电阻电容电感测试仪的设计论文范文

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电子信息工程专业电阻电容电感测试仪的设计毕业论文范文

临沂大学理学院毕业论文（设计）电阻电容电感测试仪的设计姓名学号年级专业电子信息科学与技术系（院）理学院指导教师年03月15日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 (3)3.1系统总体方案设计与结构框图 (3)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 (6)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (8)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 (10)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 (11)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (14)参考文献 (15)致谢 (16)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。

简易电阻电容电感测试仪论文

2.1 电路原理图
2.2 电路分析
当 R1=R2=R3=R4=R 时，有 I 0 待测电阻：
Vi 2 2R
,则，
待测电容：
3 、 AD637 交流转有效值电路
3.1 电路原理图
3.2 电路分析
实际上是电压采样电路，前级电压跟随器主要是其隔离作用，避免给测量电路引入负载。AD637 是根据数据手册所给的典型应用电路链接。
2.1.3 方案三：阻抗法
阻抗法测量有两种实现方法：用恒流源供电，然后测量元件电压；用恒压源，测量元件电流。由于很难测量电流，而元件电压很容易测量，所以可以通过测量元件电压，然后通过 AD 转换送给单片机，实现将难测的物理量转换为较容易测量的物理量。系统整体可分为四大部分：信号产生部分、测试部分（转换部分）、数据处理部分和显示部分。其中信号产生部分目的是产生幅度不变，频率可调的正弦波，根据所测元件范围不同提高测量精度。测试部分目的是将待测元件的参数转换为可测信号电压。数据处理部分是将已知信号获取并反算元件参数信号，但考虑到交流信号需转换为有效值才能送给 MSP430F149 自带的模数转换器，进行数据处理，所以在送给单片机之前要做相应转换，最后通过液晶显示。其系统框图如下：
1.2.2 发挥部分
（1）扩大测量范围。（2）提高测量精度。（3）测量量程自动转换。
2 、系统总体方案设计
2.1 系统方案的选择
2.1.1 方案一：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f 是单片机容易处理的数字量。其系统框图如下：

(整理)电阻电容电感测试仪

电阻电容电感测试仪的设计与制作天河学院：沈小波黄孔符亨江摘要本文设计了一种基于单片机的数字式RCL自动测量仪，该系统由AT89S52最小系统电路、电源电路、测量电阻电路、测量电容电路、测量电感电路、键盘按钮电路、LCD显示电路、模拟开关电路等构成。

本设计是利用AT89S52芯片的单片机实现测试的，其中电阻和电容的测量是利用555多谐振荡电路，而电感的测量根据电容三点式，用12864模块进行实时显示。

这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能化。

关键词：RCL，AT89S52，555多谐振荡电路一、方案论证与比较选择1.1电阻、电容和电感测量方案的比较与选择（1）电桥法：电桥法具有较高的测量精度，被广泛采用，现已派生出许多类型。

但电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间长，很难实现实时快速的自动测量。

（2）谐振法：谐振法是测量阻抗的另外一种基本方法，是一种利用谐振回路的谐振特性而建立的测量方法，只需输出频率f，就能程序计算出所需测量的值。

综上所述：谐振法测量精度虽说不如交流电桥法高，但是由于测量线路简单方便，在技术的困难要比电桥法小，再加上高频电路元件大多用于调谐回路中，故用谐振法测量也比较符合其工作的实际情况。

1.2显示模块方案的比较与选择（1）LED点阵显示：LED点阵显示虽然能显示字符与数字，但显示效果不好，且不易编程（2）LCD液晶显示：LCD液晶不但能显示字符和数字，而且显示效果较好，且易于编程。

综上所述：根据题目要求，选择LCD液晶显示效果更佳，更符合题目要求。

二、系统设计与理论分析2.1 总体设计思想电阻、电容、电感是利用RC振荡器和LC振荡器，使其RCL值与震荡频率相关，AT89S52单片机根据所选通道，向模拟开关传送两位地址信号，取得RC震荡器或者LC振荡器振荡频率，将数据进行处理后，传送到数码管显示相应的被测R、C、L的值。

系统框图如下：图1系统框图2.2各模块具体实现原理分析和说明1）测量电阻：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。

单片机RLC测量仪参考论文

毕业论文论文题目简易RLC测量仪的设计和实现系别信息与电子信息工程专业电子科学与技术班级学号 1学生姓名指导教师（签名）完成时间年摘要在现代生产应用中，经常需要测定电阻、电容、电感的大小。

因此，设计一款可靠、便捷、人机界面友好的电阻、电容、电感测试仪具有十分重要的意义。

本系统是以单片机为核心而设计的电阻、电容、电感测试仪，即用对应的振荡电路将电阻、电容、电感转化为频率来实现各个参数的测量。

其中，测量电阻值和电容值的方法是将元器件接入555多谐振荡电路，产生相应的震荡脉冲，而同样的测量电感值是根据电容三点式产生相应的脉冲，随后将振荡脉冲送入单片机的计数端，通过定时并且计数可以计算出相应的频率，再通过该频率计算出被测参数。

本系统使用C语言编写程序软件，包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块和测量类型选择模块。

主要用到的芯片有STC89C52,NE555，CD4052，其中STC89C52为主芯片，运用其计数和可编程计算的功能接收来自测试模块的脉冲并完成频率转换和计算，再将结果输出至显示模块；NE555芯片用于三个测试模块，即脉冲产生源；CD4052芯片则是用于测量类型的选择，即在电阻、电容、电感测试模块中选择。

电路中使用LM7805稳压管稳定电路电源。

经过测试，本系统总体上达到了对电阻、电容、电感的测试的基本要求，其所测参数也基本满足设计要求，具有较好的使用价值。

关键词：单片机；555多谐振荡电路；显示模块；电容三点式振荡Design of the RLC meterAbstractIn the modern application of procreative, the numerical value of the resistor, capacitor,and inductor are often needed to measure. Therefore, it is of great significance to design a reliable, convenient and friendly man-machine interface of resistor, capacitor, inductor tester .This system, tester of resistor, capacitor, inductor ,is based on single chip microcomputer. the corresponding oscillation circuit would convert the value of resistor, capacitor, inductor into frequency to realize each parameter measurement. Among that, the measuring method of resistance and capacitance value is accessing the component to 555 harmonic oscillation circuit then produce the corresponding shock pulse. In the same way, the pulse of measuring the inductance value is coming from oscillator circuit of three-point capacitance. The oscillation pulse is sended into single chip microcomputer count point and the corresponding frequency can be calculated through timing and counting the oscillation pulse. Finally,the value of RLC can be gained by calculating frequency.This system uses C language to write programs. All modules can be divided into main program module, display module, resistance testing modules, capacitors and inductors test module, and measurement type selection module. STC89C52 as the main chip in this system while NE555, CD4052 as the auxiliary chip. STC89C52 can realize counting and programming calculation function so it can receive pulse which is from testing modules and complete the frequency conversion and calculation. testing modules is made up of 555 multivibrator circuit,it also namely pulse source. CD4052 is used for choosing Measuring type,namely choose to test resistance, capacitors or inductors. stabilivolt circuit is make up of LM7805.After testing, the system overall met with the basic requirement of testing resistance, capacitance and inductance. The value it gained is also basically meet the design requirements.So it is great valuable.Keywords:single-chip microcomputer 555harmonic oscillation circuit module display module oscillator circuit of three-point capacitance目录第一章引言 (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)第二章系统的总体设计 (3)2.1 设计原理 (3)2.2 方案的比较 (3)第三章单元模块电路的设计 (7)3.1 系统框图 (7)3.2 控制模块 (8)3.3 电阻测量模块 (9)3.4 电容测量模块 (12)3.5 电感测量模块 (13)3.6 多路选择开关 (13)3.7 LCD12864液晶显示模块 (15)第四章软件设计 (17)4.1 主程序结构 (17)4.2子程序 (19)第五章系统的调试及误差分析 (22)5.1 测量结果 (22)5.2 结果分析 (22)第六章结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 结束语 (24)参考文献 (25)附录 (26)致谢 (26)第一章引言1.1 背景及意义随着电子行业的飞速发展，电子元器件的应用也越来越广泛。

电阻电容电感rlc测量仪

第六届电子设计大赛决赛设计与总结报告目录摘要 (3)关键词 (4)1 引言 (4)2 方案设计 (4)2.1 设计思路 (4)2.2 方案的论证与比较 (5)2.2.1 电阻测量电路的选择 (5)2.2.3 电感测量电路的选择 (7)2.2.4 多路选择开关电路 (7)2.2.5 控制部分 (8)3 系统设计 (8)3.1 总体设计 (8)3.2系统硬件电路设计 (9)3.2.1 测Rx的振荡电路 (9)3.2.2 测Cx的振荡电路 (10)3.2.3 Lx的电容三点式振荡电路 (10)3.2.4 通道选择和控制模块 (11)4 系统测试 (12)4.1 硬件测试 (12)4.2.3 电感的测量 (13)5．总结 (14)参考文献 (15)电阻、电容、电感测量仪的设计摘要本设计以89S52单片机控制为核心，利用LM555定时器组成RC多谐振荡电路测量电阻、电感和电容的三点式振荡电路测量电感以及利用单片机CPU 的高速强大的计算及可编程功能,采用软件查询的方法在程序开始时分别对各个信号通道进行查询通过检测到的不同情况来区分实现具有电阻、电容、电容自动辨识、自动切换以及相应器件量程的自动切换等特色，高精度智能化的测量，并对测量结果进行显示。

关键词单片机LM555多谐振荡电路电容的三点式振荡电路CD4052 74LS1971 引言测量电阻、电容、电感的方法各有不同,在过去电容的测量系统中,几乎都是根据普的电路原理,用一些常规的方法来测量的,它们各有其优缺点,比如把它作为阻抗的虚部来测量的,还有充电法,比例法等等,一般都存在计算复杂、精度不高、不易实现自动测量而且很难实现智能化。

而本文要介绍的电阻、电容测量和前面的测量电路不同,采用“脉冲计数法”,电感测量采用电容的三点式振荡电路，它们克服了以上的一些缺点,充分利用了单片机CPU 的高速强大的计算及可编程功能,实现了电阻、电容、电容测量的精度和部分智能化等特点,而且操作方便。

基于单片机的电阻、电容、电感测试仪毕业设计(论文)word格式

摘要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。

在系统硬件设计中，以MCS-51单片机为核心的电阻、电容、电感测试仪，将电阻，电容，电感，使用对应的振荡电路转化为频率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，将振荡频率送入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被测参数。

在系统的软件设计是以Keil51为仿真平台，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块。

最后，实际制作了一台样机，在实验室里进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。

关键词：单片机，555多谐振荡电路，LED动态显示模块，电容三点式振荡I IABSTRACTWith the development of electronic industry，electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually，in applications we often measured resistors，capacitors，inductors size. Therefore,the design of reliable，safe，convenient resistance，capacitance，inductance tester of great practical necessity.In the system hardware design，take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance，the electric capacity，the inductance reflectoscope reflector，the resistance，the electric capacity，the inductance，the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey.And the resistance and the electric capacity are use 555 multiresonant circuits to produce，but the inductance is produces according to the electric capacity bikini，the oscilation frequency will send AT89C52 the counting to be neat，through and fixed time counts may calculate by the frequency measurement rate，figures out again through this frequency meter is measured the parameter.In system's software design is take Keil51 as the simulation platform，used the C language and the assembly language mix programming has compiled the system application software；including master routine module，display module，resistance test module，electric capacity test module and inductance test module.Finally，the actual production of a prototype，tested in the laboratory results show that the prototype of the functions and indicators are the design requirements.KEY WORDS:Single slice of machine，555 resonance swings circuit，LED dynamic display module，Capacitance three-point shockII目录1 前言 (1)1.1设计的背景及意义 (1)1.2电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 (2)1.3本设计所做的工作 (3)1.4本论文的结构安排 (4)2 电阻、电容、电感测试仪的系统设计 (5)2.1电阻、电容、电感测试仪设计方案比较 (5)2.2系统的原理框图 (5)3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 (7)3.1MCS-51单片机电路的设计 (7)3.2LED数码管电路与键盘电路的设计 (9)3.3测量电阻、电容电路的设计 (13)3.3.1 555定时器简介 (13)3.3.2 测量电阻电路的设计 (15)3.3.3 测量电容电路的设计 (16)3.4测量电感电路的设计及仿真 (17)3.4.1 测量电感电路的设计 (17)3.4.2 测量电感电路的仿真 (18)3.5多路选择开关电路的设计 (20)4 电阻、电容、电感测试仪的软件设计 (22)4.1I/O口的分配 (22)4.2主程序流程图 (22)4.3频率参数计算的原理 (24)5 PCB板的设计与系统的调试 (26)5.1PROTEL99SE的介绍与PCB板的设计 (26)5.2系统调试与系统测试 (28)5.2.1 系统软件调试 (28)5.2.2 系统硬件调试 (28)5.2.3 系统测试 (32)6 结论与展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)III附录 (37)附录一系统原理图及PCB (37)附录二源程序 (39)IV1 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。

电阻、电容、电感测试仪毕业设计1 精品

编号：毕业设计题目：电阻、电容、电感测试仪院（系）：应用科技学院专业：电子信息工程题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发在使用电子元器件时，首先需要了解参数。

采用传统的仪表进行测量时，首先要从电路板上焊开器件，再根据元件的类型，手动选择量程挡位进行测量，这样不仅麻烦而且破坏了电路板的美观。

基于单片机控制实现的RLC测量仪可以在线测量、智能识别、量程自动转换等多种功能，大大提高测量仪的测量速度和精度，扩大了测量范围。

因此这种RLC测量仪既可改善系统测量的性能，又保持了印刷电路的美观，较传统的测量仪还具有高度的智能仪和功能的集成化，在未来的应用中将具有广阔的前景。

本课题主要研究内容为设计一个基于单片机的RLC智能测量仪器，能够智能地识别出待测元件是电容、电感还是电阻；能精确测量出电阻、电容、电感的参数值，同时还能加入语音播报的功能；可以实现量程电阻的自动转换，无须人工选择档位；对测量仪进行扩充后还实现了二极管、三极管的测量。

关键词：RLC测量仪；AT89S52；NE555In the use of electronic components, the first need to understand ing the traditional instrument to measure, the first circuit board from a welding device, according to the type of components, manually select range Shift to measure, this is not only troublesome but also undermine The appearance of the circuit board. Based on SCM control to achieve the RLC-measuring instrument can measure, intelligent identification, range automatic conversion, and other features, thereby greatly increasing the meter measuring speed and accuracy, expanded the range. So this RLC measuring instrument can improve the performance measurement system, and maintain the appearance of the printed circuit, the more traditional measuring instrument also is highly intelligent and functional instrument of integration and application in the future will have broad prospects.The main topics for the design of research has been based on the RLC SCM smart measuring instruments, smart and able to identify components under test is capacitors, inductors or resistance; can be accurately measured resistors, capacitors, inductors of the parameters, while adding V oice of the broadcast function can be automatically converted range of the resistance, not artificial selection stalls; measuring instrument to carry out the expanded also to achieve the diodes, transistors measurement.Key words：RLC meter;AT89S52;NE555目录引言 (1)1 硬件电路 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 电路方框图及说明 (2)1.3 各部分电路设计 (2)1.3.1 电阻测量电路 (2)1.3.2 电容测量电路 (3)1.3.3 电感测量电路 (4)1.3.4 多路选择开关电路 (4)1.3.5 按键及显示电路 (5)1.3.6 单片机模块 (6)1.3.7 量程选择模块 (7)1.3.8 电源模块 (8)2 软件部分 (8)2.1 主程序流程图 (8)2.2 程序清单 (9)3 相关元器件 (19)3.1 元件清单 (19)3.2 AT89S52资料 (20)3.3 ICM7218资料 (31)3.4 74LS390资料 (32)3.5 CD4052资料 (32)3.6 NE555资料 (33)3.7 共阳4位LED数码管资料 (39)3.8 三极管相关资料 (40)3.9 三端稳压管LM7805资料 (41)3.10 继电器资料 (42)4 调试总结 (43)5 结论 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)附录 (47)引言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。

简易电阻、电容和电感测试仪设计_毕业设计论文

3.2 LM337
与LM317正好相反，LM337可输出连续可调的负电压，可调电压范围1.2V—37V，最大输出电流为1.5A，内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠、应用方便、性能优良等特点。
引脚图：
典型电路：：
V
3.3 NE555
555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲震荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。它由于工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。
2.3
方案一：利用交流电桥平衡原理的方案（原理图同图2-2）
方案二：利用电容三点式正弦波震荡原理的方案
图2-5电容三点式正弦波震荡电路图
由
得
上述两种方案从对测量精度要求而言，方案二需要测量的电感值多，而且测量调节麻烦、电感不易测得准确值，不易操作与数字化，相比较而言，方案二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二。
本次设计的思想是基于以上原因提出来的。该系统以STC89C52单片机为控制核心，搭配必要的外围电路对电阻、电容和电感参数进行测量。系统的基本原理是将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化，利用计数器测频后通过单片机做运算，最后计算出待测元件的各个参数并显示在1602液晶屏幕上。系统使用按键选择被测元件类型，使用1602液晶屏作为显示部分。测量时，只需将待测元件引脚放在测试仪的输入端，用按键操作需要测量的参数，便可以很快测出被测元器件的参数，简便易用。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。

电阻电容电感测量仪的设计与制作 E设计方案

电阻电容电感测量仪摘要：本系统是以A VRmega16单片机为控制核心的RCL测量仪，主要包括激励与参考信号发生模块、数字乘法器与AD测量模块、按键输入与LCD显示模块三个部分。

A VRmega16通过按键输入确定待测器件类型、然后利用串口通信控制FPGA进行DDS（直接数字频率合成）生成两路频率相等相位严格正交的信号，其中一路作为激励源和零相位参考信号，另一路作为90度相位参考信号，将两路待测信号与参考信号接入TLC7528(DA)进行数字相乘后低通滤波，然后用MAX186（AD）采集待测信号实部虚部，送入mega16计算得出RCL 值与电感Q值并显示。

其中测试频率和参考电阻根据粗测值利用DDS与模拟开关自动调档。

经测试，该系统满足了题目要求的各项指标。

关键词：RCL测量、A VRmega16、DDS、数字乘法器、自动调档1系统方案1.1实现方案选择与论证本系统主要包括主控芯片、DDS模块、待测信号与参考信号相乘模块、调档模块、AD 模块、输入与显示模块六个部分。

1.1.1主控芯片方案一：采用Atmel 公司的AT89C51。

51单片机价格便宜，应用广泛，但是功能单一，仿真和调试均比较复杂。

方案二：采用AVRmega16作为主控芯片。

该芯片IO与中断资源均比较丰富，且可与AVRStudio联合在线仿真调试。

经比较，我们选用方案二。

1.1.2DDS模块方案一：采用DDS芯片AD9851进行正弦波输出，并利用积分或微分电路进行90度移相，产生两路正交的正弦信号。

该方案实现简单，但是经试验验证，其相移不精确，频率响应也比较差。

方案二：采用DIGILENT公司的BASYS2 FPGA开发板外接两个DA（TLC7528）直接产生两路相位相差90度的正弦信号。

该方案实现比较复杂，但由于共用一个clk，各频率情况下相移都十分精确。

考虑到两路信号正交情况对测量结果精确度影响很大，故选用方案二。

1.1.3乘法模块方案一：采用模拟乘法器，将待测信号与两路参考信号分别相乘，在经过低通滤波即得到待测信号的实部虚部。

电阻、电容和电感测试仪的设计

电阻、电容和电感测试仪的设计
发表时间：2017-12-30T18:39:14.773Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：赵鹏森强涛张博轩[导读] 摘要：近些年，电子行业的发展迅速，电路设计人员或者学生大多数习惯使用万用表来测量一些元件的参数或电路中的电压电流。

（中航富士达科技股份有限公司）
摘要：近些年，电子行业的发展迅速，电路设计人员或者学生大多数习惯使用万用表来测量一些元件的参数或电路中的电压电流。

然而万用表的使用有一定的局限性，它只能测量有限种类的元器件参数，对于电容和电感等一些电抗元件时，就无法使用万用表进行测量了。

因此当下设计制作一种简便的电阻、电容和电感测量仪显得尤为重要。

本论文设计了一款以STC89C-52 单片机为控制核心的测量系统，利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。

关键词：STC89C-52单片机；电阻测量；电容测量；电感测量。

电阻、电容、电感测试仪论文

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。
在这里我们着重要介绍的是把电子元件的参数 R、C、L 转换成频率信号 f，然后用单片机计数后在运算求出 R、C、L，并送显示，转换原理分别是 RC 振荡和 LC 三
电子竞赛 —具有语音功能的电阻、电容、电感测试仪
Electron－competition Specification
北京北阳电子技术有限公司
Technology for Easy Life
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目录
具有语音功能的电阻、电容、电感测试仪 ....................................................................... 3
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。SPCE061A 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 SPCE061A 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。
关键词： SPCE061A 单片机 555 多谐振荡电路电容三点式振荡
摘要 ..............................................................................................................................3 一、设计功能及要求 ...................................................................................................4

电阻、电容和电感测量仪的设计

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。

电阻电容电感测试仪的设计与制作 C设计方案

电阻电容电感测试仪的设计与制作摘要：本文设计了一种基于单片机的高精度可自动更改量程的电阻电容电感测量仪器。

通过DDS产生两路相位差为90°的正弦波信号，运用伏安法中的R-U数字正交采样法和相敏检波技术，最后测出电阻电容电感值，同时设计了LCD屏背光开闭的节能设计。

经过测试，本设计性能稳定，测量精度高。

关键词：伏安法R-U数字正交采样自动量程相敏检波技术节能设计1 系统方案1.1 系统总设计与方案框图本设计采用DDS9854产生两路高精度的且相位差为90°的正弦波信号，一路流经待测的电阻电容电感和标准电阻的串连电路在通过相敏检波电路，另一路直接到达相敏检波电路，通过模拟开关选择基准电阻和被测电阻（以及电感电容的等效阻抗）两端的电压，通过伏安法求相应电阻和等效阻抗，进而求出电阻电感和电容值。

同时通过调节信号发生器产生的频率、模拟开关选择通过相敏检测器的正弦波信号以及可编程电阻的阻值来实现测量量程的自动切换。

最后通过LCD显示出待测项目的相关内容，并利用键盘进行功能的切换。

该系统由自制电源、参考信号源产生电路、半桥测量电路、相敏检波电路、A/D转化电路、微处理器、键盘和LCD等模块构成。

系统的原理图见图1。

图1 系统的设计原理图1.2 方案论证与比较选择1.2.1测量方法的选择RLC参数的测量方法主要有电桥法、谐振法和伏安法三种。

方案一：电桥法。

具有较高的测量精度，但硬件设计复杂，测量过程中需要反复调节电桥平衡，不利于实现自动的智能化控制。

方案二：谐振法。

需要较高频率的激励信号，无法满足高精度的测量要求。

另外由于测试频率不固定，测试速度慢。

且同样需要反复人工调节。

方案三：伏安法。

最经典的方法，它的测量原理来源于阻抗的定义。

即若已知流经被测阻抗的电流相量并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率便可得到被测阻抗的相量。

伏安法有固定轴法和自由轴法两种：固定轴法为了固定坐标轴，确保参考信号与信号之间确的相位关系，对硬件要求很高；自由轴法中的坐标轴可以任意选择，但要保持两个坐标轴准确正交，为进一步提高测量精度，可以采用基于数字信号处理的R-U数字正交采样法来实RLC参数测量，同时可以弥补正弦信号源的失真、差动放大器的误差等缺点。

一种电容电感测量仪的方案设计

一种电容电感测量仪的方案设计摘要：本文主要介绍一种以FPGA为核心控制器的用于测量电容电感的测试仪系统方案，与传统电容电感测试仪相比，明显提高了测量值的精确度，希望通过本文的方案设计对加快电子产品的发展具有一定帮助。

关键词：电容电感，测量仪，设计Abstract: This paper introduces a FPGA as the core controller for testing system of measuring method of capacitance and inductance, compared with the traditional capacitance and inductance tester, obviously improves the accuracy of measurement, hope that through this paper design to faster development of electronic products have some help.Keywords: capacitance and inductance, measuring instrument, design一、引言目前国内外的电容电感测量仪，往往硬件设计庞大复杂，功能众多，操作复杂且价格昂贵。

本文正是应此发展需求，设计开发一种体积小可便携、测量精度高、操作简单但功能强大的电容电感测量仪。

系统抛弃了传统的电桥法、谐振法，采用经典的伏安法，按照阻抗定义设计——五端测量电路；由FPGA设计——DDS发生器，产生频率连续可调的正弦波信号作为测量激励源；数字式全波鉴相器有效去除各种谐波影响，相位分离后得到的分量被高精度高速AD采样后，经过一系列计算处理后，得到测量结果。

二、系统总体方案设计系统总体设计方案如下图所示。

系统架构采用FPGA＋MCU模式。

系统首先由FPGA生成各种频率信号波形数据，送至外部高速DAC转换成模拟信号，经过幅度调整、低通滤波和功率放大，进入前端测量电路；待测电抗元件放入五端连接器，接入测量电路，系统会分时通过差分电路取出压降，后通过双AD603级联组成的宽范围可编程增益放大器，调整到最佳幅值，送入相敏检波器的乘法DAC中，进行信号的相位分离；相敏检波器是双路同时工作，生成待处理信号在相差90°的两坐标轴上的投影分量，经过有源低通滤波器和电压抬升电路后，由最终的高速ADC采样，进行数字积分与滤波算法后，计算得到测量结果和各种参数值。

简易R、L、C（电阻、电容和电感）测量仪器的制作

毕业设计（论文）任务书电气自动化专业级电气班设计（论文）题目：简易电阻、电容和电感参数测试仪的设计与制作学生姓名：起讫日期：年 4 月11 日年 5 月31 日指导老师：_ 职称_副教授__ 一、设计（论文）题目：简易电阻、电容和电感参数测试仪的设计与制作二、设计（论文）任务主要技术指标：1、设计任务：设计并制作一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪。

示意框图如下：电阻器电容器信号变换测试与显与处理示电感器直流电源频率2、设计主要技术指标：（1）、测量功能及量程范围电阻：100Ω—1MΩ 电容：100pF—10000pF 电感：100Μh—10mH （2）、测量精度显示为4 位LED有过量程指示；测量精度：±5三、设计（论文）基本要求：（包括：技术要求、工作要求、图纸要求、写作要求等）1、毕业设计（论文）要求（1）、资料收集，写出综述；（2）、电路原理分析；（3）、能够对做出的实物进行测量和调试。

（4）、写出测量的数据，并对所测得的数据进行分析。

（5）、能独立完成毕业设计（论文）课题所规定的各项任务，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力，在毕业设计（论文）成果中能表现出某些自己的见解。

（6）、毕业设计（论文）说明书齐备，内容正确，概念清楚，条理分明，文章通顺，书写工整，图纸齐全，符合现行标准规定。

（7）、毕业设计（论文）成果必须采用计算机绘图，毕业设计（论文）说明书必须打印成册上交。

（8）、毕业答辩时能熟练地、正确地回答问题。

2、毕业设计（论文）内容评价、（1）完成情况：是否完成所给毕业设计（论文）题目的任务及完成的程度。

（2）、设计（论文）水平：分析、计算是否正确，资料引用正确与否，重点是否突出，图表是否符合标准，文字叙述是否简明清晰。

（3）、毕业设计（论文）方案的实用价值，对生产实际、科学技术发展的意义及作用。

（4）、毕业设计（论文）说明书的质量。

四、重点研究和解决的问题或指定的专题：1、重点研究的问题能够准确测量出电阻、电容、电感的数据，并使测量的数据误差小于技术参数2、重点解决的问题R、L、C 等参数的物理量到电量的转换；用汇编语言数据的算法，软件、硬件的调试和如何减小测量过程中的误差；单片机系统的设计与制作?濉⒂λ鸭淖柿霞安慰嘉南祝?何立民主编.单片机应用技术选编（１）〔Ｃ〕北京：北京航空航天大学出版社，1993 －19992何立民主编.单片机高级教程.应用与设计〔Ｍ〕北京：北京航空航天大学生出版社，2002.83李广弟编.单片机基础〔Ｍ〕北京：北京航空航天出版社，1999.10 何立民编.MCS－51 系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术〔Ｍ〕北京：北京航空航天大学出版社，1999.64张毅刚等编. MCS－51 单片机应用设计〔Ｍ〕哈尔滨工业大学出版社出版，19905周良权等编.模拟电子技术基础〔Ｍ〕高等教育出版社，19936余永权编.ATMEL 89 系统Ｆlash 单片机原理与应用〔Ｍ〕电子工业出版社，19937全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选（1994-1999）〔M〕北京理工大学出版社，2003 年 3 月六、设计（论文）完成时应提交的文件：1、毕业设计说明书或论文2、毕业设计原件3、毕业设计任务书4、读书笔记七、进度计划安排：各阶段内容名称起止日期时间比例（）1 下达任务书、学生收集、熟悉资料2005/4/11～2005/4/17 1周2 毕业实习、设计调研2005/4/18～2005/4/22 1周3 总体设计2005/4/23～2005/4/27 1周 4 硬件设计2005/4/27～2005/5/3 2周 5 软件设计2005/5/4～2005/5/10 1周6 电路制作2005/5/11～2005/5/16 1周7 系统调试2005/5/16～2005/5/23 0.5 周8 设计说明书与图纸输出2005/5/23～2005/5/27 1.5 周9 总结、准备设计答辩2005/5/27～2005/5/30 0.5 周10 毕业答辩2005/5/31～2005/6/2 0.5 周八、其他摘要RLC 参数的测量在学习和工作中常常用到.电阻、电容、电感的测量有模拟指针式和数字式测量仪器模拟指针式测电阻、电容、电感速度快但是读数的偏差很大加之它的体积大不易携带.而数字式测量仪不紧速度快测量精度高还有体积小等特点.这些特点主要是使用了单片机这一智能芯片它集中完成了控制、测量、计算使的电路简单、可靠. 设计的原理是把R、L、C 转换成频率信号f，转换的原理分别是RC 振荡电路和LC 电容三点式振荡电路。

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论文

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。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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。

电阻电容电感测试仪的设计与制作 D设计方案

电阻电容电感测试仪的设计与制作摘要：本系统采用AVR mega16作为测量核心芯片，由DDS产生正弦波信号，经过自动平衡电桥电路中的被测元件与标准电阻，再由相敏检波电路与A/D转换电路，测量出被测元件两侧的电压，单片机根据矢量电压的比例关系将相应的容抗感抗以及阻值计算出来，利用计算值将被测元件的其他参数计算出来，然后显示在LCD上。

该仪器可以分量程进行电阻、电感、电容的测量，并实现数据的存储，可回看测量过的十组数据。

此外还能实现时钟的显示等。

关键词：电感电阻电容测试仪，自动平衡电桥，相敏检波器，A/D转换1、系统方案的比较与选择1.1测量方式方案一：采用谐振法，用被测的器件与标准电容电阻电感组成振荡电路，通过测量产生的信号的频率，计算得出被测器件的参数。

方案二：采用伏安法测量电阻电感电容，测量出被测器件两端的电压与经过器件的电流，经过单片机进行傅里叶分析，得到复阻抗的实部与虚部，对实部与实部进行相应的计算，便可得出阻值电感量与电容量。

方案三：利用自动平衡电桥，由集成运放提供“虚地”，使电桥中“虚地”点始终保持零电位，然后再进行电压有效值与相位角的测量，便可得出感抗容抗与阻值，进而得出被测器件的参数。

方案一通常需要很高的频率激励信号，一般无法完成较高精度的测量，并且其对振荡电路各器件参数要求较高，实现起来较为困难。

方案二硬件较为简单，但是利用mega16进行傅里叶分析较为困难。

方案三相比与前两个方案，电路较为稳定，测量也较为准确，因此在这我们采用方案三（原理图见图3）。

1.2正弦信号发生电路方案一：利用带宽高于1MHz的集成运放，如OP37，以及电容电感电阻，组成RLC或RC振荡电路，通过自激震荡产生正弦波信号，再通过信号放大电路与滤波电路，得到需要的正弦波。

经过调整相应的电阻电容值，便可调整信号的幅值与频率。

方案二：利用AD9851，加上外部晶振、滤波电路与放大电路，通过单片机的控制，便可以产生相应频率的正弦波。

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毕业论文（设计）电阻电容电感测试仪的设计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12 电压比例法测量原理13 系统方案23.1系统总体方案设计与结构框图2 3.2方案设计与论证34 硬件电路54.1稳压电源模块54.2正弦信号发生器54.3采样电路64.3液晶显示模块75 系统软件设计85.1控制测量程序模块85.2按键处理程序模块95.3电阻电感电容计算程序95.4液晶显示程序模块106 系统测试与结果分析106.1对正弦信号源的测试106.2对电阻电容电感的测量116.3误差分析127 总结13参考文献14致151 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xR 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。

输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制.MAX038引脚排列如图2所示.图2 MAX038引脚排列所需的输出波形可由地址A0和A1的输入数据进行设置，如表1所示。

波形切换可通过程序控制在任意时刻进行，而不必考虑输出信号当时的相位.其中X表示任意状态，1为高电平,0为低电平.表1 输出波形控制采用MAX038单片压控函数信号发生器产生正弦波,改变外接电阻或电容值就可改变输出频率的值,其频率范围从0.1Hz到20MHz,最高可达40MHz,输出频率稳定.各种波形的输出幅度均为2V,幅值经过一个放大器就可以调节.占空比的调节范围宽,占空比和频率均可进行单独调节,互不影响.占空比最大调节范围10％～90％.波形失真小.正弦波失真度小于0.75％.因为不用编程可以节省较多的时间.本设计采用此方案.3.2.3显示模块方案一采用LED数码管显示.数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点,但显示信息量小,且自身功耗较大.方案二 LCD液晶显示器[7]可轻松实现字母、汉字的显示,控制简单,能耗小,可以中文输出便于人际交流显示内容丰富.所以本设计采用此方案.4 硬件电路4.1稳压电源模块图3 稳压电源4.2正弦信号发生器该电路的核心器件为MAX038,具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点.图4正弦信号发生器4.3采样电路ICL7650是斩波稳零式高精度运算放大器[8],它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点.ICL7650采用14脚双列直插式和8脚金属壳两种封装形式,图1所示是最常用的14脚双列直插式封装的引脚排列图.图5 ICL7650引脚排列图ICL7650的工作原理如图6所示图6 ICL7650的工作原理如图7所示,高精度的正弦波信号流过串联的标准电阻和待测元件,待测元件一端接地.仪器通过继电器转换分别从标准电阻的两端测量电压.由于AD637的输入电阻较低,为了降低其分压产生的误差,被测的交流电压先通过精密运算放大器ICL7650构成的电压跟随器,然后才通过高精度交流/有效值转换芯片AD637[9]转换成有效值,进过ADC转换成数字信号,在单片机中完成比例运算,得到电容电感数值.测量不同数值电感电容时,可以选择相应的标准电阻和改变MAX038输出信号的频率来分压,这通过单片机控制继电器切换电路和编程来实现.图7采样电路4.3液晶显示模块本设计采用常用的2行16个字的1602液晶显示器来显示电阻电感电容值.图8是1602液晶模块与51单片机的连接图.图8 1602液晶模块与51单片机的连接图单片机的P1口与1602液晶模块的数据口连接传输数据,P2口分别控制RS、RW和使能端E.RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器,低电平时选择指令寄存器.RW为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作.当RW和RS同时为低时,可以写入指令或显示地址;当RS为低,RW为高时,可以读忙信号;当RS为高RW为低时,可以写入数据.E端为使能端,当E端有高电平跳变到低电平时,液晶模块执行命令.D0-D7为8位双向数据线.V0为液晶显示器对比度调节端,接正电源时对比度弱,接地是对比度高,使用时要通过一个10KΩ的电位器调整对比度.5系统软件设计5.1控制测量程序模块单片机控制测量程序不仅担负着量程的识别与转换,而且还负责数据的修正和传输;因此主控制器的工作状态直接决定着整个测量系统能否正常工作,所以控制测量程序对整个测量来说至关重要.控制测量流程图如图9所示.图9 控制测量程序流程图5.2 按键处理程序模块按键处理程序的主要功能是设置测量的类型和测量的档位,当有按键被按下时就执行相应的按键功能,流程如图10所示.图10 按键处理程序流程图5.3电阻电感电容计算程序单片机根据A/D 转换得到的电压值计算出电阻、电感或者电容值,该程序流程图如图11所示.图11电阻电感电容计算程序流程图5.4液晶显示程序模块该程序模块只有一个功能,就是对测量结果清晰正确的显示出来,并能够保持稳定.12所示.程序流程图如图6 系统测试与结果分析测试仪器:双踪示波器和数字万用表.6.1对正弦信号源的测试我们使用示波器对信号源进行测试,发现波形和频率显示平稳,并得到了一些数据.由测量数据经我们分析计算得出此信号发生器输出电压幅值大于等于5∨,并且大小可以调节.自制信号源的测试结果如表2所示.表2 自制信号源测试结果6.2对电阻电容电感的测量我们对于各种性质的元件(电阻电容电感)分别找了足够量的元件;用高精度数字万用表测量出其阻值(容值或感值）取多个相同电阻的平均值作为参考量;然后用我们自制的仪表进行测量,测量多个阻值不同的电阻,算出其误差,最后求平均误差.电容和电感的测量同理.表3 电阻测试结果表4 电容测试结果表5 电感测试结果6.3误差分析本测量仪的测量范围较宽,并且达到了很好的精度,信号源测试结果分析:由于示波器精度所限,频率低于10Hz示波器无法识别信号.经计算自制信号源最大相对误差为0.4%,我们的信号源范围更宽.电阻测试结果分析:测量电阻阻值误差较小,最大误差为2%,用16位AD采样直流分压信号极为精确.电容测试结果分析:电容测试最大误差为3%.电感测试结果分析:电感测试最大误差小于4%.在实际测量中,由于测试环境,测试仪器,测试方法等都对测试值有一定的影响,都会导致测量结果或多或少地偏离被测量的真值,为了减小本设计中误差的大小,主要利用修正[15]的方法来减小本测试仪的测量误差.所谓修正的方法就是在测量前或测量过程中,求取某类系统误差的修正值.在测量的数据处理过程中选取合适的修正值很关键,修正值的获得有三种途径.第一种途径是从相关资料中查取;第二种途径是通过理论推导求取;第三种途径是通过实验求取.本测试修正值选取主要通过实验求取,对影响测量读数的各种影响因素,如温度,电源电压等变化引起的系统误差.通过对相同被测参数的多次测量结果和不同被测参数的多次测量选取平均值,最后确定被测参数公式的常数K值,从而达到减小本设计系统误差的目的.由于振荡电路外围器件由电容电阻分立元件搭接而成,所以由振荡电路产生的被测参数对应的频率有一定的误差,所以只能通过多次实验测量,选取合适的修正值来尽可能的减少本测试系统的误差.7 总结毕业论文是一次非常好的将理论与实际相结合的机会,通过对电阻、电容、电感测试仪的课题设计,锻炼了我的实际动手能力,增强了我解决实际工程问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平.本设计的硬件电路图简单,成本低;采用单片机可以提高系统的可靠性和稳定性,缩小系统体积,调试与维护方便,而且以51单片机最小系统为核心的控制系统能满足整个系统的要求,经过测试系统工作正常,完成了设计任务的全部要求.当然本系统还存在着许多需要改进的地方,比如还可以继续提高测量的精度和加大测量的范围.因为是采用单片机实现的,利用其可以编程的特性,使测量的值结合一些数据处理方式使测量更加接近真实值.本系统也还有许多可以扩展的功能,可以增加语音功能,每次测量值稳定的时候就通过语音报告出来;也可以增加在线测量的功能,这样就更能够测量出元件工作时的正常值,而不仅仅是静态时的值.参考文献[1]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程－电子仪器仪表设计.电子工业出版社,2007.[2]康华光.电子技术基础模拟部分(第四版).高等教育出版社,1999.[3] 高艳.采用MAX038的信号发生器的设计,芜湖职业技术学院学报,2010.[4] MAXIM.MAX038High—FrequencyWaveformGeneratorRev5,2004.[5] 张毅刚.MCS-51单片机应用系统.哈尔滨工业大学出版社,1997.[6] AnalogDevices.Inc.DataSheet.CMOS,125MHzcompleteDDSsynthesizer AD9850.1999.[7] 李桂安.电子技术实验及课程设计.东南大学出版社,2008.[8] 吴祖国. ICL7650斩波稳零运算放大器的原理及应用,国外电子元器件,2004.[9] 夏继强.单片机实验与实践教程.北京航空航天大学出版社,2001.[10] J.C.Whitaker.Thermal Design of Electronic Equipment,CRC Press LLC.Lond on2001.[11]陈立万.数学式电容测量仪.重庆三峡学院学报.[12] 刘守义.单片机应用技术[M],:西安电子科技大学出版社,2003.[13] 邱关源.电路[M],高等教育出版社,2003.[14] 谢自美.电子电路设计[M],:华中理工大学出版社,2000.[15] 陈尚松,雷加.电子测量与仪器[M].:电子工业出版社,2005.[16]张迎新.单片机初级教程－单片机基础(第二版).北京航空航天大学出版社.[17] 申忠如,申淼,谭亚丽.MCS-51单片机原理及系统设计.西安交通大学出版社,2008.[18] 肖洪兵.跟我学用单片机.北京航空航天大学出版社,2002.致本文是作者在临沂大学大学理学院做毕业设计期间学习的总结,是在导师刘怀强老师指导下完成的.在这几个月毕业设计的学习和工作中,导师的精心指导和培养使我在各个方面都受益非浅.在分析问题、解决问题及独立工作的能力有了很大的提高.此前在做本设计时,李岩老师提出了很多有益的建议并给予我很大帮助.在此谨向李岩老师表示衷心的感谢.在理学院这个学习氛围活跃、团结友爱的集体里,大家互相帮助,彼此讨论问题,共同提高.在此也要感谢我的各位同学,有了大家的支持和帮助使得论文研究工作得以顺利的进行.最后,再次向刘怀强老师以及帮助过我的同学们表示最真诚的谢意！2012年3月15日。