全国大学生电子设计大赛获一等奖论文

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系统采用TI 公司的msp430作为处理器芯片， 经电压测量模块、电阻测量模块、电容测
# l/ v. N: `: e5 |4 D3 y- o" |量模块、三极管测量模块，实现电压、电阻、电容、三极管各个参数的测量，并及时由段
式液晶模块进行显示，并实现作为信号发生器的功能。系统经过多次改进，运行稳定，测
# ^! m0 k/ }( _5 N! e& A; b量精度较高，信号输出稳定。

: h* Z, k3 M( [# M1 方案论证
本系统由直流电压、交流电压、电阻、电容、三极管测量电路和正弦波信号发生器电
路组成。
$ P& f% }/ M$ q  ^1.1 直流电压方案论证
（1）直接测量法
系统采用map430，其内部自带12 位AD，可以直接对电压进行采样，读出AD值，但是
考虑到测试电压的量程的问题，无法采集较高的电压值。
, l9 ^  v, _" T8 V5 \6 ]- `（2）比例分压法
采用电阻分压的方法，把输入电压进行按比例进行缩小，使电压适合msp430的取样范
围。综合考虑，选择方案二。
1.2 交流电压方案论证
(1) RC 整流测试法
用RC电路把交流信号转变成直流信号，再把信号输入到直流电压测量的电路中，就可
以实现测量。
" u, [+ C* ^' ~& X& b(2) AD637 整流测试法
用AD637进行整流， 把交流信号转变为直流信号， 再输入到直流电压的测试电路中， 就
可以测量。
7 Z' d& D1 l" e+ c9 e1 X- N综合考虑，方案一中，电压会有相应的缩小，并且是没有规律，方案二中，经过AD637
的整流，直流电压与交流电压是成比例的，可以推算出原来的交流电压。最终选择方案二。
1.3 电阻测量方案论证
9 x2 O) M* s2 c) @, `(1) 电阻桥测量法
4 H9 M! y# x" z9 r4 G通过搭建电阻网络，固定两个电阻，调节第三个电阻的阻值，使测量电压为零，利用电
桥平衡的公式以及一些已知的电路参数就可以求出电阻值。
' @' a- C9 D+ I4 n5 k, T% V$ t: F(2) 伏安法测量法
0 |% a$ |5 l* t( h+ m+ L# @" {) g通过把被测电阻和一个已知的电阻进行串联， 采样被测电阻的电压值， 利用已知的电路
参数就可以求出电阻值。
! }1 x4 i! G" v# G0 W" N综合考虑，方案一电路麻烦，计算复杂，增加了cpu 的负担，对于方案二，电路简单，
计算也简单，综上选择方案二。
3 g  D, T! l! V9 p" u0 J1.4 电容测量方案论证
0 |7 |) h8 W8 C9 K) U(1) RC 震荡测量法
通过NE555搭建脉冲电路，通过单片机记录电路的震荡的频率，再利用电路的已知量，
4 I" p2 M2 e1 R1 `8 x2 ~/ z! T列关系式就可以求出电容值。
, g9 g* ~; R2 h8 i* a7 A) K* d(2) 阻抗法测量法
通过DDS信号发生器产生固定频率的正弦波， 把被测电容与电阻进行串联， 测量两者的
电压值，利用已知的电路参数和关系式，就可以求出电容值。
综上考虑，方案一电路简单，单片机捕获脉冲的频率，方案简单，方案二中，正弦波的
+ ~1 Y2 n' P0 e频率固定，只需采样两个电压，但很流交流源电路复杂，并不稳定，计算复杂。综上选择
% g! U+ f, q( s1 @& N方案一。
: \# P% }1 d; {6 z4 K1.5 晶体三极管β参数测试方案论证
通过直流恒流源加在三极管的基极b，在发射极e 串一个标准电阻，测量在电阻上的电
压，利用已知的参数和之间关系进行求解。
4
. S! T+ Y5 i0 C% V% s1.6 正弦波产生方案论证
采用DDS芯片AD9850产生正弦波信号，信号的频率由外部按键调节，信号的幅值由外
  |2 c3 M# L( x' ?部的放大电路进行调节。
( f4 @8 D+ H* n* ^0 N* I7 v2 理论分析与计算
1 _* R9 r' _/ r# q1 i* P2.1 直流供电系统
' A% n0 i' r  v本电源系统采用LM2596作为5v 稳压芯片， LM1117作为3.3v 稳压芯片。LM2596的待机
电流最小可达60uA，实现待机断电状态，满足低功耗的要求。
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