基于单片机电阻电容电感测量

1 前言1.1 设计的背景及意义目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。

因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。

通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。

电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。

比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。

传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。

前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。

随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。

电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。

由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。

是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。

1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。

电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。

电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。

比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。

传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。

前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。

随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。

电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。

x1基于单片机的高精度电容电感测量仪刘 军 李 智(桂林电子科技大学电子工程学院 桂林 541004)摘 要 :本文介绍了一种基于单片机的高精度电容和电感测量仪器的设计 。

本设计采用 DDS 芯片 AD9850 产生高精度的 正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路 ,通过测量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容值或者电感值 。

本设计利用 51 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 , 采用 1602 液晶模块实时显示数值 。

实验测试结果表明 ,本设计性能稳定 ,测量精度高 。

关键词 :电容电感测量 ; 电压比例法 ; AD9850 ; 1602 液晶模块 中图分类号 : TP216 文献标识码 : AHigh 2precision instrument for measurement capacitor andinductance based on singlechipLiu J un Li Zhi( Electronic Department , Guilin Un iver sity of Electronic Technology , Guilin 541004)Abstract : The paper introduced the design of a high 2precision in str um ent for in ductance and capacitor measurement based on singlechip . The design adopted AD9850 to produce a high accuracy sine wave signal , which passed thro ugh the ser ies circuit of the capacity o r the inductance an d the stan dar d resistance , an d then measured the respective voltage of the capacity or the inductance an d the stan dar d r esistance. Usin g the method of voltage proportion computation calculated the capacitance value or the inductance value. The design used 51singlechip to control the measurement and calculate the result , used self 2calibra 2 ted cir cuit to improve the precision of measur ement , and used 1602 L CD to show the result in tim e. The experiment results indicate that the performance is stable an d the precision is high.K eywords : capacitor and in ductance measurement ; voltage proportion ; AD9850 ; 1602 LCD0 引 言单片机技术已经在智能化测量仪表中得到越来越广 泛的应用 。

第一章绪论科学技术的飞速发展，特别是信息技术、精密工程的发展，催生了众多的新工艺、新材料、新产品，给人们的生产生活带来了日新月异的变化，然而所有这些新工艺、新材料、新产品都离不开测试测量技术和精密仪器，测试测量技术是这些产品质量的重要保证，而计量是为测试测量提供标准，精密仪器是其必不可少的工具。

随着被测试系统、产品的发展水平日趋提高——速度越来越快、体积越来越小、应用覆盖范围越来越广，人们对测试测量技术及精密仪器的要求也越来越高，促使测试测量技术和测量仪器不断出现新理论、新技术和新方法。

而电阻、电容、电感是电子线路中必定使用的零部件。

在进行电子线路的设计的基础上，准确地测量这些零部件的值是极其重要的。

测量这些零部件的值，一般使用LCR测试仪。

测量电子元器件集中参数R.L.C的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有优缺点。

一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化。

随着智能化仪器的发展，元器件测量也变得十分简单，不象传统的模拟万用电桥那样操作复杂、调试困难，而采用LCR自动测量仪。

这种测量仪是以微处理器为基础的智能仪器，可以自动测量无源元件的各项基本参数。

RLC参数自动测式仪不仅能自动判断元件的性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值，还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。

这类自动测试系统具有极强的通用性和多功能性，对于不同的测试任务，只需增减或更换挂在它上面的仪器设备，编制相应的测试软件，而系统本身不变。

这种自动测试系统特别适合于要求测试时间短而数据处理量极大的测试任务中，以及测试现场对操作人员有害或操作人员参与会产生人为误差的测试场合。

因其具有很多传统仪器所不具备的优点，故RLC自动测试仪现在应用越来越广泛。

第二章方案设计与论证RLC参数的测量方法主要有电桥法.谐振法.伏安法三种。

电桥法具有较高的测量精确度，因而被广泛采用，而且电桥已派生出许多类型。

基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务，特别是在嵌入式系统和传感器应用中。

以下是简要的介绍，具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。

1. 电阻测量：使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路，然后使用模拟输入通道或模数转换器（ADC）来测量分压后的电压。

基本步骤如下：•构建电压分压电路，将待测电阻与已知电阻串联。

•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。

•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。

2. 电容测量：电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。

具体步骤如下：•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。

•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。

•通过时间常数和电阻值计算电容值。

3. 电感测量：电感测量一般使用LC振荡电路来实现。

具体步骤如下：•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。

•通过单片机的定时器来测量振荡周期。

•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。

注意事项：1.校准：对于精度要求较高的测量，建议在使用前进行校准。

2.信噪比：在测量中要注意信号质量和干扰，尤其是在电容和电感的测量中。

3.电源电压：确保单片机和测量电路的供电电压稳定。

4.选择合适的元件值：为了提高测量的精度，选择合适的已知电阻、电容和电感值。

5.滤波：可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。

这仅仅是一个简要的概述，具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。

在设计时，请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。

基于单片机的电阻电容测量仪【摘要】本文将介绍一种由PIC单片机控制的电阻电容在线测量仪的工作原理、设计思想、及其硬件电路和软件程序。

本电阻电容测量仪以正交采样理论为基础，应用单片机分别对待测器件和基准电阻的测量信号进行瞬时正交采样，然后将采样得到的四个数据在单片机内部进行运算得出结果。

根据结果仪器可智能的判断出待测元件是电阻、还是电容，并自动选择合适的量程进行测量。

【关键词】正交采样；智能识别；在线测量；量程自动转换1.引言在对电子元器件使用时，必须首先了解它的参数，电阻有阻值、电容有容值。

这就要求能够对元器件的参数进行精确的测量。

电阻的阻值相对比较容易测量，用伏—安法就可以精确的测量出来。

但是对电容的测量就比较麻烦了，最初人们还是通过万用表来对电容值进行估算，这种方法不但麻烦而且测量精度也比较低。

随着微电子技术、计算机技术、软件技术的快速发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现。

人们对仪器的要求也在逐渐提高，本文设计了一款更智能化、体积更小、功能强大的便携式RC测量仪。

2.硬件电路设计与实现总体硬件电路主要包括四部分：正弦信号电路、前端控制电路、单片机控制电路、LCD显示电路。

2.1 主控芯片本系统采用PIC16F877单片机作为控制核心，PIC16F877单片机是PIC系列单片机的中级产品，采用RISC指令系统，一共只有35条单字指令，简单易用；工作速度快，可接收DC-20MHz时钟输入，指令周期可达到200ns；存贮空间大，具有高达8K字的FLASH程序存储器和368字节的数据存储器。

除此之外，它具有14个内部/外部中断源和8级硬件堆栈，便于编程；带有片内RC振荡器的监视定时器，保证其可靠工作；可根据不同需要选择不同的振荡器工作方式以减小功耗，同时在保持低价的前提下增加了A/D、内部EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、SP1接口、异步串行通信（USART）接口、模拟电压比较器、LCD驱动等许多功能。

文章编号:1000-0952(2002)07-26-01中图分类号:TS8基于单片机控制的智能电阻电容在线测试仪兰州铁道学院机电与动力工程学院 张金敏 在印刷电路板的调试和维修时,往往需要测量印刷板上的电阻或电容。

传统的做法是焊开元件再测量,以避免受板上其他元器件的影响。

这不仅麻烦,测试速度低,甚至可能损伤印刷板和元件。

利用单片机控制的智能电阻电容在线测试仪进行测试,是一种新颖的电子测量技术。

采用在线测试的“电隔离”技术,无需焊开元件便可直接在印刷板上测量各元件的参数。

1　在线测试原理1.1　电阻的在线测试电阻在线测试原理如图1所示。

图1　电阻在线测试原理图中Rx 为板上的待测电阻,R1和R2为Rx 两端旁路等效电阻,Vref 为基准电压,Rr 为基准电阻。

为了扩大测量范围,引进转换量程开关K1～K4。

单片机根据Rx 选择合适的Rr ,通过控制自动转换量程。

测试时用三根测试笔,其中一根将R1和R2的结点接地;第二根将Rx 与R1的结点接至运放的反相输入端;第三根将Rx 与R2的结点接至运放的输出端。

根据理想运放的“虚短”原理,R1上的电压为零,没有电流通过;又根据深度电压负反馈时输出电阻为零的特性,作为负载电阻R2的数值大小,不会影响其输出电压V0,得:V0=-Vref ＊Rx /Rr当基准电压Vref 和基准电阻Rr 确定后,V0只取决于Rx ,与旁路电阻R1、R2无关,对Rx 实现了“电隔离”。

将印刷电路板上的被测电阻Rx ,直接转换为相应的输出电压V0。

为了提高测试精度,可选用高精度的运算放大器,三根测试均采用双线结构。

1.2　电容的在线测试在线测试电容的原理电路如图2。

图2　电容在线测试原理图图中Cx 印刷板上被测电容,正波信号源为基准。

根据理想运放的“虚短”原理和深度电压负反馈时输出电阻为零的特性,实现Cx “电隔离”。

则:V0=-Vref ＊Zx /Rr为了从并联电路中单独测量Cx 的值,可提高Vref 频率f ,使Rx 和Cx 的并联阻抗Zx 近似等于Cx ,即:Zx =1/(ωCx );V0=Vref /(2πfRrV0)则:Cx =Vref /(ωRrV0)=Vref /(2πfRrV0)根据测出V0即可求出Cx 。

2011年第20期●0.引言随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。

因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。

由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计以单片机MCS-51为核心，在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。

是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC 的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端，通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出各个参数。

1.系统原理框图本设计中，考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS-51单片机为核心来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。

系统分四大部分：测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。

系统设计框图如图1如下所示。

图1系统原理框图2.电阻、电容、电感测试仪系统硬件设计该测试仪的核心部分是实现各种功能的电路板，该系统主要包括MCS-51单片机电路、LED 数码管电路与键盘电路、测量电感电路、多路选择开关电路和测量电阻、电容电路。

2.1MCS-51单片机电路的设计在本设计中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。

还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。

另外，本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口等等，所以，选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。

在硬件设计中，选用MCS-51系列单片机，其各个I/O 口分别接有按键、LED 灯、七位数码管等，通过软件进行控制。

2.2测量电阻、电容电路设计2.2.1测量电阻电路设计定时器555是一种用途很广的集成电路，只需外接少量R 、C 元件，就可以构成多谐、单稳及施密特触发器。

电阻测量采用脉冲计数法，由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。

摘要本设计是一种基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计.本设计采用MAX038单片压控函数发生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值,利用51单片机控制测量和计算结果,采用1602液晶模块实时显示数值,可以手动调节量程,正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整,为了提高精度,我们把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产生的误差.实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高.关键词：电压比例法89C51 AD637 1602液晶ABSTRACTThe design is the design of a high-precision instrument for RLC measurement based on microcontroller(89C51).This design adopted MAX038 monolithic voltage-controlled function generator to produce high accuracy sine wave signal,which passed through the series circuit of the capacity or inductance and standard resistance,and then measured the respective voltage of the capacity or the inductance and the standard ing the voltage proportion method calculated the capacitance values or inductance values.The design used 51 microcontroller to control the measurement and calculation results,used 1602 LCD to show the result. The range can be adjusted manually, sine signal generator can adjust amplitude and frequency to improve accuracy, we measured the AC voltage through the ICL7650 to eliminate the error caused by the lower input resistance of AD637. Experimental results show that the performance of this design is stable and of high measurement accuracy.Key words: V oltage proportion method; 89C51; AD637; 1602 LCD;目录1 引言 (1)2 电压比例法测量原理 (1)3 系统方案 (2)3.1系统总体方案设计与结构框图 (2)3.2方案设计与论证 (3)4 硬件电路 (5)4.1稳压电源模块 (5)4.2正弦信号发生器 (5)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (7)5 系统软件设计 (8)5.1控制测量程序模块 (8)5.2按键处理程序模块 (9)5.3电阻电感电容计算程序 (9)5.4液晶显示程序模块 (10)6 系统测试与结果分析 (10)6.1对正弦信号源的测试 (10)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)1 引言现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要.目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.2电压比例法测量原理电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为:Xx x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗:cj 1X C w = (2) wL j X L = (3)C 、L 为待测电容和电感.这样一来,标准元件的选择就有许多种方法.但为了提高测量精度和降低成本,该测量仪采用了标准电阻,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感:）（...U jw L LX LX U RU -=⋅ (4)jwC1jwC 1U U ..CX +=R (5) 电容: jwR 1C ..-=CXU U(6)测量Q 值时,加入交流信号测量出电感Q 值L jw R Z 1S 1+= (7)L jw R Z 2S 2+= (8)两个方程联立,求得电感2-12212W W -L 22z z = (9) 2-122121s W W -jw R 22z z -=Z (10) S R L Q jw = (11)1Z 为电感在电路中角频率为1w 的等效阻抗,2Z 为电感在电路中角频率为2w 的等效阻抗,L 为电感量,S R 为电感的等效电阻.为保证测量精度,必须保证电阻的精度和w 的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号,同时输出缓冲器采用了运算放大器,为保证波形精度采用了闭环深度负反馈方式,无失真的放大正弦信号.3.系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D 转换、单片机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:图1系统流程图3.2方案设计与论证3.2.1电阻电感电容测试采样模块电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、电容可用恒流法和比较法、电感可用时间常数法和同步分离法等.方案一利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用.方案二可编程序控制器(PLC）应用广泛,它能够非常方便的集成到工业控制系统中.可编程控制器速度快,体积小,可靠性和精度都比较好,在此系统中可以使用PLC对硬件进行控制,但是PLC的价格相当昂贵,因而成本过高,应用于要求比较高的场合.方案三利用震荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻、电容转化为频率,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率,这样就把模拟量近似转化为数字量了,而频率是单片机很容易处理的数字量,该方案测量精度较高,易于实现仪表的自动化,而且单片机构成的系统可靠性高,硬件的描述完全可用软件来实现,成本低.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大,外围电路非常复杂.且不符合需要一个独立信号发生器的要求.方案四电压比例法采用与标准电阻相比较的的方法,其原理是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流I，这样被测元件与标准元件上得到的电压分别为Vx与Vi;通过计算得出被测值,此方法精度高,需要一个具有输出频率稳定的信号源来提供激励.本设计采用此方案. 3.2.2正弦信号发生器模块正弦信号源发生器模块是决定系统误差的重要部分,要求有稳定的频率,另外为了测试系统的可靠性还要求正弦信号发生器的频率和电压具有可调性,本系统要求频率范围1HZ～1MHZ,电压大于5V.方案一 555信号发生器采用555信号发生器制作的发生器,其外围电路较复杂.这种方法能实现快速频率变换,具有低噪声以及所有方法中最高的工作频率.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大.方案二单片机信号发生器[5]使用单片机编程实现正弦波的产生简单易行.可以在外围电路不变的情况下通过程序来改变输出电压的幅值和频率.由于输出的是数字信号,可以做得很高,产生的信号精度及其性价比比较高,集成度也高并且需求电压低,功耗低.方案三 DDS信号发生器[6]利用直接合成DDS芯片的函数发生器,能产生任意波形并能达到很高的频率并且频率的稳定性比较好.但成本较高,主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益与灵敏度等.按不同的性能与用途分为低频信号发生器、高频信号发生器、频率合成式信号发生器等.方案四 MAX038信号发生器MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。

摘要本文所设计的系统是基于AT89C52单片机控制的简易RLC测试仪。

为了充分利用单片机的运算和控制功能，方便的实现测量。

把参数R、L、C转换成频率信号f，然后用单片机计数后再运算求出R、L、C的值，并送显示。

转换的原理分别是RC振荡电路和电容三点式振荡电路。

为了比较准确的测试而频率的计数则是利用等精度数字频率计完成。

然后再将结果送单片机运算，并在LED显示器上显示所测得的数值。

通过一系列的系统调试，本测试仪到达了测试标准。

经过测试，第1章：绪论1.1 电路参数R,L,C电路参数—电阻、电容和电感是电路的三种基本参数，也是描述网络和系统的重要参数，广泛应用于科学研究、教学实验、工农业生产、通信、医疗及军事等领域中。

例如在强电系统中，输电线路中的传输线，电气设备中继电器、变压器、发电机等，都是用阻抗参数R、L、C来描述的。

人们通过测试阻抗参数可以判定设备的好坏，是否存在故障隐患。

在弱电系统中，电路参数元件的好坏、量值的大小直接影响所设计的线路板的正常工作和可靠性。

所以对它们的测试具有重要的意义。

1.2 电路参数的测量方法电路参数的测量通常是把被测参数通过转换电路变成直流电压或频率后进行测量。

1. 传统的RLC参数测量的方法种类很多，例如：对电阻的测量常用欧姆表直接测量，也可以使用对电阻施加一个电压，利用模拟电表和电流表测量得到电阻两端的电压值和流过电阻的电流值。

然后利用欧姆定理计算出电阻值；而对电感或电容的测试常采用测量阻抗角和负阻抗，然后用数学公式计算出电阻和电抗的参数。

也可以采用过度过程法测出时间常数，由于电路中使用已知的固定电阻，所以可以通过计算，得出电抗参数。

在要求测试准确度高的地方常采用交流电桥通过调整已知参数使得电桥达到平衡，读出电感或电容值。

上述方法，简单明了，测试也有一定的准确度；但必须采用手工操作，费时费力且测量精度带有一定的人为因素。

2. 在上世纪70年代后，由于数字电子技术的发展，出现了数字式的RLC测试仪。

XXX 学院电子设计竞赛作品研究与设计报告作品名称：电阻、电容和电感测量仪的设计作者：指导老师：摘要：本系统是基于AT89S52单片机测量电阻、电容和电感的对应振荡电路所产生的频率，从而实现各个参数的测量。

其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的。

AT89S52的定时器可以利用外部时钟源来计数，这里我们将 RCL的测量电路产生的频率作为单片机AT89S52的时钟源，通过计数则可以计算出被测频率在通过该频率计算出各个参数。

此系统一方面实现了测量精度高，测量误差小，另一方面便于使仪表实现自动化，系统能自动识别电阻、电容和电感，并自动进行量程切换及在128*64液晶屏上显示其数值大小。

关键词：AT89S52555芯片74LS197分频电路CD4052多路开关目录1引言 (3)2方案设计 (4)2.1设计思路 (4)2.2方案比较与选择 (4)2.3硬件模块设计 (5) (5) (6) (7) (8) (9) (9) (10)2.4系统软件设计 (10)3数据测试及误差分析 (11)4结论 (13)参考文献 (14)附录 (15)1引言目前，市场上如万用表等测量电阻、电容和电感的元器件数不胜数，但是随着技术的进步，人们对元器件功能、精度和效率等的要求越来越高，为此，我们通过AT89S52单片机设计了测量电阻、电容和电感对应振荡电路所产生的频率实现各个参数的测量。

本系统分为四个部分，第一部分，通过555电路构成的多谐振电路将被测电阻转化为频率信号；第二部分，与第一部分相似也是采用555电路将电容转化为相应的频率信号输出；第三部分，采用电容的三点式振荡电路将电感转化为与之对应的频率信号输出；最后一部分，也就是显示部分，具体的讲就是用MSP430单片机运用一定的软件系统将输入的频率信号转化为相应的被测量的一个过程。

这四大版块共同构成了建议电阻电容和电感测试仪的整个电路系统。

基于单片机的智能电阻电容电感测量仪的设计
于阻抗的定义，显然纯电阻可由直流分压，但对于阻抗、容抗则必须采用频率较高的交流，电路较为复杂，使得该方案未得到认可。

本系统采用伏安法，相对简化了电路，具有较好的人机互动。

1 系统方案实现整体设计思想为在待测网络器一端加入激励信号，另一端加入采样电阻到地，通过频率的自动切换使AD 读到不同的采样电压，我们可以根据激励信号对应的AD 采样电压，判别出待测元器件的属性，进一步切换采样电阻，从而准确测量出待测元器件的大小。

这一系列操作均为自动完成。

系统原理实现框图如图1 所示。

2 硬件实现2.1 硬件电路总图系统硬件实现电路如图2 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.2 真有效值电路系统硬件实现电路如图3 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.3 自制测试用信号源电路根据需要取截正频率为1kHz、10kHz、100kHz 的低通无源滤波器，将单片机输出的PWM 或方波(因为MSP430 该单片机不能输出太大频率的PWM，我们通过直接输出10kHz 和10kHz 的方波，通过一个低通滤波器，滤掉二次谐波及以上分量，得到其基波分量)整形为正弦波，用继电器切换不同的滤波器，来获取不同信号，每一个频点滤波后接一级运放；放大到相同幅度，为了能满足放大100kHz 的信号的增益带宽积和压摆率，运放采用TL084。

通过测试发现，无源滤波电阻采用逐。

基于单片机的电容测量随着科技的不断发展，单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。

它具有高效、集成度高、处理能力强等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。

而电容测量作为电子测量中的重要组成部分，对于单片机来说具有重要的应用价值。

本文将介绍一种基于单片机的电容测量方法。

一、单片机与电容测量概述单片机是一种集成电路芯片，内部集成了计算机的基本单元，包括中央处理器、存储器、输入输出接口等。

它能够实现各种数字信号处理、控制、通信等功能，具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。

而电容测量则是通过测量电容值来实现对被测物体参数的检测，常被应用于各种物理量、化学量、生物量等的测量。

二、基于单片机的电容测量系统设计基于单片机的电容测量系统主要包括单片机、测量电路和显示模块三个部分。

其中，单片机作为核心控制单元，负责处理测量数据并控制整个系统的工作流程；测量电路包括电容传感器和信号处理电路，用于实现电容值的测量；显示模块则将测量结果显示出来。

1、单片机选型与编程在基于单片机的电容测量系统中，单片机的选型与编程是至关重要的环节。

常见的单片机型号包括STM32、PIC、AVR等，其中STM32系列单片机具有处理速度快、功能丰富、易于开发等优点，因此被广泛应用于各种嵌入式系统中。

在编程方面，一般采用C语言或汇编语言进行编程，其中C语言由于可读性强、易于维护等特点而得到广泛应用。

2、测量电路设计测量电路是实现电容测量的关键部分，主要包括电容传感器和信号处理电路。

电容传感器是将被测物体转换为电容值的变化，而信号处理电路则将这种微小的电容变化转化为可读的电压信号，并传输给单片机进行数据处理。

常用的信号处理电路包括放大器、滤波器、运算放大器等。

3、显示模块设计显示模块用于将测量结果显示出来，一般采用LED或LCD显示屏。

其中，LED显示屏具有亮度高、寿命长、功耗低等优点，而LCD显示屏则具有显示清晰、色彩丰富等优点。

在基于单片机的电容测量系统中，一般采用LED显示屏作为显示模块。

基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。

因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。

硬件方面，以51单片机为核心。

测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。

测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。

这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。

软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。

关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录................................................................................... 错误!未定义书签。

基于52单片机的电感器电感量测量仪的设计1. 介绍电感器是电子设备中常用的元件，用于测量电感量，是电路设计和故障诊断中不可或缺的工具。

本文基于52单片机设计了一款电感器电感量测量仪，旨在提供一种方便、准确的测量方法。

本文将详细介绍该仪器的设计原理、硬件结构和软件实现。

2. 设计原理2.1 电感器工作原理首先，我们需要了解电感器的工作原理。

电感器是由线圈组成的元件，在通过交流信号时会产生磁场。

当信号频率改变时，磁场变化会导致线圈中产生反向的感应电动势，从而改变线圈所阻抗。

通过测量阻抗变化可以得到线圈中所含有的电感值。

2.2 52单片机工作原理52单片机是一种常用于嵌入式系统开发的微控制器，具有强大的计算和控制能力。

通过编程可以实现对外部设备进行控制和数据采集。

3. 硬件结构设计3.1 系统框图首先我们需要设计系统框图来明确各个部分之间的连接关系。

该仪器的硬件结构包括电感器、52单片机、LCD显示屏、按键和电源等组成部分。

电感器通过引脚与52单片机相连，通过52单片机采集电感器的阻抗变化并进行处理，最终将结果显示在LCD屏幕上。

3.2 电路设计在设计硬件电路时，需要考虑到信号的稳定性和精确性。

为了保证信号的稳定性，我们需要设计一个低噪声的供电系统，并采取适当的滤波措施。

为了保证信号的精确性，我们需要选择合适的放大器和滤波器，并进行校准。

4. 软件实现4.1 系统初始化在软件实现中，首先需要进行系统初始化。

这包括初始化52单片机、LCD显示屏和按键等设备，并设置相应的引脚功能。

4.2 采集与处理接下来，我们需要编写程序来采集并处理从电感器中获得的数据。

通过设置合适的采样频率和精度，我们可以得到准确可靠的测量结果。

为了提高测量精度，在数据处理过程中可以使用滤波算法来降低噪声干扰。

4.3 结果显示最后，在LCD显示屏上将测量结果进行显示。

通过合适的界面设计，可以使用户方便地读取测量结果。

同时，可以设计一些附加功能，如单位切换、数据存储和数据传输等。

毕业设计（论文）选题基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。