简易的测量电阻电容电感摘 要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要 由模拟测量和 1602 液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感 的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读 取频率，经过程序处理转化，再通过 1602 液晶显示由于系统 处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果 更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内 关键词：电阻电容电感测量仪，1602 显示，555 定时器，电容三 点式目录1. 系统设计…………………………………………………………………………………… 21.1 设计要求………………………………………………………………………………………21.2 方案比较………………………………………………………………………………………21.2.1电阻测量方案 ・21.2.2电容测量方案 …I1.2.3电感测量方案 51.2.4 显示电路方案 61.3 方案论证………………………………………………………………………………………61.3.1总体思路 61.3.2设计方案 ・72. 单元电路设计…………………………………………………………………………………72.1 电阻测量电路………………………………………………………………………………72.2 电容测量电路………………………………………………………………………………82.3 电感测量电路…………………………………………………………………………………92.4 1602显示电路 103. 软件设计………………………………………………………………………………………114. 系统测试………………………………………………………………………………………114.1 测试仪器与设备……………………………………………………………………………114.2 指标测试……………………………………………………………………………………125 结论………………………………………………………………………………………… 13 参考文献…………………………………………………………………………………………13 附 录1、兀器件明细表 '= 13附录2：程序清单 131. 系统设计1.1设计要求设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪1.测量范围：电阻100Q〜1M0 ；电容100pF〜lOOOOpF；电感100|iH〜10mH。
2•测量精度：±5%3. 带有显示部分1.2方案比较1.2.1电阻测量方案相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择方案一：串联分压原理VR0Rx图1串联电路原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系通过测量Rx和R0上的电压由公式Rx二Ux/(U0/R0)方案二：利用直流电桥平衡原理的方案Z1卜图2电桥(其中R1, R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻)根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间由R1*R4=R3*R4•在通过 测量电位器电阻值，可得到R4的值方案三：利用555构成单稳态的方案图3 555定时器构成单稳态根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通 过公式换算得到电阻阻值由仁1/ [(R1+2R2)*C*ln2]得到公式：R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)-R1]上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电阻 值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的， 由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高故本设计选择了方案三。
1.2.2电容测量方案方案一：直接通过串联路原理通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值， 再经过公式换算得到电容的值原理同电阻测量的方案一方案二：交流电桥平衡原理(原理图同图2)乙・乙・"®十加二2? •乙心④阪】通过调节Z1,Z2使电桥平衡这时电表的毒水为零通过读取Z1,Z2, Zn的值，即可 得到被测电容的值方案三：555构成单稳态原理vce■ J2--D・・・J4--5-LAAA::斟 kQL —:：51DkQ：B : ：30CkQ：R5 ：：：：11&5^ TIMERRATED■ ■范-・HI3OTTJ-312■TO1 1 ■TRIC-DN:R6 ：：LAWn:WkQRB ：：：-l-Wv—P:：51&ki：3 ：：：：:R7 ：：L-WV-i30CKl^-C3 :：1ilF : : ：5D%]Key-A■ .®TD.G2 ..= 10DhF0-根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电容值由仁1/ [(R1+2R2)*C*ln2]得到公式：Cx=1/ [c*Ln2 (R1+2*R2)]本设计采用方案三1.2.3电感测量方案方案一交流电桥测量(原理同电容测量)方案二电容三点式构成正弦波原理HDD5VC1qtMnF2M5■&33C3^=1uFR41 kfl"T* C2^■lOOnFL11 mH图3电容三点式f0 =根据电容三点式公式从而可得电感的计算公式為 EC*C2C1 + C 2用阻抗法测电赳、电容.电感育两种实观方洙用恒淤源供屯.然后测儿件电 fk：用怛压源供电.然后测元件电流°由于很难宴现理想的慣流源和恒乐源，所以 它们话用的涮虽范用很宅。
1.2.4显示方案方案一：采用点阵式液晶显示器（LCD）显示方案二：采用发光二极管（LED）显示由于Ied只能显示简单的数字与简单的特殊字符，基于本设计题目要求，需要显示的 测量量多，而且测量的量程范围大，明显Ied无法方便明了的显示，所以本设计采用的是 lcd1602液晶显示，1602具有低功耗节能的作用，而且能够更好的显示出我们所需要的测量1.3方案论证1.3.1总体思路本设计是基于单片机AT89S52智能处理，根据单片机的外接按键控制测量电路的选择, 通过ne555定时器构成的多谐振荡器和电容反馈式三点式构成的振荡电路长生的一定频率 的波再通过单片机的I/O 口对高低电平的捕获读出频率，再通过程序算法处理换算成电阻 电容电感的值，然后再通过单片机送给1602液晶显示RLC简易测量仪设计的关键问题是：如何完成RLC的测量RLC简易测量仪设计的核心问题是：如何产生转化电路输出频率1.3.2设计方案2. 单元电路设计简易电阻电容电感测量仪功能：测量并显示被测电阻电容电感的值简易电阻电容电感测量仪所需器件：ne555定时器，8015三极管，1602液晶显示，单 片机 AT89S52被测量RLC |电路」频率f 单片机 .显示RLC图6测量原理匡图2.1电阻测量电路电阻的测量采用“脉冲计数法”，如下图所示由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。
555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：T=t1+t2= (In2) (R1+Rx) *C1+ (In2) Rx*C1fx = 5 Pj:=( -卫 1) F 2得出： 向2)的+ 2矗21即： 佃电路分为2档：1. 100WRx〈1000欧姆：IOA5设置为高电平输出，IOA7设为低电平输出；R2=200欧姆；C2=0.22uF；Rx=(6.56*(1e+6))/(2* fx)-330/2对应的频率范围为：2.8KWfx <16K2. 1000WRx〈1 M欧姆：I0A6设置为高电平输出，I0A8设为低电平输出R1=20k 欧姆；C1=103PF；Rx =(1.443*(1e+8))/(2* fx)-(1e+4)vccR测试电路2R120KR233QDIEU2LM555.fOTRIGVOUTC80C.22U1C8C1104图7电阻测量电路2.2电容测量电路电容的测量同样采用“脉冲计数法”，如下图所示由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容的大小555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：T=t1+t2=(ln2) (R1+R2) *Cx+(In2) R2*Cx我们设置R1=R2; = J s = ] 得出： 业2)应尸以即： 业2)刃水朋电路分为2档:R1=510K欧姆：I0A10设置为高电平输出；R4=R6；Cx= (0.94*(1e+6))/ fx;对应的频率范围为：9.4KWfx <0.94KR1=100K欧姆：I0A9设置为高电平输出；R5=R6；Cx =(4.81*(1e+6))/ fx;对应的频率范围为：480HzWfx <4.8KR4510KR5WQKR64kDISTRIG VOUTTH居-§乡 O CJLM55526fOC3 ——'Cx—C4104图8电容测量电路2.3电感测量电路电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。
三点式电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电 抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时 的三点式电路，成为电容三点式电路得出:L测试电路R9Lx = 4八跖~*办Lx=(38*(1e+6))/ f02YCC100K丄R7丄-I-■100K-I-RS2K±_ C12—22uC13■104J T1 ,104 匚J. J1Q3—014C81041K图9电感测量电路T1fOR131K2.4液晶显示电路3. 软件设计3.1程序流程托聿设计中*采取的足以AT旳備2单片机为探制核心’件秆序中.沁及到按視 阁坯择「倾岀的讨數，站种的也换.将检率转諛血所嘤求的於數- LU廉将所计许出 的参数，送到雹D显示等等所以，软件的编写变得尤其主娈.开始丁一杵的时攸. 初始化杀统.LCD .Utt" WCLCOMF" °4. 系统测试4.1测试仪器与设备测试用仪器与设备如下：双通道示波器，数字示波器，万用表，单片机最小系统，函数信号发生器pro teus仿真软件，keil单片机编程软件，mul tisim仿真软件4.2指标测试首先按照电路图连接好电路，首先选择好测量电阻电路：1、调节滑动变阻器，测量不同阻值的电阻产生的多谐振荡脉冲波的频率。
将结果记录下表1中电側尿蕾弘仪茨渎数4岫417523. 002. h!2次越HQi. tiyAl KQ4 7鳶。