《基于单片机的RLC测试仪设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的RLC测试仪设计论文（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计（论文） 基于单片机的RLC测试仪设计Design of RLC Instrument Based on SCM ： 孟 松 ： 电气与信息学院 ： 电子信息工程 ： 0441 ： 张 学 敏 ： 讲 师 ： 2008年 6月 20日 学生XX所在院系所学专业所在班级指导教师教师职称完成时间长 春 工 程 学 院摘 要随着电子技术的发展，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。现在使用的RLC测试仪大都是硬件电路往往比较复杂，体积比较庞大，不便携带，而且价格比较昂贵，而且对初学者来说很不方便。所以本设计设计了基于AT89S51单片机控制的R
2、LC测试仪。利用单片机的运算和控制功能，方便地实现对R、L、C的参数的测量。可在硬件结构不变的情况下，同时用软件程序代替一些硬件测量电路。能够很好的完成对RLC参数的测量。本设计通过插值算法使测量结果精度得到了有效的提高，同时通过数字惯性滤波法避免了读数的跳动，使得读取测量结果更加方便。本设计正是应社会发展的要求，研制出一种价格便宜和操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的RLC测试仪。关键词单片机 RLC测试仪 插值算法 数字滤波AbstractWith the develop of electronic technology,the productsintelligentiz
3、e and digitized has become a trend which is pursued by human ，Especially for electronic equipment precision and stability .TheRLC testers now are used mostly hardware circuits ,which are complex, large volume comparison, inconvenience to carry, and price is more expensive and inconvenient for beginn
4、ers.Therefore, the design of the RLC tester based on AT89C51 SCM is necessary. using the SCMs operation and control functions to realize the measure of the R, L, C parameters expediently.In the case of the hardware structure remain unchangable, using a software program to replace some hardware measu
5、ring circuit,which can complete the measure of RLC parameters very well.The design improves the resultsmeasuring accuracy by using the interpolation algorithm effectively, at the same time through a filtering method to avoid reading the beat, making it more convenient to read the measuring results.
6、The design is conformed to the social development, developed a cheap and simple, automatic conversion range and smaller size, and portable RLC Tester.Key word:Single chip microRLC measuring meterInterpolation algorithmDigital filtering目 录1 引言1 1.1 课题设计目的意义11.2 课题设计容11.3 技术要求1 1.4 拟解决关键问题2 1.5 课题的来源2
7、 1.6 课题的围22 总体方案设计22.1 方案一22.2 方案二42.3 方案选择42.4 系统原理框图43 硬件设计53.1 测电阻Rx的RC振荡电路53.2 测量电容Cx的RC振荡电路63.3 测量电感Lx的电容三点式振荡电路73.4 模拟开关83.5 89C81单片机113.6 LED数码管显示器194 软件设计214.1 主程序流程图214.2 频率的测量方法和误差分析214.3 稳定读数245 总结25参考文献26致 27附 录28 / 1引言1.1 课题的目的和意义现在我们所使用过的RLC测试仪最典型的就是万用表，但是万用表在使用过程中如果操作不当非常容易产生误差，随着社会的发
8、展测试仪的应用越来越广泛，我们发现仪表模式的测试仪使用起来越来越不方便。随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，软件技术的高度发展与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、新的测试领域以与新的仪器结构不断出现，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能，价格，发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。当今社会，对RLC的测试虽然已经很成熟了，但是价格和操作简单特别是智能方面有待发展，价格便宜和操作简单、智能化的仪表开发和应用存在巨大的发展空间，本设计正是应社会
9、发展的要求，研制出一种价格便宜和操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的RLC测试仪，充分利用现代单片机技术，研究了基于单片机的智能RLC测试仪，人机界面友好、操作方便的智能RLC测试仪，具有十分重要的意义。本设计是用振荡电路把RLC的参数转换成频率，再用单片机计算频率，然后对其值进行补偿后再显示RLC的值，所以用起来非常方便而且价格便宜、精确度高，测量误差保持在5%以。本设计是基于8051单片机控制的智能RLC测试仪，利用单片机对R、L、C的参数进行测量，可以充分利用单片机的运算和控制功能，方便地实现测量，使测量精度得到提高。同时用软件程序代替一些硬件测量电路。能够很好的完成对
10、RLC参数的测量，以满足现代测控系统的需要。本仪表通过插值算法使测量结果精度得到了有效的提高，同时通过数字惯性滤波法避免了读数的跳动，使得读取测量结果更加方便。1.2 课题设计容设计一个带数字显示的电阻，电容和电感测试仪。采用89C51单片机为主要控制环节，通过振荡电路把参数转换成频率信号，再由模拟开关控制输入信号，并通过单片机对输入的信号进行计数和运算，最后在LED数码显示管上显示出被测原件的大小。并通过发光二极管指示出原件的类别和单位。1.3 技术要求测量围：电阻100欧姆到1M欧姆，电容100pF到10000pF，电感100uH到10mH。测量精度：+5%用4位数码显示器，显示测量数值，
11、并用发光二极管分别指示所测原件的类别和单位。测量量程能够自动转换。有设计方案比较，理论分析和计算，测试结果分析。1.4 拟解决关键问题(1) 对RC震荡和LC三点式振荡的振荡器的设计和相关计算。在设计中要把电子元件的集中参数R、C、L转换成频率信号，而实现这一转换的原理分别是RC震荡和LC三点式振荡。所以要对振荡器进行设计。只有实现了转换才能进行下面的工作。(2) 8051单片机的软件程序的设计和调试。经过转换后的信号要经过计数和运算才能得到我们所需要的数值，这就需要我们根据需要利用8051单片机进行编程，同时这个程序对整个系统也起着控制作用。这是一个重要的环节，要经过反复的编写程序和调试。(
12、3) 测量量程的自动转换(4) 减小测量的误差。1.5 课题的来源随着社会发展的需求，测试仪应用的广发，老式的测试仪越来越不能满足社会的需求，基于这这一触发点需要完成一套智能型的适应需求的RLC测试仪。1.6 课题的围依据不同的划分依据，可以将课题的围划分为如下几种：以课题涵盖的知识分类来说，课题涉与到模拟电子学、数字电子学、单片机等学科，各学科的交织在一起，各自完成着各自的功能，再有机的整各在一起，就形成了一个完整的具备RLC测试功能的系统。以课题设计电路的类别来说，包涵硬件电路和软件电路。现时代的各种先进仪器设备，均具备一样的一个特点，那就是软硬件电路的整合。传统意义上的硬件电路已经不能满
13、足当今社会日益发展的功能要求，而只有两者相互结合的设计，各取所长，才能满足设计的要求。以课题设计的用途来说，精度高，稳定性好，体积小、随身携带性强、重量轻巧的系统更适用于各领域测试的需求。2总体方案设计2.1方案一RLC参数的测量方法主要有电桥法、谐振法和伏安法2.11 电桥法 电桥法是能同时测量电器元件R、L、C最典型的方法，如图1所示。电阻R可用直流电桥测量，电感L、电容C可用交流电桥测量。电桥平衡的条件为GZ1Z2ZxZn图2-1 RLC测量电桥通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。根据平衡条件与一些已知的电路参数就可以求出被测参数。用这种测量方法，参数的值还要通过联立方程
14、求解，调节电阻值一般只能手动，电桥平衡的判别亦难以用简单的电路实现。这样，电桥法不易实现自动测量。2.12谐振法谐振法可以用来测量L、C值，如图2所示。它可以在工作频率上进行测量，使测量的条件更接近使用情况。但是，这种测量方法要求的频率连续可调，直至谐振。因此它对震荡器要求较高，另外，和电桥法一样，调节和平衡判断很难实现智能化。图2-2 谐振法测量L、C原理图2.13 伏安法 伏安法是测量电阻的最基本方法，如图2-3所示。分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和电压，根据公式R=U/I求得电阻。这种测量方法要同时测出两个模拟量，不易实现自动化。而指针式万用表欧姆挡是把被测电阻与标准电阻与电池串联，用电流表测出电流，由于被测电阻与电流一一对应，由此就可读出被测电阻阻值，如图2-4所示。这种测量的方法的精度变化大，若要较高的精度，必须较多的量程，电路复杂。AVRx图2-3 伏安法测量电阻原理图图2-4 万用表测量电阻原理图以上各种方法都难以实现智能化，因此没有被本设计采用。很多测试仪都是把较难测量的物理量转变精度较高且较容易测量的物理量。基于此思路，
