一种高精度电阻电感电容测量仪的设计

一种高精度电阻电感电容测量仪的设计
发表时间：2019-07-01T09:09:07.267Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：张祥1 张治航2 周恋佳3 茅逸凡4 [导读] 摘要：本设计以AT89S51单片机为控制核心，设计了一款智能电阻电感电容（RLC）测量仪，测量元器件是构造电路产生一定频率的波形，然后单片机读取产生的频率，通过编程将频率处理转化成测量结果在LCD1602显示屏显示。

1，3南京工程学院信息与通信工程学院江苏南京 211100 2南京工程学院自动化学院江苏南京 211100 3南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京 211100
摘要：本设计以AT89S51单片机为控制核心，设计了一款智能电阻电感电容（RLC）测量仪，测量元器件是构造电路产生一定频率的波形，然后单片机读取产生的频率，通过编程将频率处理转化成测量结果在LCD1602显示屏显示。

本设计可以实现元器件多个量程的测量，测量误差可以保持在5%左右，具有测量精度高，测量范围广的特点。

关键词：AT89S51单片机；RLC电路；LCD1602显示屏 1.引言
当今社会随着电子技术的快速发展，产品趋于智能化，数字化；设备的性能，价格，发展空间等越来越受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。

目前国内外的RLC测试仪，硬件电路比较复杂，体积庞大，不便携带，面且价格比较昂贵，不能实现大众化需求。

现在虽然对RLC测量技术趋于成熟，但大多数产品在操作，测量精度和环境适应方面有待调整。

为了克服这些缺点，设计出一种可以自动切换量程，体积小，成本小，测量精度高的单片机RLC测量仪，操作简单，原理清晰，测量精度控制在%5左右。

1.1系统方案实现
整体设计思想为将待测元器件接入电路，智能切换量程，RC经过555定时器构成的单稳态电路产生具有一定频率的波形，L通过电容三点式振荡电路输出波形，三者经单片机处理数据，将数据在LCD1602显示屏上显示出来，从而精确测量出待测元器件的大小。

2.硬件实现
2.1电阻测量电路设计
常见测电阻方法有串联分压，直流平衡电桥等，但串联分压法虽然测量电路简单，但测量精度极差，适用范围很窄，满足不了现代社会对高精度电子仪器的需求；直流平衡电桥方法需要测量的参数太多，调节起来麻烦，不易操作；根据测量精度高，电路简易的要求，设计采用555定时器构成单稳态电路测量。

555定时器接成多谐振荡器的振荡周期：
T=
得出：f=；
即：RX=；
将量程设置为两个区间，分别为：
100OΩ<RX<1000Ω；
1000Ω<RX<1MΩ；
注：不同量程R1所取的值不同，R2作为待测电阻。

根据上述公式及电路元器件参数算出其对应频率区间。

2.2电容测量电路
电容的测量类似上述测电阻的方法，采用”脉冲计数法”，通过计算电路输出频率来计算电容的大小。

555定时器接成多谐振荡器的振荡周期：
；
得出：；
令R1=R2；
所以f=1/（3R1×CX）；
即：CX=1/（3R13×f）；
该电阻测量电路电阻阻值分为两档：
100PF<CX<1000PF；
1000PF<CX<10000PF；
注：不同量程R1所取的值不同，C1作为待测电容。

根据上述公式及电路元器件参数算出其对应频率区间。