引言
相位差测量数字化的优点在于硬件成本低、适应性强、对于不同的测量对象只需要改变程序的算法，且精度一般优于模拟式测量。在电工仪表、同步检测的数据处理以及电工实验中，常常需要测量两列同频率信号之间的相位差。例如，电力系统中电网并网合闸时，需要求两电网的电信号的相位差。相位差测量的方法很多，典型的传统方法是通过示波器测量，这种方法误差较大，读数不方便。为此，我们设计了一种基于锁相环倍（分）频的相位差测量仪，该仪器以锁相环倍（分）频电路为核心，实现了工频信号相位差的自动测量及数字显示。
论文摘要
本系统为低频数字式相位/频率测量仪，由移相网络模块、相位差测量模块及频率测量模块三大部份构成，其系统功能主要是进行相位差测量及频率测量。
移相网络主要是由RC 移相电路和LM324运放电路组成，将被测信号送入移相网络，经RC 移相、LM324隔离放大，产生两路信号，一路为基准信号经过波形转换，另一路为移相后的信号。分别经过波形转换、整形、二分频送给相位测量模块及频率测量模块。
相位差测量仪主要是由锁相环PLL （Phase Lock Loop）产生360倍频基准信号和移相网络的基准信号与待测信号进行异或后的信号作为显示器的闸门电路和控制信号。
频率测量模块主要是用计数法测量频率的，它是有某个已知标准时间间隔Ts 内，测出被测信号重复出现的次数N ，然后计算出频率f=N/Ts.
显示电路模块主要是由计数器、锁存器、译码器和数码管组成。
低频率数字相位测量仪
目录
1设计任务书……………………………………………………………………………….3 2设计方案概述……………………………………………………………………………3 3系统的组成………………………………………………………………………………4.
3.1总体框图 (4)
3.2移相网络部分 (4)
3.3相位测量部分 (6)
1 波形转换、整形放大 (8)
2 锁相环倍频 (9)
3 闸门电路 (11)
4 控制门 (11)
5 计数器 (11)
6 锁存器 (11)
7 显示译码器与数码管 (11)
3.4频率测量部分 (12)
1 数字频率计的基本原理 (12)
2 系统框图………………………………………………………………………12 4附录………………………………………………………………………
- 1 -
一、设计任务书
（一）任务
设计仿真一数字相位计
（二）主要技术指标与要求：
（1）输入信号频率为1KHZ ～20KHZ 可调
（2）输入信号的幅度为10mV
（3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1°
（4）采用外部5V 直流电源供电
（三）对课程设计的成果的要求（包括图表）
设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。
二、设计方案概述
根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了方案：
相位测量仪是利用锁相环PLL （Phase Lock Loop）技术组成相位差测量仪。基准信号与待测信号进行异或后的信号作为计数器的闸门控制信号来控制计数器，使计数器在待测信号与基准信号之间的相位差间计数，则计数器计出来的数值则为待测信号与基准信号间的相位差。
数字频率计实际上就是一个脉冲计数器, 即在单位时间里(如1S 所统计的脉冲个数. 图1是数字频率计原理广框图. 该系统主要由输入整形电路`晶体振荡器`分频器及量程选择开关`门控电路`闸门`计数译码显示电路等组成. 首先, 把被测信号(以
正弦波为例通过放大`整形电路将其转换成同频率的脉冲信号, 然后将它加到闸门的一个输入端. 闸门的别一个输入端是门控电路发出的标准脉冲, 只有在门控电路的输入高电平的时间T 是非常准确的, 它由一个高稳定的石英振荡器和一个多级分频器及量程选择开关共同决定. 逻辑控制电路是控制计数器的工作顺序的, 使计数器按照一定的工作程序进行有条理的工作(例如准备----计数----显示------清零----准备下一次测量.
低频率数字相位测量仪
三、系统的组成
（一）总体框图（见图3.1）
低频数字相位差、频率测量仪的组成框图（二）移相网络部分(图3.1
移相网络是由二节RC 超前或滞后移相网络、集成运算放放大器组成的电压跟随器和运放组成的。
一节RC 电路如图所示。由它的相量图可知超一个相角φ，
，当f →0时，φ→90°；f →∞时，φ→0。这说明：一节RC
电路最大相移不超过90°，不能满足相位平衡条件。若两节RC 电路最大相移虽 - 1 -
可接近180°，但此时频率必须很低，从而容抗很大，致使输出电压接近于零，所以本电路又加了电压跟随器和放大器。
RC 移相器，具有电路简单，经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。如图3.2所示移相网络的电路
移相网络电路
由于不同的频率输入要达到准确的移相，电阻和电容的参数就要改变才能使RC 正常移相。本电路电路调试了三组参数分别为100HZ 、500HZ 、1KHZ 。其计数公式：
f =
11
，得R =
2πfC 2πRC
本电路是通过拨码开关对相位计的量程的进行转换的，调整电位器R7即可对输入信号进行±45
如上图所示，R7的下端电压为：V 下=Vin ?
w 为输入信号的角频率。
（三）相位测量部分
jwc
，Vin 为输入信号，
R +jwc
目前广泛使用的是直接式数字相位计, 其原理如图所示, 被测信号U1,U2
分别经过过零比较器1和2, 使得信号由负到正通过零点时产生一个脉冲信号, 由这两个脉冲信号控制RS 触发器的工作状态, 使RS 触发器给出一个脉冲宽度等于两个被测信号间时延T 的矩形波, 如图3.3所示, 用这个矩形波作为与门的门控信号, 控制标准脉冲的个数, 由计数器记录通过与门的标准脉冲数.
设标准脉冲周期为TS, 并以与开启1秒种作为计时标准, 即与门开通1秒种
相当于两信号的相位差为3600, 此时, 计数器的计数值为1/TS.若两被测信号的周期为TX, 则被测信事情一周期内与门开通的时间为两被测信号的时延T, 那么1
秒内与门开通的总时间为?t=1/TX *τ
而1秒内计数器的计数值N 为 N=?t/T=τ
S /TX *Ts
则两被测信号间的时延T 为τ=N*TX *TS
则两被测信号间的相位差为?φ=τ/TX *3600=N*TS *3600 最后由译码显示电路将测量结果直接显示出来.
本电路经过讨论决定用脉冲计数法测量相位差其方框图如图3.4所示：
相位差测量框图
一）波形转换、整形放大
移相网络输出的两个信号A 、B 经过运放LM324波形转换把正弦波转换成方波，为了能测量不同电平值与波形的周期信号的相位, 必须对被测信号进行放大与整形处理, 使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号. 信号放大与波形整形电
路的作用即在于此. 信号放大可能采用一般的运算放大电路, 波形整形可以采用施特触发器，整后送给D 触发器74LS74二分频输出二个方波信号，电路如图3.5所示。
波形转换、整形、二分频电路
二）锁相环倍频
锁相式数字频率合成器电路原理框图如图所示
：
1、锁相式数字频率合成器的组成与基本工作原理图中的相位比较器与压控振荡器VCO 由锁相环LM4046组成。1/N分频电路是一个三级可预置数分频器，各级都采用可预置数BCD 码同步1/N制计数器MC14522，每级的分频比可由单片机去控制，也可用4 位小型拨动开关以8421BCD 码形式对该级计数器进行预置数，
分频比可选择的范围为0——999，总共可生成999个频率点，它是构成锁相式数字频率合成器的主要单元电路之一，称之为程序分频器TN 。
按所需的分频比N ，预先输入百位、十位和个位的数据后，给4046锁相环相位比较器Ⅱ（第14引脚P D11），输入频率为f R 的方波信号U R ；压控振荡器产生频率为f0的输出信号U0，经程序分频器TN 后，得到频率为f V 的比较信号U V ，送至相位比较器Ⅱ（第3 引脚P DI2）。这两个信号在相位比较器Ⅱ中进行比较，当锁相环锁定后，可得到： f R = f V 其中： f V= f 0/N 代入得： f R = f 0/N 即： f 0=N ×f R
由此可知，当f R 固定不变时，改变三级程序分频器的分频比N ，VCO 的输出振荡频率（也就是频率合成器的输出频率）f 0就会得到相应地改变。
这样，只要输入一个固定信号频率f R ，即可得到一系列所需要的频率，其频率间隔等于f R ，对于选择不同的f R ，则可以获得不同的f R 频率间隔。例如：设输入的f R =1.024KHz，N 取为132，则 f 0= N× f R =132*1.024KHz=135.168 KHz。 2、实际使用的相位比较器与环路低通滤波器
4046锁相环集成电路内部含有两个相位比较器，其中相位比较器I 为异或门（即模为二和结构）比较器，为使锁相范围最大，通常要求两个输入信号PD 11和PD 12的占空比必须为50%的方波，而相位比较器Ⅱ为过沿控制式比较器，它只由两个信号的上升沿作用，因此不要求波形占空比为50%。
由于本实验系统电路基本锁相环实验电路与锁相式数字频率合成器实验电路二者均组合在一起，基于相位比较器的比较信号来自程序分频器电路，占空比非50%，因而本实验电路选用相位比较器Ⅱ。该比较器不仅具有鉴相功能，而且具有鉴频功能，当两个输入信号U R 和U V 频差很大时，环路从鉴相工作状态自动转入鉴频工作状态，迫使f V 接近f R 等到f V = f R 时，环路比鉴频器工作状态自动转入鉴相工作状态，这种数字鉴相器把鉴频与鉴相密切结合在一起，使用较为方便。
相位比较器Ⅱ输出的相位误差电压是周期性脉冲波形，需要使用环路低通滤波器将它平滑后输出一个直流控制电压，去控制VCO 频率和相位，使之向减
小误差方向变化，以消除频差与相差，从而达到锁定状态。对于高频噪声及其它交流谐波分量，它们将受到滤波器的抑制。
环路低通滤波器由外接的R 、C 元件组成无源比例积分滤波器。
三）闸门电路
闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，使计数器仅在两信号的相位差之
间计数。
四）控制门
控制电路的输入信号是异或门的输出信号A ，由上图可知控制电路在信号A
的下降沿时，要先将计数器的计数结果送入锁存器进行锁存，然后对计数器进行清零，以便计数器下一次能正常工作。控制电路74LS386和74LS04组成。
五）计数器
计数器的作用是对输入脉冲计数. 根据设计要求, 最高测量相位差为一度，应采用3位十进制计数器. 本电路选用74LS160集成计数器
. 六）锁存器
在移相网络的两个相位差内计数器的计数结果(被测信号相位必须经
锁定后才能获得稳定的显示值. 锁存器通过触发脉冲的控制, 将测得的数据
寄存起来, 送显示译码器. 锁存器可能采用一般的8位并行输入寄存器. 为使
数据稳定, 最好采用边沿触发方式的器件.
七）显示译码器与数码管
是把用BCD 码表示的十进制数转换成能驱动数码管正常段信事情, 以获得
数字显示. 显示译码器的输出方式必须与数码管匹配（共阴共阳之分）。
（四）频率测量部分
在许多情况下, 要对信号的频率进行测量. 利用示波器可能粗略测量被测信号的频率, 精确测量则要用到数字频率计. 数字频率计用到的数字技术很多. 本节数字频率计的设计与制作项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识, 进一步熟悉数字电路系统设计`制作与调试的方法和步骤
一）数字频率计的基本原理
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率. 频率是在单位时间(1S内信号
周期性变化的次数. 如果我们能在给定的1S 时间内对信号波形计数, 并将计数结果显示出来, 就能读取被测信号的频率. 其频率可表示为：
f =N
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确时间, 同时将被测信号转换成幅度
与波形均能被数字电路识别的脉冲信号, 然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数, 将其换算后显示出来. 这就是数字频率计的基本原理.
二）系统框图
从数字频率计的基本原理出发, 根据设计要求, 得到如图所示的电路框图
数字频率计的框图
把被测信号(以正弦波为例通过放大`整形电路将其转换成同频率的脉冲
信号，其频率与被测信号时基电路提供标准的1s 时间基准信号，fx 的频率相同。
其高电平持续时间t 1=1s ，当1s 信号来到时，闸门开通，被测信号通过闸门，
计数器开始计数，直到1s 信号结束时闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s 内计数器计得的脉冲个数为N ，则被测信号频率fx NH Z 。控制电路有两个输出信号：一个信号是产生上升沿的脉冲送入锁存器进行锁存，使送到译码器的数稳定，使得显示器上的数字稳定；另一个信号是产生一个下降沿的脉冲给计数器清零端清零，使计数器在每次1s 过后清零从零开始新的一轮计数。逻辑控制电路是控制计数器的工作顺序的, 使计数器按照一定的工作程序进行有条理的工作(例如准备----计数 ----显示------清零----准备下一次测量. 时序关系图如图所示：
频率测量模块波形图
下面介绍框图各部分的功能及实现方法：
1、放大整形电路
a 信号经过运放LM324波形转换把正弦波转换成方波，为了能测量不同电
平值与波形的周期信号的频率, 必须对被测信号进行放大与整形处理, 使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号. 信号放大与波形整形电路的作用即在于此. 信号放大可能采用一般的运算放大电路, 波形整形可以采用施特触发器，本电路是采用
74LS04非门整形的。
b 调试方法是将频率为1000HZ`幅值为0.5V 的正弦信号到输入到放大`整形电路中, 用示波器观察输出波形应为对称的方波信号.
2、1秒的时基信号发生器
秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字
钟质量，通常用晶体体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1HZ 的秒脉冲。常用的典型电路如图所示。
1S 的时基电路
CD4060是14位二进制计数器。它内部有14级二分频器，有两个反相器。CP1（11脚）、/CP0（10脚）分别为时钟输入、输出端，即内部反相器G1的输入、输出端。图中R 为反馈电阻（10MG~100MG），目的是为CMOS 反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，取5/30PF，C2是温度特性校正用电容，一般取20~50PF。内部反相器G2反相器起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768HZ 晶振，若要得到1HZ 的脉冲，则需经过15级二分频器完成，由于CD4060只能实现14分频，故必须外加一级分频器，可采用
CD4013双D 触发器完成。
3 、计数、译码、显示部分
工作原理：当闸门信号打开时送给计数器一个上升沿电压，计数器开始计数，等到门控电路送一个1S 的信号去锁存计数器在1S 内计数的次就等于被测信号的频率。波形如图所示：
计数、译码、显示波形图
应用中的几个注意问题
（1）改善稳压器工作稳定性和瞬变响应的措施
三端固定集成稳器的典型应用电路如图所示. 图(A适合7800系列,UI 、UO 均是正值; 图(B适合7900系列, UI 、UO 均是负值; 其中UI 是整流滤波电路的输出电压. 在靠近三端集成稳压器输入、输出端, 一般要接入C1=0.33UF和C2=0.1UF电容, 其目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流变化范围内, 提高其工作稳定性和改善瞬变响应. 为了获得最佳的效果, 电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或胆电容为宜. 另外为了进一步减小输出电压的绞波, 一般在集成稳压器的输出端并入一几百UF 的电解电容
.
(A CW7800系列稳压器的典型应用 (B CW7900系列稳压器的典型应用
(2 确保不毁坏器件的措施
三端固定集成稳压器内部具有完善的保护电路, 一旦输出发生过载或短路, 可自动限制器件内部的结温不超过额定值. 但若器件使用条件超出其规定的最大限制范围或应用电路设计处理不当, 也是要损坏器件的. 例如当输出端接比较大电容时(CO >25UF,一旦稳压器的输入端出现短路, 输出端电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部调整管的发射极---基极PN 结泄放电荷, 因大容量电容释放能量比较大, 故也可能造成集成稳压器坏. 为防止这一点, 一般在稳压器的输入和输出之间跨接一个二极管(见图, 稳压器正常工作时, 该二极管处于截止状态, 当输入端突然短路时, 二极管为输出电容器C O 提供泄放通路.
(3 稳压器输入电压值的确定
集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制, 但为了使稳压器工作在最佳状态及获得理想的稳压指标, 该输入电压也有最小值的要求. 输入电压U I 的确定, 应考虑如下因素:稳压器输出电压U O ; 稳压器输入和输出之间的最小压差(UI -U O MIN; 稳压器输入电压的纹波电压U RIP , 一般取U O 、(UI -U O min 、U RIP
之和的10%,对于集成三端稳压器,(UI -U O =2～10V 具有较好的稳压输出特性. 例如对于输出为5V 的集成稳压器, 其最小输出电压U I 为:
UImin = UO + (UI -U 0 min + URIP + UI = 5 + 2+0.7+0.77≈8.5(V 电源电路的原理图如下：
稳压器输入电压的原理图
四、结论
五、附录
元器件清单
目录 绪论 (1) 摘要 (2) 1 结构设计与方案选择 (3) 1.1 基于过零检测法的数字式相位差测量仪方法概述 (4) 1.1.1 相位－电压法 (4) 1.1.2 相位－时间法 (5) 1.2 方案的比较与选择 (6) 2 相位－时间法单元电路的原理分析与实现方法 (6) 2.1 前置电路设计与分析 (6) 2.1.1 放大整形电路的分析与实现 (6) 2.1.2 锁相倍频电路的分析与实现 (7) 2.2 计数器及数显部分的设计与分析 (9) 2.2.1 计数器部分的分析与实现 (9) 2.2.2 译码显示部分的分析与实现 (10) 3 结论 (12) 4 参考文献 (13) 附录1：元器件名细表 (14) 附录2：相位时间法总体电路原理图 (15) 附录3：相位时间法总体电路PCB板 (16) 附录4：相位时间法总体电路PCB板3D视图 (17)
随着科学技术突飞猛进的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。数字相位差测试仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，需要两电网的电信号相同，这就需要精确的测量两工频信号之间的相位差。更有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具备重要意义。相位测量的方法很多，典型的传统方法是通过显示器观测，这种方法误差较大，读数不方便。为此，我们设计了一种数字相位差测量仪，实现了两列信号相位差的自动测量及数显。近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较简单，功能越来越多。 本低频数字相位测量仪主要是测量电压和电流的相位差，由整形放大电路、基本门电路、锁相倍频、计数译码等集成电路构成。测量的分辨率可达到0.1°，可测信号的频率范围为0Hz～250Hz，幅度为0.5Ⅴ，由于74HC4046的性能比较好，使得所制得的仪器精度相对较高，达到了任务书中所规定的要求。
建筑工程测量课程 --“经纬仪角度测量-水平角观测”教学设计（6课时）【授课专业】：建筑施工【授课科目】：测量放线 【授课课时】：6课时【授课教材】：高等教育出版社《测量放线》【授课对象】：11级建筑施工2班（共50人） 一、教学对象分析 教学对象为我校建筑施工专业11建筑施工（2）班学生，共50人。 （一）知识技能 1、完成测量学基础知识的学习，了解测量的基本工作 2、完成水准测量部分的学习，掌握学习思路和方法 3、完成了经纬仪结构以及经纬仪使用的学习，能熟练完成经纬仪的操作。 4、理解水平角的概念 （二）经验态度 1、部分学生在专业选择时目的明确，规划清晰 2、有个别学生在课余时间接触过测量仪器，有利于其学习，但会有自己先入为主的主观概念，有不良的操作习惯，并会影响其他学生。 3、学生能够积极思考，认真学习。 4、班级学习气氛较好，有较强的团队合作意识。 5、学生对于技能应用比较看重，不重视理论的学习。 （三）风格特点 1、大部分学生上课能够认真听讲，并能跟随教师的上课思路 2、能够主动学习，发现问题，并能通过小组讨论和请教老师等途径寻求解决方法。 3、仍有部分学生上课思想不集中，导致实际操作过程中会出现各种细节问题。 二、教学目的及要求 （一）知识目标： 1、掌握测回法测定水平角的操作过程和角度计算 2、了解水平角测量的实际应用。 （二）技能目标： 1、熟练经纬仪的操作；
2、能了解误差产生的原因并在测量过程中加以控制； 3、能评价判断测量结果。 （三）素质目标： 1、学会团队合作，能相互协作学习讨论，并在小组学习中构建自己的知识体系。 2、培养认真细致、吃苦耐劳的专业作风，严谨的工作态度。 【原由】： 对于建筑施工专业的学生而言，测量不仅仅是需要了解的技能，更可能是他们以后从事的工作，所以对于测量的基本功的要求更加严苛。 由于中职学生对于理论的轻视，使得在知识层面上的掌握浅薄，所以在理论知识上要求他们熟练记忆。 从岗位需求上看，中职学生要打破社会成见，必须有一定的技能证书，所以面向技能层面的目标是以中级测量工的基本要求为标准的。 对于学生的素质培养是所有教学的基本，先做人，后做事，所以严谨细致的作风和团队合作的精神，是贯彻教学当中的。 三、教学内容分析 （一）教学内容 根据课程要求和中职建筑施工专业学生的就业前景与职业发展，扎实完成测量的基本工作之一：水平角的测量。从基本的测回法入手，在掌握仪器使用的前提下，清晰了解水平角测量的原理和方法，清晰掌握测回法的步骤和注意事项。并通过四边形内角测回法观测这一具体测量项目考核与检查学生的概念理解能力，实际操作能力，合作组织能力以及发散思考能力。具体教学任务为: 1、熟练掌握角度的计算 2、掌握测回法测定水平角的过程 3、完成一四边形内角的观测。 4、分析项目完成过程中的不规范操作并能加以改正。 （二）教材分析 所采用的教材：《测量放线》----高等教育出版社出版 课程内容： 3.2.2 测回法测定水平角 本教材在编排上，先介绍了仪器的操作，再介绍 原理和方法，比较符合中职学生的认知顺序。通过对 教材的整理，拓展了一项综合性的小组任务：四边形内 角和的测量。从而达到理实一体化的教学效果。
单片机课程设计报告 题目：基于单片机的温湿度仪表设计 班级：智能科学与技术1201班
学生姓名：文波 学号：120407130 指导教师：朱建光 成绩： 工业大学 摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本设计STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。
目录 第一章目标及主要任务 (3) 第二章硬件设计 (3) 2.1系统设计方案 (3) 2.2 STC89C52介绍 (4) 2.3 DHT11数字传感器介绍 (5) 2.4电路设计 (7) 第三章软件设计 (11) 3.1 系统软件主程序流程 (11) 3.2 DHT11数据采集流程 (13) 第四章结论与调试 (13)
附录（程序清单） (14) 参考文献 (22) 第一章目标及主要任务 在本次课程设计中，为实现对温湿度的检测与显示，主要利用以STC89C52为核心构架硬件电路，DHT11温湿度传感器采集环境温度及湿度信息(温度检测围：0℃至+50℃。测量精度：2℃.；湿度检测围：20%-90%RH检测精度：5%RH)，数码管直接显示温度和湿度(显示方式：温度：两位显示；湿度：两位显示)；同时利用C语言编程实现温湿度信息的显示功能。 扩展功能：可设置温湿度报警值，温湿度超过设置的响应报警值，会发出报警信号。 第二章硬件设计 2.1 系统设计方案
压力表工作原理及结构 用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力，又称压强。压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装臵。仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压 (习惯上称真空)和差压。 图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。工程技术上所测量的多为表压。压力的国际单位为帕(Pa)。压力的其他单位还有：工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。 压力是工业生产中的重要参数。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽(-0.1～1500兆帕)，是压力测量仪表中应用最多的一种。 一、压力表 1.1、压力表的工作原理 弹簧管压力表又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装臵时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高（如0.25级以上）的弹性式压力测
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： 测量对象 LCD显示 电阻/电容/电感 简易的数字电阻、电容和电感测量仪 自制电源 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。在设计前本文对各种方案进行了比较：
BY2571数字式接地电阻测试仪性能特点 BY2571数字式接地电阻测试仪使用范围： 适用于电力、邮电、铁路、通信、矿山等部门测量各种装置的接地电阻以及测量低电阻的导体电阻值；本表还可测量土壤电阻率及地电压。 BY2571数字式接地电阻测试仪性能特点： (1) 结构上采用高强度铝合金作为机壳，电路上为防止工频、射频干扰采用锁相环同步跟踪检波方式并配以开关电容滤波器，使仪表有较好的抗干扰能力。 (2)采用DC/AC变换技术将直流变为交流的低频恒定电流以便于测量。 (3) 允许辅助接地电阻在0～2KΩ（RC），0～40KΩ（RP）之间变化，不致于影响测量结果。 (4)本仪表不需人工调节平衡，3(1/2)位LCD显示，除测地电阻外，还可测低电阻导体电阻、土壤电阻率以及交流地电压。 (5)如若测试回路不通表头显示“1”代表溢出，符合常规测量习惯。 BY2571数字式接地电阻测试仪技术参数： 使用条件 环境温度：0℃~+45℃ 相对湿度：≤85%RH 测量范围 电阻：0~2Ω（10mA），2~20Ω(10mA)，20~200Ω(1mA) 电压：AC 0~20V 精度及分辨率 精度：0~0.2Ω≤±3%±1d 0.2Ω~200Ω≤±1.5%±1d 1~20V≤±3%±1d 分辨率：0.001Ω、0.01Ω、0.1Ω、0.01V 测量误差 ·允许辅助接地电阻RC（C1与C2之间）<1.8KΩ； RP（P1与P2之间）<40KΩ误差≤±5% ·允许地电压≤5V（工频有效值）误差≤±5% 电源及功耗 zui大功率损耗≤2W 电源：6.8V~9V（6节5#镉镍可充电电池），外接220V交流电源进行充电。 体积：220mm×200mm×105mm
低频数字式相位测量仪 该系统由相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三个模块构成,分别由两块单片机独立地实现控制与显示功能。采用ＤDS技术生成两路正弦波信号，并通过改变存储器中数据读取的起始地址来实现数字移相的功能,用Ф-T变换技术来实现相位差的测量,使得显示分辨率精确到0.０１o，测得的频率与相位差值送入LCＤ进行显示,加入红外键盘以及语音播报的功能，使得系统具有智能化、人性化的特色。 关键词:相位测量频率测量数字移相DDS语音播报 一方案论证与设计 1 相位测量方案 方案一：采用脉冲填充计数法。将正弦波信号整成方波信号，对两路方波信号进行异或操作之后输出脉冲序列的脉宽可以反映两列信号的相位差,以输入信号所整成的方波信号作为基频，经锁相环倍频得到的高频脉冲作为闸门电路的计数脉冲，由单片机对获取的计数值进行处理得到两路信号的相位差。 方案二:鉴相部分同方案一,将两路方波信号异或后与晶振的基准频率进行与操作，得到一系列的高频窄脉冲序列。通过两片计数器同时对该脉冲序列以及基准源脉冲序列进行计数,一路方波信号送入单片机外部中断口，作为控制信号控制两片计数器。得到的两路计数值送入单片机进行处理得相位差值。 对以上方案进行比较，方案一在所测频率较高时,受锁相环工作频率等参数的影响会造成相位差测量的误差，采用方案二由高精度的晶振产生稳定的基准频率,可以满足系统高精度、高稳定度的要求。 ２频率测量方案 方案一：用专用频率计模块来测量频率,如ＩＣM7216芯片,其内部带放大整形电路，可以直接输入正弦信号，外部振荡部分选用一块高精度晶振和两个低温度系数电容构成1０MHｚ振荡电路，其转换开关具有０.01s,0.1s，1s,10s四种闸门时间,量程可以自动切换，待计数过程结束时显示测频结果。该方案外围硬件电路较为复杂。 方案二:利用可编程计数器来实现频率的测量，将被测信号转换为方波信号输入可编程计数器825４的某一路Clｋ端口，并将Gate端置为高电平，利用单
手持温度测量仪设计方案 第1章绪论 1.1 温度测量的背景和现代技术 温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验(如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验)中，有特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为1℃和0.1℃的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且它们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。DS18B20与传统的温度传感器相比，能够直接读出被测温度。而在传统的远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，数字温度传感器DS18B20是一款性能优异的数字式传感器，具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网、能较好地解决传统测温装置普遍存在的携带不便、易损坏、易受干扰等不足，可广泛的应用于工业控制中的各种温度监控。 1.2 研究方法 本论文是用单片机的相关知识设计一个实用的手持式温度控制系统。首先，我们查阅了大量的关于温度测量的资料，从而确定了用哪个单片机芯片和用哪类温度传感器，以及用何种液晶显示器。通过研究比较，我们选择89C51芯片，DS18B20温度传感器，以及1602液晶显示器和PQ05RF11的+5V稳压集成电路。为了达到预期的成果，我们首先熟悉和了解了DS18B20的工作原理和于单片机的接口编程，其次我们也熟悉和了解了89C51单片机和1602液晶显示器的工作原理和它的显示编程，并进行硬件连线，并进行调试。
郑州华信学院 课程设计说明书 题目：智能压力测量仪 姓名：杨巍 院（系）：机电工程学院 专业班级：电气工程三班 学号：1102120310 指导教师：宋东亚杨坤漓 成绩： 时间：2013年12月17 日至2013 年12 月28 日
郑州华信学院 课程设计任务书 题目智能压力测量仪 专业、班级电气工程及其自动化三班 学号 1102120310 姓名杨巍 主要内容： 利用单片机计一个智能压力测量仪，要求显示压力数据。 基本要求： 1.设计一个智能压力测量仪，要求显示当前压力数值。 2.利用proteus软件完成设计电路和仿真； 3.掌握并口驱动数码管动态显示的方法； 4.通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。 主要参考资料： [1]李全利，单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社 [2]王文杰，单片机应用技术[M]，冶金工业出版社 [3]朱清慧，PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M]， 清华大学出版社 [4]单片机实验指导书，天煌教仪 [5]彭伟，单片机C语言程序设计实训100例[M]，电子工业出版社 完成期限： 指导教师签名： 课程负责人签名：
年月日 目录 摘要 ...................................................................................................................................................... - 4 -1 引言 .................................................................................................................................................... - 4 - 1.1 问题的提出 .................................................................................................................. - 4 - 1.2任务与分析 ................................................................................................................... - 4 - 2方案设计 ................................................................................................................................................. - 5 - 2.1 系统方案设计论证....................................................................................................... - 5 - 2.1.1系统的控制方案设计......................................................................................... - 5 - 2.2最终设计方案总体设计框图........................................................................................ - 5 - 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 6 - 3.1 AT89C51单片机 ........................................................................................................... - 6 - 3.1.1 AT89C51单片机介绍 ........................................................................................ - 6 - 3.1.2 选用AT89C51单片机原因 ...................................................................................... - 7 - 3.2 时钟电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.3 复位电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.4 PG160128A显示电路................................................................................................... - 9 -
专业方向课程设计报告 课题名称：数字式相位差测试仪姓名： 学号： 班级： 专业： 归口系部： 起迄日期: 指导教师: 提交报告日期: 2015年12月18日
数字式相位差测试仪 目录 一、设计任务和目的 _________________________________ - 1 - （一）设计任务 ___________________________________ - 1 - （二）设计目的 ___________________________________ - 1 - 二、设计要求 ________________________________________ - 1 - 三、工作原理 _______________________________________ - 1 - 四、设计框图 _______________________________________ - 2 - 五、主要参考器件（软件仿真，用Proteus） ____________ - 2 - 六、各模块电路分析 _________________________________ - 3 - （一）移相电路部分_______________________________ - 3 - （二）放大整形电路部分___________________________ - 3 - （三）锁相倍频电路部分___________________________ - 4 - （四）计数器及数字显示部分_______________________ - 5 - （五）相位超前于滞后显示部分_____________________ - 6 - 六、仿真___________________________________________ - 7 - 七、心得体会 _______________________________________ - 8 - 八、参考文献 _______________________________________ - 8 - 附：数字式相位差总电路图_____________________________ - 9 -
大作业说明书 基于MPX4115的数字压力测量仪器设计 学生姓名：xxx 学生学号：08372 专业：测控技术与仪器 指导教师：程xx
（一）系统总体设计 1：设计整体思想 基于MPX4115的数字气压计包括软硬件的设计与调试。软件部分通过对C 语言的学习和对单片机知识的了解，根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部 分分为四大块，包括非电信号数据的采集、转换、处理以及显示: 。通过对设计 的了解，选择适合的器件，画出原理图。 2:系统总体框图 硬件部分由四部分构成，它们分别是：信息采集模块，数据转换模块，信息处理模块和数据显示模块。 (二)硬件电路设计及描述 1：数字压力测量仪设计意义 压力测量仪被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。其中的核心元件就是压力传感器，它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。本系统设计的数字压力测量仪采用单片机控
制，具有使用方便、精度高、显示简单和灵活性等优点，而且可以大幅提高被控气压的技术指标，从而能够大大提高产品的质量 2：数据采集模块的芯片选择 压力传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。 本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的压力传感器。经过综合考虑，本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器。MPX4115可以产生高精度模拟输出电压。 数据采集模块由压力传感器MPX4115构成。其中1脚是输出信号端，输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如图、 数据采集模块原理图 MPX4115的实物图 气压传感器MPX4115的原理 MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。
数字式电容测量仪的设计 一、总体方案的选择 数字式电容测量仪的设计可以有占空比可调的方波发生器产生基准方波信号，频率为10KHz，再通过555定时器构成单稳态电路。通过计数器计数显示电路显示当前电容容量。所设计的电容测量范围（1uF~999uF）。误差2%左右。 1.拟定系统方案框图 （1）方案一：纯硬件电路 图1纯硬件构成系统框图 （2）方案二：运用单片机程序编程设计电路 图2含单片机程序设计电路 2．方案的分析和比较 基于方案一较方案2只用到简单硬件，不需要编程，且大部分设计知识已经掌握，所需的有设计到出图的时间比较少。所以选择方案一，简单，易行，节省时间。 二、单元电路的设计 1.时基电路 时基电路是由占空比可调的555定时器构成的多谐振荡器，其基本工作原理如下：由于电路中二极管D1，D2的单向导电性，使电容器的充放电分开，改变电阻大小，就可调节多谐振荡器的占空比。图中Vcc通过R4、D2向电容C3充电，充电时间为 t ph 0.7R 4 C3 式（1）方 波 发 生 电 路与 门 电 路 计 数 电 路 译 码 显 示 电 路 单 稳 态 电 路
电容器 C3通过D1，R5及555中的三极管T 放电，放电时间为 t pl ≈0.7R 5C 式（2） 因而，振荡频率为 3 )54(43 .11C R R t t f pl ph +≈+= 式（3） 电路输出的占空比为 %1005 44 (%)?+= R R R q 式（4） VCC 5V A2 555_VIRTUAL GND DIS OUT RST VCC THR CON TRI R43.2kΩ R510kΩ D11BH62 D21BH62 C30.01μF C4 0.01μF 图3占空比可调的方波发生器 图4方波发生器的工作波形 本次试验需要产生8.9KHz 的频率，通过公式计算R4=3.2K Ω,R5=10K Ω,C3=0.01uf 此时f=10.8KHz,通过模拟产生的基准频率为8.9KHz,满足误差要求。 用555定时器构成的单稳态触发器如图5所示。
目录 1.设计任务书。 2.设计方案概述。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理。 4.电路的组成及参数选择。 4.1整形电路及信号C的形成。 4.2滤波电路的参任务计划书。 4.3V/f变换电路的设计。 4.4 89C52内部资源的利用。 5.应用实例。 6.结论。 7.总结。 一、设计任务书 （一）任务 设计仿真一数字相位计 （二）主要技术指标与要求： （1）输入信号频率为0HZ～250HZ可调 （2）输入信号的幅度为0.5V （3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1° （4）采用外部5V直流电源供电 （三）对课程设计的成果的要求（包括图表） 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。 二、设计方案概述 根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了一种用v/f变换测量交流电的相位差的新方法：首先产生出其幅度正比与相位差大小的直流电，再有v/f变换器转换成反映相位差大小的频率信号，在单片机的配合下，最终得到相位差。这种方法具有分辨率高，适应与大范围的各种输入频率等优点。 正弦交流电电信号相位差的测量可以用多种方法实现。比较直接的数字式测量方法是在已知信号周期的前提下用定时的方法测得相位差角对应的时间，然后根据已知的周期将其换算成相位差角度。但
是，这种方法的测量精度依赖于定时器的精度和分辨率。在信号频率较高或频率虽不高但相位差较小时，都可以出现较大的误差。另外，由于直接测量得到的是时间，相位差角要由这一中间结果与信号的周期运算后才能得到，所以周期的测量不可缺少，其测量的精度也将影响相位差的精度。 在此用一种新的思路进行相位差的测量，用v/f变换器把相位差转换成一个其频率与之成正比的脉冲列，通过计算在一定时间内的脉冲个数测量相位差角。这种测量方法与信号的周期无关，可以得到较高的精度。题达到了0.1的测量精度，与此同时工业运行控制中现场操作，修改和设置等问题也得到了很好的解决，以上这些都在工业运行中得到了厂方的认可。存在的问题主要是本仪器通用性很不强，很难在更大的范围应用和推广，只能运用与某些特定的企业。今后的工作主要硬件和软件的改进上，列入增加一些通用行很强的功能模块。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理 首先将输入的两个同频率但存在着相位差的信号进行整形，使之变成方波。如图1示A和B 再对A,B进行异或处理, 异或输出信号C 的脉冲宽度则反映相位差角.C 的脉宽T1对应的电角度是相位差角,C 的周期T2 是信号周期T 的1/2.如果信号角频率为w 则T1= /w. C为幅值为U 的方波其平均值Ud=UT1/T2=U 由此可见,C 的平均值( 亦即直流分量)仅与相位差角和脉冲幅 度有关与信号周期无关
唐山师范学院本科毕业论文 题目角度测量装置的研究与设计 学生 222222 指导教师尹义斌高级实验师 年级 2008级 专业电子信息科学与技术 系别物理系 唐山师范学院物理系 2018年5月
郑重声明 本人的毕业论文<设计）是在指导教师尹义斌老师的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文<设计）作者<签名）： 年月日
目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 序言 (1) 2 系统基本方案设计 (1) 2.1各模块方案的选择 (1) 2.2系统总体概述 (5) 2.3系统结构框图 (2) 2.4系统总电路图 (3) 3 硬件系统设计 (3) 3.1单片机芯片介绍 (3) 3.2传感器芯片介绍 (4) 3.3AD转换装置 (6) 3.4四分频电路 (9) 3.5液晶显示电路 (10) 4系统程序设计 (13) 系统程序流程图 (13) 5结论 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15) 附录 (16) 外文页 (19)
电子角度测量仪的研究与制作 李洪卫 摘要角度测量装置是某控制系统中瞄准装置的关键部件.在以往的控制系统中,多数都是仅凭设备操作人员眼睛瞄准指定目标,然后作出相应的控制,这样就带来一系列问题,如操作人员的经验、瞄准装置转盘的空回都可能会严重会影响瞄准目标的精确程度,从而严重影响控制系统的精度.为了提高控制系统的瞄准精度,在控制系统的瞄准装置中增加了角度测量装置,操作人员要求目标后所要达到的角度值能够精确定量地显示在操作面板上,帮助操作人员更加准确地实现对角度的精确需求,因此,极大地提高了控制系统的控制精确度.本系统就是角度测量装置的一个简单的应用，设计采用单片机为控制单元，用倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度并使其达到预置角度的目的。 关键词角度传感器单片机 AD转换分频 1 序言 现如今，角度测量装置在很多机械应用系统中都是关键的部位，而且是需要高精度的重要装置，但是在以往的一些控制系统中多数都是单凭依靠设备操作人员的主观判断来锁定目标，然后来做出相应的判断和控制，这就带来了很多问题，比如这会由于操作人员的经验，目测误差以及对装置操作问题所引起的操作误差，甚至误差过大而远远不符合实际要求。所以为了提高角度测量的精度，提高装置的可操作性，所以需要角度测量装置来帮助实现。 本设计开始利用角度传感器SCA60C的角度测量功能对其所在位置的角度输出模拟信号，然后利用模数转换芯片ADC0809将传感器所输出的将模拟量转变为数字量，然后将数字量输入到单片机89c52内部控制并通过数码管输出显示出实际的角度值。 2系统基本方案设计 2.1 各方案论证与比较
温度测控仪设计 学生：XXX 指导教师：XXX 容摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实可行的。 关键词：温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器
Design of and control instrument Abstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible. Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor .
实习报告 课程名称：数字式电压表 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师日期
数字式压力表的设计 1.课程设计的目的 压力表是指以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表，它几乎遍及所有的工业流程和科研领域。利用ICL7107构成数字式压力表。 2.课题要求 （1）测压范围：0—60Mpa，主要分为四个量程段：0.04—0.6Mpa；0.1—6Mpa；1—25Mpa；1—60Mpa； （2）测量精度：1.0级。 （3）具有显示、变送、报警等功能，可同时两路输入； （4）模拟输出：可同时提供两组4-20mA或0-10V输出。 3.设计原理 主要器件由芯片ICL7106和液晶显示器LCD组成 关键词：芯片ICL7106 液晶显示器LCD 图一为简易原理方框图。 由于7106是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上，属于大规模CMOS 集成电路，因此本方案主要有以下特点：（1）采用单电源供电，可使用9V迭层电池，有助于实现仪表的小型化。（2）芯片内部有异或门输出电路，能直接驱动LCD显示器。（3）功耗低。芯片本身消耗电流仅1。8mA，功耗约16mW。（4）输入阻抗极高，对输入信号无衰减作用。（5）能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动显示极性的功能。（6）噪声低，失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性，使用寿命长（7）整机组装方便，无须外加有源器件，可以很方便地进行功能检查。 本文设计的电压表,电压值显示稳定，读数方便，能测量正、负电压且能自动切换量程，使用方便。系统框图（如图 1 所示）。本系统可分为测试电压转换、模拟电压通道、数据电压通道（A/D 转换及译码锁存）、数码显示、小数点
数电课程设计报告 题目简易数字式电容测试仪 简易数字电容C测量仪 前言 电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。 不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF）1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）。 电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有重要的影响，本课题就是用数字显示方式对电容进行测量。 本设计报告共分三章。第一章介绍系统设计；第二章介绍主要电路及其分析；第三章为总结部分。 摘要：由于单稳态触发器的输出脉宽t 与电容C成正比，把电容C转换成宽度为t W的矩 W 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--显示系统就可以得到电容量的数据。 关键词：闸门信号标准频率脉冲
目录 第一章系统设计 (2) 一、设计目的 (2) 二、设计内容要求 (2) 三、设计技术指标 (2) 四、方案比较 (2) 五、方案论证 (3) 1、总体思路 (3) 2、设计方案 (3) 第二章主要电路设计与说明 (4) 一、芯片简介 (4) 1、555定时器 (4) 2、单稳态触发器74121 (4) 3、4位二进制加法计数器47161 (5) 4、4位集成寄存器74 LSl75芯片 (6) 5、七段译码器74LS47-BCD 芯片 (7) 二、总电路图及分析 (7) 1、总图 (7) 2、参数选择及仪表调试 (9) 3、产品使用说明 (9) 4、以测待测电容Cx的电容量为例说明电路工作过程及测容原理 (9) 三、各单元电路的设计与分析 (9) 1、基准脉冲发生器 (9) 2、启动脉冲发生器 (10) 3、Cx转化为Tw宽度的矩形脉冲 (10) 4、计数器 (10) 5、寄存—译码—显示系统 (10) 第三章总结 (11) 参考文献 (11) 附录 (11) 附录1 元器件清单 (11) 附录2 用集成元件代分立元件电路 (12) 评语 (13)
电子电路实验3 综合设计总结报告 题目：温度测量数显控制仪的设计实现 班级： 学号： ： 成绩： 日期：
一、摘要 本次实验制作一个温度控制的数字显示控制仪器，主要分为温度采集、电阻/电压转换器、A/D转换器、控制电路和显示电路这五个模块。温度采集部分用pt100铂电阻来实现，当温度变化时，铂电阻的阻值发生变化，铂电阻的每一个阻值都与温度一一对应，电阻/电压转换器将铂电阻的阻值转化成容易测量的电压值，在京A/D转化器将模拟电压值转换为数字电压值，最终由数码管显示。当温度超过设定值之后，系统自动启动报警装置，蜂鸣器响起，发光二极管常亮，小风扇随之转动以达到降温效果。本实验成果能够满足对温度测量精度要求较高的场所的需求，其测量围为-50℃~200℃，精度允许误差为±1℃，精度较高。
二、设计任务 2.1 设计选题 选题十五温度测量数显控制仪的设计实现 2.2 设计任务要求 设计一个可在一定温度围进行温度测量与控制的温度测量数显控制仪。 该仪器测量温度的围为-50～200℃，能够对温度值进行数字显示（可显 示温度测量值和设定温度值两种），其测量误差为±1℃。 当超过某一设定温度上限值时（如30℃），能声光报警，并启动风扇。三、方案设计与论证 电路可由温度采集（传感器）、电阻/电压转换器、A/D转换器、控制电路和显示电路组成。温度由pt100铂电阻采集，经过一个比例放大器将电阻值转换为电压值，为了增加带载能力同时又不改变电压值，在其后增加一个电压跟随器。A/D转换器集成在芯片ICL7107中，输出的数字信号直接显示在数码管上。控制电路用比较器与电压跟随器输出相连，当电压超过一定值之后控制电路工作。系统方框图见图1。 图1 系统方框图 此方案A/D转换器使用ICL7107，部设有参考电压、七段译码器、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零、参考源和时钟系统等功能。满足本选题的技术指标要求，而且硬件电路结构简单，易于实现。 四、电路单元参数的选定和设计实现 4.1温度采集 温度采集电路采用pt100铂电阻，该电阻在不同的温度下显示不同的电阻