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1、-电子设计培训工程 -简易RCL测量仪：王杰英 嘉敏 指导教师：珂 中国计量学院 2013年5月27日. z-简易电阻、电容和电感测试仪摘要 ：在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对*个元器件的具体参数进展测量，在这之中万用表所选择使用。然而万用表有一定的局限性，它不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力，所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。本系统是以STC89C52单片机为根底，用555定时器振荡电路测量电阻、电容，用电容三点式测电感。三种方式产生的频率值送到单片机的计数器口进展计数，通过单片机操作实现频率到各个电参数的转换，然后用数码管显示出来。本系统实现了使用三
2、个按键分别控制R、C、L的测试，用 红、黄、绿三个发光二极管分别代表三种类别的测试，同时每个电参数都有两档，用发光二极管的自动转换来指示。关键词： STC89C52单片机 555多谐振荡电路 电容三点式振荡 Abstract：In modern production, learning, e*periment, often require specific parameters of a ponent is measured, the multimeter with its easy to use, low power consumption advantages used by most p
3、eople. so making a reactance ponents easy to use measuring instrument is very necessary.The system is based on STC89C52, using 555 timer oscillator circuit measuring the resistance, capacitance, inductance capacitance measurement with three point. Three ways to produce frequency counter to the port
4、count, through the SCM operation to realize frequency conversion to various electrical parameters, and then use the digital tube display. This system has realized using three buttons control R, test C, L, three categories representing with red, yellow, green three light-emitting diode test, at the s
5、ame time, each of the electrical parameters are two files, automatic conversion LEDs to indicate.目录一、设计功能及要求.3 1.1 设计要求.3 1.2 系统功能.3 二、 方案设计与论证.3 2.1 方案一 电桥法.3 2.2 方案二 振荡法.4 三、系统硬件电路设计.4 3.1 电路方框图及说明.4 3.2 各局部电路设计.4 电阻测量电路.5 电容测量电路.5 电感测量电路.6 3.3 测量数据.7 电阻值及误差.7 电容值及误差.8 电感值及误差.9 四 软件实现.10 4.1主程序流程图
6、.104.2用软件补偿后的测量值.11 电阻值及误差.11 电容值及误差.12 电感值及误差.12 分析.13五 心得 .131.1 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，示意框图如下： 1根本要求1测量围：电阻1001M；电容100pF10000pF；电感100H10mH。2测量精度：5% 。3制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。 2发挥局部1扩大测量围。2提高测量精度。3测量量程自动转换。1.2 系统功能1、 根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、 红、黄、绿三个二极管分别代表三种类别的测试
7、 4、 每个电参数都有两档，用发光二极管的自动转换来指示。二、方案设计与论证 测量电子元器件集中参数R、C、L的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有其优缺点。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。 2.1 方案一：电桥法能同时测量电器元件R、L、C的最典型的方法是电桥法，电阻R可用直流电桥测量，L、C可用交流电桥测量。其主要框图如下：图1.利用电桥法测电参数通过调节阻抗3 Z使电桥平衡，这时电表读数为零。根据平衡条件及一些的电路参数就可以求出被测参数。但是，参数的值还要通过联立方程求解，调节电阻一般只能手动，电桥平衡的判别难以用简单电路实现。这样，电桥法不易实现自动
8、测量。2.2 方案二：振荡法这种方法的思想是将较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。基于此思路，我们把电子元件的集中参数R、C、L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振荡和LC三点式振荡。其实，这种转换就是把模拟量近似地转换为数字量，频率f是单片机容易处理的数字量。因此，此实验中，我们采用此种方案。三、系统硬件电路设计 3.1电路方框图及说明系统分三大局部：测量电路，通道选择和控制电路。如下列图所示。二极管指示ATC89C52通 道选择被测电阻RC振荡电路被测电容数码管指示按键控制测量电路电容三点式测电感被测电感图2.硬件电
9、路框图3.2 各局部电路设计电阻测量电路 电阻的测量采用“脉冲计数法，如下列图所示由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=ln2R1+R*C1+ln2R*C1 计算频率的公式f=1.443/(R1+2R2)*C 电路分为2档: 1、 100R*1000欧姆：R1=1K, R2=100；C2=100nF 对应的频率围为： 6.7Kf* 48.1K 2、 1000R*1M欧姆：R1=20K, R2=100k；C2=100nF 对应的频率围为： 48.1Kf* 125K图3.振荡电路测电阻低档图图4.振
10、荡电路测电阻高档图电容测量电路电容的测量同样采用“脉冲计数法，如下列图所示由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=ln2R1+R2*C*+ln2R2*C* 测频率的公式为：f=1.443/(R1+2R2)*C图5.振荡电路测电容电路图电感测量电路 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。 测频率公式为：图6.用电容三点式测电
11、感电路电感电路分析：一开场R3的阻值设为2k，结果后面出来的波形是首先快速起振，快速起振后，到达稳定，但是稳定之后，电压值越来越小，最后又变为零，变为零之后再次起振，如此循环下去。因此最后经过比拟器之后，出来的方波是间歇型的。于是我们就将R3改为1K，此时由于电阻减小，使得Ie，Ib的电流增大，加大了热噪声，从而使得起振速度大大提高，起振时间减小，比拟出来的方波便没有间歇性了。这样就与测电阻，电容出来的频率一致了，便于软件的统一实现。3.3测量数据用上述电路图测得电阻值及误差电阻值测量值(HZ)理论值HZ误差7287.78K126.14K30%10086.133K120.25K28.3%150.283.892K110.96K24.39%23778.183K97.897K20.13%35370.735K84.58K16.37%50262.616K72.006K13%76551.605K57.036K9.5%1K43.52K48.1K9.5%100K65.32K65.59K0
