀器：示波器，萬用表，穩(wěn)壓電源，計算機。(4)：通過按鍵，實現(xiàn)其按鍵所對應(yīng)的功能，并觀察，對設(shè)計進一步的進行校正和對實現(xiàn)功能的可靠性的確認，并如下：a)電阻測試數(shù)據(jù)如表 5-1 所示。表 5-1 電阻測試數(shù)據(jù)觀察結(jié)果。b)電容測試數(shù)據(jù)如表 5-2 所示。表 5-2 電容測試數(shù)據(jù)c)由于電感制作復雜本次測試暫未對電感進試。(4)測試分析：在實際測量中，由于測試環(huán)境，測試儀器，測試方法等都對測試值有一定的影響，都會導致測量結(jié)果或多或少地偏離被測量的真值。為了減小本設(shè)計中誤差的大小，主要利用修正的方法來減小本測試儀的測量誤差。所謂修正的方法就是在測量前或測量過程中，求取某類系

40、統(tǒng)誤差的修正值。在測量的數(shù)據(jù)處理過程中選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。第一種途徑是從相關(guān)資料中查?。坏诙N途徑是通過理論推導求?。坏谌N途徑是通過實驗求取。本測試修正值選取主要通過實驗求取，對影響測量讀數(shù)的各種影響，示值（ ）振蕩頻率（Hz）標稱值（ ）相對誤差值（%）103316101051.010429962063.8224161995839.2標稱值()振蕩頻率（Hz）系統(tǒng)測量（）相對誤差(%)33069293330.920095012052.553049815280.44700503648924.1200002596192163.94700001574646831.1如

41、溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差。通過對相同被測參數(shù)的多次測量結(jié)果和不同被測參數(shù)的多次測量選取平均值，最后確定被測參數(shù)公式的常數(shù)K 值，從而達到減小本設(shè)計系統(tǒng)誤差的目的。由于振蕩電路器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生的被測參數(shù)對應(yīng)的頻率有一定的誤差，所以只能通過多次實驗測量，選取合適的修正值來盡可能的減少本測試系統(tǒng)的誤差。6 結(jié)論與展望是一次非常好的將理論與實際相結(jié)合的機會，通過對電阻、電容、電感測試儀的課題設(shè)計，鍛煉了實際動手能力，增強了我解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。本設(shè)計的硬件電路圖簡單,可降低生產(chǎn)成本。

42、采用單片機可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,縮小系統(tǒng)的體積,調(diào)試和方便，而且以 MCS-51 單片機最小系統(tǒng)為的設(shè)計能夠滿足了整個系統(tǒng)的工作需求，555 振蕩器實現(xiàn)了被測電阻和被測電容參數(shù)的頻率化，電容三點式振蕩電路實現(xiàn)了被測電感參數(shù)的頻率化，被測頻率通過 CD4052 模擬開關(guān)送入單片機計數(shù)，再經(jīng)過顯示電路顯示被測參數(shù)用 C 語言編程，根據(jù)具體情況控制啟動被測參數(shù)的相應(yīng)程序,的測量值，能靈活控制被測參數(shù)的檔位切換。經(jīng)過測試，系統(tǒng)各個模塊都能正常共組，成功地達到了設(shè)計的硬件要求。系統(tǒng)的Keil51 的部分是系統(tǒng)實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的關(guān)鍵。通過結(jié)合硬件電路，在上，使用C 語言與匯編語言混合編程編寫了系統(tǒng)應(yīng)

43、用程序，使程序能夠正常運行，實現(xiàn)了設(shè)計的要求。總之，整個系統(tǒng)的工作正常，完成了設(shè)計任務(wù)的全部要求。雖然本系統(tǒng)完成了設(shè)計設(shè)計要求，但其中仍然存在著很多需要改進的地方。作品實測中，測量電容值有一定的誤差，而且 C 值越大時誤差越大，該誤差則是來源于振蕩電路產(chǎn)生的頻率和單片機程序上的誤差。希望在之后的設(shè)計之中能夠得到進一步解決。在人機交換方面，顯示部分可以改用顯示效果更好的液晶屏顯示，使系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示更加清晰、更加人性化。致謝本文是作者在西安交通大學城市學院做畢業(yè)設(shè)計期間學習、工作的總結(jié)，是在導師老師指導下完成的。在這幾個月畢業(yè)設(shè)計的學習和工作中，導師的精心指導和培養(yǎng)使我在各個方面都受益非淺

44、。在分析問題、解決問題及獨立工作的能力有了很大的提高。在此期間，xx 老師提出了很多有益的建議并給予我很大幫助。在本文的課題研究及寫作過程中，也給予了大力支持。在此謹向 xx 老師表示衷心的感謝。在城市學院這個學習氛圍活躍、團結(jié)友愛的集體里，大家互相幫助，彼此問題，共同提高。在此也要感謝研究工作得以順利的進行。各位學友，有了大家的支持和幫助使得最后，再次向老師以及幫助過表示最的謝意！參 考 文 獻1.MCS-51，2008如，單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計.西安交通大學年 3 月第 1 版如，郭福田2，2006.2現(xiàn)代測試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計西安：西安交通大學3付家才.單片機控制工程實踐技術(shù)M.化學工業(yè)，20

45、04，1997，200145678.MCS-51 單片機應(yīng)用系統(tǒng).哈爾濱工業(yè)大學.單片機實驗與實踐.航空航天大學，2002，ISBN7- 81082- 169- 5TP，2008.跟我學用單片機.航空航天大學.單片機原理與使用技術(shù).電子技術(shù)實驗及課程設(shè)計.東南大學9J.C.Whitaker.Thermal Design of Elektronic Equipment,CRC Press LLC.Lond on200110W.Je.Zjawiska termiznew elementachi.ukladach polprzewodnikowych.WNT.Warszawa.1992附錄附錄一系統(tǒng)

46、原理圖附圖附錄二PCB 圖附錄二源程序源程序：外文翻譯單片機 AT89C51 簡介AT89C51 是ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4Kb 字節(jié)的快速可擦寫的只讀程序器（PEROM）和 128 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位處理器（CPU）和 Flash單元，功能強大 AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：1）與MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；2）4K 字節(jié)可重復寫flash 閃速器；3）

47、1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0HZ24MHZ；三級加密程序器；6）128*8 字節(jié)RAM；7）32 個可編程I/O 口；8）2 個 16 位定時/計數(shù)器；9）6 個中斷源；可編程串行 UART 通道；低功耗空閑和掉電模式。功能特性概述：AT89C51 提供以下標準功能：4K 字節(jié)閃速器，128 字節(jié)RAM，32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時/計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)

48、繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并引腳功能說明： Vcc：電源電壓GND：地其它所有工作直到下一個硬件復位。P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復位口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個邏輯門電路，對端口寫“1”可 作為高阻抗輸入端用。在外部數(shù)據(jù)器或程序期間激活器時，這組上拉電阻。口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在P1 口：P1 是一個帶上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過的上存在拉電阻把端口拉到，此時可做熟出口

49、。做輸出口使用時，因為上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。Flash 編程和程序校驗期間，P1 接受低 8 位地址。P2 口：P2 是一個帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過地山拉電阻把端口拉到，此時可作為輸出口，作輸出口使用時，因為存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P3 口：P3 口是一組帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，他們被上拉電阻拉高并可作為輸出口。做輸出端時，被

50、外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。P3 口還接收一些用于閃速號。表 1 P3 功能器編程和程序校驗的控制信RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG：當器時，ALE（地址所存允外部程序器或數(shù)據(jù)許）輸出脈沖用于所存地址的低 8 位字節(jié)。即使不外部器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當外部數(shù)據(jù)器時將跳過一個 ALE 脈沖。對flash器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。不要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置

51、ALE 操作。該外置位后，只要一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才位，可會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE引腳功能P3.0RXDP3.1TXDP3.20P3.31P3.4TOP3.5T1P3.6WRP3.7RD無效。PSEN：程序 AT89C51 由外部程序允許（PSEN）輸出是外部程序器的讀選通信號，當器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩個PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當外部數(shù)據(jù)器，這兩次有效的 PSEN信號不出現(xiàn)。EA/VPP: 外部允許。欲使 CPU 僅外部程序器（ 地址為如果加密位LB10000H-FH），EA 端必須保持低電

52、平（接地）。需注意的是;會鎖存EA 端狀態(tài)。（接 VCC 端），CPU 則執(zhí)行被編程，復位時如 EA 端為程序器中的指令。Flash器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。XTAL1: 振蕩器反相放大器的及時鐘發(fā)生器的輸出端。XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。時鐘振蕩器：AT89C51 中有一個用于振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C1、C2 接在放大器的反饋回路中并聯(lián)振

53、蕩電路。對外接電容 C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用 30，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40。用戶也可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2 則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。持續(xù)時間和最大的低電圖 1 外部時鐘電路圖 2 外部時鐘輸入在空閑工作模式狀態(tài)，CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由產(chǎn)

54、生。此時，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，即可終止空閑工作模式。程序會首先響應(yīng)中斷，進入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并僅隨終端返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機進入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過硬件復位也可將空閑工作模式終止，需要注意的是，當由硬件復位來終止空閑模式時，CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期（24 個時鐘周期）有效，在這種情況下，CPU片內(nèi) RAM，而

55、允許其它端口。為了避免可能對端口產(chǎn)生以外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)該是一條對端口或外部器的寫入指令。在掉電模式下，震蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM 中的內(nèi)容，在 VCC 恢復到正常工作電平前，復位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。表 2 編程電壓編程方法：編程前，需設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號， AT89C51 編程方法如下：1）2）3）4）5）在地址線上加上要編程單元的地址信號；在數(shù)據(jù)線上加上

56、要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)；激活相應(yīng)的控制信號；在高電壓編程方式時，將EA/VPP 端加上+12V 編程電壓；每對 FLASH陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個 ALE/PROG 編程脈沖，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復 15步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時地，通常約為 1.5ms。數(shù)據(jù)查詢：AT89C51 單片機用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結(jié)束，在一個寫周期中，如需要（P0.7）是原來寫入字節(jié)最最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最的反碼。寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端上，此時，可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進行數(shù)據(jù)查詢

57、。READY/BUSY：字節(jié)編程的進度可通過“RDY/BSY”輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE 變?yōu)椤癏”后 P3.4(RDY/BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4 變?yōu)楸硎緶蕚渚途w狀態(tài)。程序校驗：如果加密位 LB1、LB2 沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。加密位不可能直接變化。證實加密位的完成通過觀察它們的特點和能力。擦除：利用控制信號的正確組合（表 1）并保持 ALE/PROG 引腳 10ms的低電平脈沖寬度即可將PEROM 陣列（4k 字節(jié)）整片擦除，代碼陣列在擦除操作中將任何非空單元寫入“1”，這步驟需要再編程之前進行。讀片內(nèi)

58、簽名字節(jié)：AT89C51 單片機內(nèi)有 3 個簽名字節(jié)，地址為 030H、031H和 032H。用于該器件的廠商、型號和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過程和單元VPP=12VVPP=5V標志AT89C51X YYWWAT89C51X-5 YYWW地址(030H)=1EH(031H)=51H (032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=51H (032H)=05H030H、031H 和 032H 的正常校驗相仿，只需將 P3.6 和 P3.7 保持低電平，返回值意義如下：（030H）=1EH產(chǎn)品由 ATMEL 公司制造；（031H）=51H為 AT89C51 單片機；（032H）=FFH為 5V

59、 編程電壓。為 12V 編程電壓；（032H）=05H編程接口：采用控制信號的正確組合可對 FLASH 閃速陣列中的每一代碼字節(jié)進行寫入和它將自動定時到操作完成器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后Birefroduction of AT89C51The AT89C51 is a low-er, high-performance CMOS 8-bitputerwith 4K bytes of Flash Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM) and 128 bytes RAM. The device is manufact

60、ured using Atmels high density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry standardMCS-51 instruction set and pinout. The chip combines a versatile 8-bit CPU withFlash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is aerfulputer whichprovides a highly flexible and cost effective solu