基于单片机的电感测量系统

基金项目：国家自然科学基金重点项目（!"#"$"%&）万方数据收稿日期：收修改稿日期： ’""& ( "# ( ’! ’""& ( ") ( ’*
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基于单片机的电能检查系统设计

基于单片机的电能检查系统设计在现代电力系统中，对电能的监测和管理至关重要。

基于单片机的电能检查系统能够实现对电能的精确测量、实时监控和有效管理。

本文将详细介绍基于单片机的电能检查系统的设计，包括系统原理、硬件设计、软件设计和应用前景。

一、系统原理基于单片机的电能检查系统工作原理如下：1. 电流检测：通过电流互感器将电路中的电流转换为适合单片机处理的信号。

2. 电压检测：通过电压互感器将电路中的电压转换为适合单片机处理的信号。

3. 数据处理：单片机对电流和电压信号进行放大、滤波等处理，得到准确的电能数据。

4. 显示与存储：单片机将处理后的电能数据实时显示在液晶显示屏上，并将数据存储在内部存储器或外部存储器中。

5. 通信与控制：单片机可以通过串口、无线通信等方式将电能数据传输至上位机，实现远程监控和控制。

二、硬件设计基于单片机的电能检查系统的硬件设计包括以下部分：1. 单片机：选择合适的单片机作为系统的核心处理器，如8051系列、PIC系列等。

2. 电流互感器：选择合适的电流互感器，根据电路的额定电流进行选择。

3. 电压互感器：选择合适的电压互感器，根据电路的额定电压进行选择。

4. 放大器：设计合适的放大器电路，对电流和电压信号进行放大。

5. 滤波器：设计合适的滤波器电路，对放大后的信号进行滤波，去除高频噪声。

6. 显示屏：选择合适的液晶显示屏，用于显示电能数据。

7. 存储器：设计合适的存储器电路，用于存储电能数据。

8. 通信接口：设计合适的通信接口电路，用于与上位机进行数据传输。

三、软件设计基于单片机的电能检查系统的软件设计包括以下部分：1. 数据采集：编写数据采集程序，实现对电流和电压信号的实时采集。

2. 数据处理：编写数据处理程序，对采集到的数据进行放大、滤波等处理。

3. 数据显示：编写数据显示程序，将处理后的电能数据实时显示在液晶显示屏上。

4. 数据存储：编写数据存储程序，将处理后的电能数据存储在内部存储器或外部存储器中。

基于单片机的高精度电容电感测量仪

x1基于单片机的高精度电容电感测量仪刘军李智(桂林电子科技大学电子工程学院桂林 541004)摘要 :本文介绍了一种基于单片机的高精度电容和电感测量仪器的设计。

本设计采用 DDS 芯片 AD9850 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 ,通过测量电容或者电感和标准电阻各自的电压 ,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值。

本设计利用 51 单片机控制测量和计算结果 ,运用自校准电路提高测量精度 , 采用 1602 液晶模块实时显示数值。

实验测试结果表明 ,本设计性能稳定 ,测量精度高。

关键词 :电容电感测量 ; 电压比例法 ; AD9850 ; 1602 液晶模块中图分类号 : TP216 文献标识码 : AHigh 2precision instrument for measurement capacitor andinductance based on singlechipLiu J un Li Zhi( Electronic Department , Guilin Un iver sity of Electronic Technology , Guilin 541004)Abstract : The paper introduced the design of a high 2precision in str um ent for in ductance and capacitor measurement based on singlechip . The design adopted AD9850 to produce a high accuracy sine wave signal , which passed thro ugh the ser ies circuit of the capacity o r the inductance an d the stan dar d resistance , an d then measured the respective voltage of the capacity or the inductance an d the stan dar d r esistance. Usin g the method of voltage proportion computation calculated the capacitance value or the inductance value. The design used 51singlechip to control the measurement and calculate the result , used self 2calibra 2 ted cir cuit to improve the precision of measur ement , and used 1602 L CD to show the result in tim e. The experiment results indicate that the performance is stable an d the precision is high.K eywords : capacitor and in ductance measurement ; voltage proportion ; AD9850 ; 1602 LCD0 引言单片机技术已经在智能化测量仪表中得到越来越广泛的应用。

基于单片机的电阻、电感、电容测量系统

第一章绪论科学技术的飞速发展，特别是信息技术、精密工程的发展，催生了众多的新工艺、新材料、新产品，给人们的生产生活带来了日新月异的变化，然而所有这些新工艺、新材料、新产品都离不开测试测量技术和精密仪器，测试测量技术是这些产品质量的重要保证，而计量是为测试测量提供标准，精密仪器是其必不可少的工具。

随着被测试系统、产品的发展水平日趋提高——速度越来越快、体积越来越小、应用覆盖范围越来越广，人们对测试测量技术及精密仪器的要求也越来越高，促使测试测量技术和测量仪器不断出现新理论、新技术和新方法。

而电阻、电容、电感是电子线路中必定使用的零部件。

在进行电子线路的设计的基础上，准确地测量这些零部件的值是极其重要的。

测量这些零部件的值，一般使用LCR测试仪。

测量电子元器件集中参数R.L.C的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有优缺点。

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。

随着智能化仪器的发展，元器件测量也变得十分简单，不象传统的模拟万用电桥那样操作复杂、调试困难，而采用LCR自动测量仪。

这种测量仪是以微处理器为基础的智能仪器，可以自动测量无源元件的各项基本参数。

RLC参数自动测式仪不仅能自动判断元件的性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值，还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。

这类自动测试系统具有极强的通用性和多功能性，对于不同的测试任务，只需增减或更换挂在它上面的仪器设备，编制相应的测试软件，而系统本身不变。

这种自动测试系统特别适合于要求测试时间短而数据处理量极大的测试任务中，以及测试现场对操作人员有害或操作人员参与会产生人为误差的测试场合。

因其具有很多传统仪器所不具备的优点，故RLC自动测试仪现在应用越来越广泛。

第二章方案设计与论证RLC参数的测量方法主要有电桥法.谐振法.伏安法三种。

电桥法具有较高的测量精确度，因而被广泛采用，而且电桥已派生出许多类型。

基于单片机的电阻电容电感测试仪

通常情形下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。
电阻测量依据产生恒流源的方式分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
传统的测量电容方式有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的进展，在测量速度和精度上有专门大的改善，电容的数字化测量常采纳恒流法和比较法。
在系统的软件设计是以Keil51为仿真平台，利用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，结果说明该样机的功能和指标取得了设计要求。
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
在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方式及装置等电位隔离方式，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特点在于，(1)将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟从器；(2)将基准周密电阻(R)的一端与被隔离的在线元件(Z↓[x])的一端通过导线连接，基准周密电阻(R)的另一端与信号源(V↓[i])或地连接，被隔离的在线元件(Z↓[x])的另一端通过导线与地或信号源(V↓[i])连接，基准周密电阻(R)与被隔离的在线元件(Z↓[x])连接的一端同时与运算放大器的同相输入端连接；(3)通过导线将运算放大器的输出端与线路板上所有的隔离点(C)连接，隔离点(C)的确信方式是：在线路板上凡是与被隔离的在线元件(Z↓[x])靠近信号源(V↓[i])的一端(A)相连的电阻、电容、电感元件的另一端均为隔离端(C)。
3.缺乏标准件的材料配套体系。由于历史的缘故，中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业，标准化的研究也没有跟上需求的快速进展，从而致使仪器的材料配套行业的技术水平较低。尽管目前已有较大的改观，但距离整个产业的要求还有必然距离。因此，还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有，在技术水平没有达到的条件下，一味地追求精度或追求高指标，而没有处置好与稳固性之间的关系。上述这些都是制约本土仪器进展的因素。

基于单片机电阻电容电感测量

基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务，特别是在嵌入式系统和传感器应用中。

以下是简要的介绍，具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。

1. 电阻测量：使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路，然后使用模拟输入通道或模数转换器（ADC）来测量分压后的电压。

基本步骤如下：•构建电压分压电路，将待测电阻与已知电阻串联。

•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。

•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。

2. 电容测量：电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。

具体步骤如下：•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。

•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。

•通过时间常数和电阻值计算电容值。

3. 电感测量：电感测量一般使用LC振荡电路来实现。

具体步骤如下：•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。

•通过单片机的定时器来测量振荡周期。

•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。

注意事项：1.校准：对于精度要求较高的测量，建议在使用前进行校准。

2.信噪比：在测量中要注意信号质量和干扰，尤其是在电容和电感的测量中。

3.电源电压：确保单片机和测量电路的供电电压稳定。

4.选择合适的元件值：为了提高测量的精度，选择合适的已知电阻、电容和电感值。

5.滤波：可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。

这仅仅是一个简要的概述，具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。

在设计时，请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。

基于单片机高精度电感测量的设计与实现

参考文献(2条) 1.邱关源电路 1998 2.张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术 1979
引证文献(1条) 1.XIONG Guang-ming.GUO Li-li.ZHOU Sheng-yan.XI Jun-qiang.DONG Yi-liang.LI Hong-jun Study on Control of Pneumatic Selecting and Shifting Actuators Using Rapid Control Prototyping[期刊论文]-北京理工大学学报（英文版） 2010(1)
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研究与开发
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基于单片机高精度电感测量的设计与实现
艾树峰刘波粒王艳菊
（河北师范大学电子系，河北石家庄 "+""&!）
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摘
要：电感元件是电路中应用最为广泛的元件之一，因此电感的精度将对电路的性能带来直接的
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基于单片机电阻电容电感测量

基于单片机电阻电容电感测量基于单片机电阻电容电感测量引言：单片机是一种集成电路芯片，具有处理、存储和控制功能。

在电子领域中，单片机常被用于各种测量和控制需求，其中包括电阻、电容和电感的测量。

本文将重点讨论基于单片机的电阻、电容和电感测量技术，探讨其原理、应用及可能的改进方向。

一、电阻测量电阻是电流通过的阻力，是电路中常见的元件之一。

在电子设计和维修中，准确测量电阻是十分必要的。

基于单片机的电阻测量技术通过利用单片机内部的模拟-数模转换器（ADC）和电压比较器实现。

1.工作原理基于单片机的电阻测量原理非常简单。

将待测电阻接入单片机的引脚和电源之间，形成一个简单的电路。

通过单片机的ADC来测量电路两端的电压。

根据欧姆定律，电阻值可以通过电压和电流的比值得到。

通过测量电压和已知电流值，可以计算出电阻值。

2.应用领域基于单片机的电阻测量技术广泛应用于电子设备维修和实验室测量中。

当我们需要检测电路板上的电阻是否正常工作时，可以使用这种技术。

该技术还在温度传感器、压力传感器和其他各种传感器中起到关键作用。

3.改进方向目前，基于单片机的电阻测量技术已经相对成熟。

然而，随着技术的进步，我们可以考虑一些改进方向。

可以进一步提高测量的精确度和稳定性，以适应更高精度要求的应用。

还可以研究如何通过改变测量电路的结构和参数，来实现对特定类型电阻的测量。

二、电容测量电容是电路中的存储元件，用于储存电荷。

在电子系统中，精确测量电容对于设计和故障排除十分重要。

基于单片机的电容测量技术通过使用单片机的定时器和IO口来实现。

1.工作原理基于单片机的电容测量原理基于充放电过程。

将待测电容通过一个电阻与单片机的引脚相连。

单片机通过IO口将引脚置为高电平，电容开始充电。

当电容充电到一定电压后，单片机将引脚置为低电平，开始计时。

当电容放电到低电平后，单片机停止计时。

通过测量计时的时间，可以计算出电容值。

2.应用领域基于单片机的电容测量技术在电子系统设计和故障排查中广泛应用。

基于单片机的电感参数测量设计

基于单片机的电感参数测量设计肖良松【摘要】The resonant circuit can be formed by the storage property of inductance and electric capacity.The property of direct-current impedance and alternating current impedance of inductance may be used as current limiting inductors,rectifier filter and ban pass filter.The inductance parameter including the inductance number,permitted deviation,quality factor,and distributing electric capacity must be measured before the application.The inductance number L,quality factor Q and distributing electric capacity C are the primary parameters.The resonant circuit from the single chip STC5410AD with an AD adaptor and the DDS chip AD9833 can be used to measure the inductance number,quality factor and distributing electric capacity.The instruments for the measurement of the inductance are inductance apparatus,Q measurement and micro-processor.%利用电感的储能特性,可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性,可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等.使用时必须对电感参数进行测量,电感的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.使用带AD转换的STC5410AD单片机结合DDS芯片AD9833产生谐振频率来测出电感量、品质因数、分布电容.测量电感的工具主要有电感量仪、Q表、微处理器电感测试装置等.【期刊名称】《曲靖师范学院学报》【年(卷),期】2011(030)006【总页数】4页(P71-74)【关键词】电感量;品质因数;分布电容;单片机【作者】肖良松【作者单位】曲靖应用技术学校,云南曲靖655000【正文语种】中文【中图分类】O441.1电感是电子系统中常用的元件之一，使用时必须对电感参数进行测量，电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.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.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.尚未有人用单片机结合DDS产生谐振频率的方法测量电感量L，品质因数Q，分布电容C.基于上述问题，本文设计一种用微处理器及DDS芯片产生出谐振频率测量电感量L，品质因数Q，分布电容C的方法.电感是电子系统中常用的元件之一，主要用途有:一是储能，二是通直流阻交流.利用电感的储能特性，可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性，可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等［1］.电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量，电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等.通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大.有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大.品质因数也称Q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数［2］.它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q 值越高，其损耗越小，效率越高.分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间、线圈与地之间、线圈与金属之间都存在的电容.电感器的分布电容越小，其稳定性越好.分布电容能使等效耗能电阻变大，品质因数变大.减少分布电容常用丝包线或多股漆包线，有时也用蜂窝式绕线法等.额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值.若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁. 2.1.1 测量出电感系数L，测量范围1nH－10H之间.2.1.2 测量出品质因数Q.2.1.3 测量出分布电容C.2.1.4 在显示位置显示出相关参数.系统如图1，分三大部分:测量电路，显示电路和控制电路.测量电路包括:LC选频电路;控制电路包括:AD9833产生不同频率的正弦波，STC单片机控制正弦波的频率，单片机内部AD监测LC电路谐振;显示部分:显示测量出来的参数.STC5410AD单片机是由宏晶科技生产的单机器周期兼容AT8051内核单片机STC12C5410系列中的一种，是高速/低功耗的新一代AT8051单片机，指令代码完全兼容AT89051单片机，内部集成MAX810专用的复位电路，内部还有RC震荡电路，我们在下载程序时可以选择内部晶振提供时钟频率.外部可接24M晶振，下载程序时，选择使用外部晶振.STC12C5410AD单片机中包括了数据存储器、程序存储器、中央处理器、定时/计数器、I/O输入输出口(输入输出口可设置为四种模式:准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏)、高速8路十位高速A/D转换模块、PWM发生模块以及电子看门狗、电源监控、片内RC振荡器等模块.换句话说，STC12C5410AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统，可以很容易地构成典型的测控系统.AD9833型可编程波形发生器是一款为各种需要得到高精度正弦波、三角波、方波信号的应用而设计的器件，该器件采用第三代频率合成技术——直接数字频率合成技术.AD9833无需外接元件，输出频率和相位都可通过软件编程，易于调节，频率寄存器是28位的，主频时钟为25MHz时，精度为0.1Hz，主频时钟为1MHz时，精度可以达到0.004Hz.可以通过3个串行接口将数据写入AD9833，这3个串口的最高工作频率可以达到40MHz，易于与DSP和各种主流微控制器兼容.AD9833的工作电压范围为2.3V－5.5V［4］.AD9833是一块完全集成的DDS电路，仅需要1个外部参考时钟、1个低精度电阻器和一个解耦电容器就能产生高达12.5MHz的正弦波.除了产生射频信号外，该电路还广泛应用于各种调制解调方案.这些方案全都用在数字领域，采用DSP技术能够把复杂的调制解调算法简化，而且很精确.AD9833的引脚排列如图2所示.引脚功能:1脚COMP，DAC偏移引脚，该脚用来为DAC偏移解耦.2脚VDD电压电压.3脚CAP/2.5V，数字电路电源端.4脚DGND，数字地.5脚MCLK，主频数字时钟输入端.6脚SDATA，串行数字输入端.7脚SCLK，串行时钟输入.8脚FSYNC，控制输入，低电平有效.9脚AGND，模拟地.10脚VOUT，输出频率. 如图3所示为并联谐振法测电感的电路，其中C为标准电容，L为被测电感，Co 为被测电感的分布电容.测量时，调节信号源频率，使电路谐振，即电压表指示最大，记下此时的信号源频率f，则由此可见，还需要测出分布电容Co，不接标准电容C，调节信号源的频率，使电路自然谐振，设此频率为f1，则由上述两式可得把Co代入L的表达式，即可得到被测电感的感量.电路设计如图4所示液晶12864显示所测量的参数，STC5410AD单片机控制AD9833产生不同频率的正弦波，产生的正弦波通过LC并联选频网络和R，选频网络和单片机的AD采样端口连接使得单片机监测选频网络是否达到谐振，达到谐振时，单片机记下此时的频率，并通过内部计算，将计算出来的参数显示到液晶上.根据设计要求及硬件电路的设计，智能测试仪的软件设计可分为五个模块，分别是:主程序模块、中断采样程序模块、转量程序模块、显示程序模块及数据处理程序模块.(1)主程序模块:主程序模块是程序运行的核心软件，它是专门用来协调各执行模块之间的关系，在整个系统软件中充当组织调度的角色.它的主要功能是对程序进行初始化，调用各个子程序，使程序能够正常有序的运行.(2)中断采样程序模块:该模块的主要功能是将电感的模拟电压量转换为数字量，使单片机控制系统能够对数据进行处理.(3)显示程序模块:12864大液晶显示屏.(4)数据处理程序模块:该模块是程序内部的一些数据处理程序.用STC5410单片机及DDS芯片产生出谐振频率测量电感量L，品质因数Q，分布电容C的方法可行，而且测量出的误差较小.产生的误差主要来源于:(1)标准电容的误差，标准电容的误差直接影响着测量结果.(2)单片机AD采样速度不够.(3)程序有待优化.【相关文献】［1］康华光.电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社，2005:102－154.［2］张南.电工学［M］.北京:高等教育出版社，2007:174－179.［3］高吉祥.模拟电子线路设计［M］.北京:电子工业出版社，2007:42－78.［4］邓兴成.单片机原理与实践指导［M］.北京:机械工业出版社，2009:1－28.。

基于单片机的高精度电阻电感电容测量仪器的设计

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 (1)2 电压比例法测量原理 (1)3 系统方案 (2)3.1系统总体方案设计与结构框图 (2)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 (5)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (7)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 (9)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 (10)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)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。

基于单片机的电容电感测量系统设计本科论文

三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于单片机的电容电感测量系统设计电气与自动化工程学院院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名吴含学号 12011071010 指导教师康明才职称副教授指导教师工作单位南京理工大学起讫日期 2015.2.22-5.23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容电感的大小。

因此，设计可靠，安全，便捷的电容电感测试仪具有极大的现实必要性。

本文分析测量了电容和电感量原理并且研究了单片机测量频率的方法，介绍了以MCS-51单片机为核心的电容电感测量系统的设计，将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。

该测试仪具有低功耗、高精度、携带方便等特点，把所测数据保存在单片机里，然后通过LCD显示。

其中电容是采用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。

本设计采用Keil51为仿真平台，设计测量系统软件包括主程序模块、显示模块、电容测试模块和电感测试模块。

最后测试结果表明，本设计性能稳定，测量精度高。

关键词：MCS-51单片机；Keil51仿真平台；电容；电感；LCDAbstractWith the development of electronic industry, electronic components rapidly increased the scope of electronic components becomes more and more popularin the application,we often measured the size of the inductor and capacitor.Therefore,the design of reliable,safe,has a great practical necessity capacitance inductance tester convenient.This paper analyzes the method to measure the capacitance and inductance of the principle and measure the frequency of SCM,the system design of capacitance and inductance measurement using MCS-51 microcontroller as the core of the oscillation circuit capacitance and inductance using the corresponding frequency into the measurement parameters to achieve the.The instrument has the characteristics of low power consumption,high precision,easy to carry,the measured data is stored in the microcontroller,and thenthrough the LED display.The capacitance is generated by the 555 multivibrator circuit,but the inductance is generated according to the three point capacitance.This design uses Keil51 as the simulation platform,the design of the measurement system software consists of main program module,display module,test module capacitance and inductance test module.The test results show that the design of stable performance,high measurement precision.Keywords: MCS-51 microcontroller; Keil51 platform; capacitance; inductance; LCD第一章前言 (1)1.1 研究的目的意义 (1)1.2 电容电感测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (2)第二章电容电感测试仪的系统设计 (1)2.1 分析测量电容和电感量原理 (1)2.2单片机测量频率的方法。

基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计.

基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计1、设计目的设计并制作一个测量放大器，用单片机对采集的电压信号进行测量，并在LCD 液晶显示，并用Proteus 进行仿真实现。

在此基础上，认真学习单片机及相关芯片知识，理解设计原理及程序流程，在一定的放大倍数下会计算相关元件参数，实现基于单片机的微电压传感器信号测量仪的硬件设计及软件编程。

2、基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计 2.1设计原理图1 系统框图如图1所示，设计并制作一个测量放大器，用单片机对采集的电压信号进行测量，并在LCD 液晶显示。

本次设计主要以51单片机为核心器件，通过集成运放将mv 级的电压放大1 ~200倍，单片机采集此电压信号，并通过软件编程在液晶显示屏上显示，由此实现微电压传感器信号测量仪的设计。

本次设计Protel 原理图如图2所示。

图2 原理图R1 R2R3单片机LCD 液晶显示A/D 转换外围电压采集直流电压放大器V AV BR42.2主要芯片介绍本次设计主要设计80C51系列单片机、AD620、PCF8591、LCD1602。

2.2.1 80C51系列单片机80C51单片机系列源于MCS-51系列。

把所有厂家以8051为基核推出的各种型号80C51兼容型单片机统称为80C51系列。

8051是MCS-51系列中最基础的单片机型号，其供应状态有8051(MaskROM)、8751(EPROM)、8031(ROMless)。

⒈引脚功能80C51单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式(采用CHMO工艺制造)，也有用44引脚的方型封装结构(QFP)，其中4条(标有NC)的引脚是不连线的，其引脚图如图3所示。

图3 80C51单片机引脚图各引脚名称及功能：⑴电源引脚：Vcc和VssVcc(40脚)：接+5V电源；Vss(20脚)：接地。

⑵时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2XTAL1(19脚)：片内反相放大器的输入端。

基于51单片机的电容表电感表频率表源程序

基于51单片机的电容表、电感表、频率表源程序1. 概述在电子领域中，电容、电感和频率是非常重要的参数，它们在电路设计和电子设备中起着至关重要的作用。

为了方便测量和监测这些参数，我们需要一种便捷、精准的工具。

基于51单片机的电容表、电感表和频率表就是这样一种工具，它能够快速、准确地测量目标电容、电感和频率的数值，最大限度地满足电子工程师的需求。

2. 原理介绍基于51单片机的电容表、电感表和频率表主要依赖于单片机的计数器和定时器功能来实现测量。

通过对待测电容或电感进行充放电或震荡来获取相应的参数数值，再通过单片机进行处理和显示，从而实现测量的功能。

3. 硬件设计基于51单片机的电容表、电感表和频率表的硬件设计主要包括外部元器件和接口电路的设计。

需要根据待测量参数的特性来选取合适的传感器和信号调理电路，同时要考虑单片机的输入输出端口及显示器的连接。

4. 源程序设计基于51单片机的电容表、电感表和频率表的源程序设计是实现功能的关键。

需要根据测量原理和硬件设计来编写单片机的程序，实现参数的测量、处理和显示功能。

程序的设计应当充分考虑准确性、稳定性和可靠性，同时要具备良好的用户交互界面。

5. 调试与优化在完成源程序设计后，需要对整个系统进行调试和优化，确保测量结果准确可靠。

通过对程序的逻辑和算法进行调试，同时进行硬件连接的验证和修正，最终实现系统的稳定运行。

6. 应用与展望基于51单片机的电容表、电感表和频率表不仅可以应用于电子工程师的日常工作中，还可以在教学和科研领域提供帮助。

随着电子技术的不断发展，基于51单片机的电容表、电感表和频率表也将不断完善和优化，为电子领域的发展贡献更多力量。

7. 结语基于51单片机的电容表、电感表和频率表无疑是电子领域中一种便捷、实用的测量工具，它的设计、实现和应用为电子工程师和科研人员提供了更多方便。

随着技术的不断进步，相信这一类型的产品会越来越完善，为电子领域的发展带来更多的便利和可能性。

基于单片机高精度电感测量的设计与实现

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二、硬件系统的设计
１．单片机测试系统单片机测试系统如图１示。它以８Ｃ１片所９５单机为核心，展了６个ＬＤ数码管用显示测量扩Ｅ值。主要工作是在１ｓ内统计Ｌ—Ｔ电路产生的脉
电路、形电路后送入ＣＵ进行测量厦数据处理，直接数字显示剥量结果。本文介绍了该剥量方整Ｐ并案的硬件和软件设计，时也对剥量误差的产生原因作了扼要的分析同关键词：片机；感元件；量；差分析单电测误
ＡｂｔａｔＩｄｃａｅｓｏｅｏｈｏｏｅｔｓｒｃ：ｎｕｔｎｅｉｎｆｔｅｃｍｐｎｎｓｄｌｓｄｉｉｃｉａｄｔｒｃｓｏａｆｅｔｉｅｔｈｅｖｕｅｎｃｒｕｔｎｉｐｅｉｉｎｃｎｅｆｅｄｒｃｌｔｅｓｙ
ｐｒｏｍａｃｆｔｅｃｒｕｉ．ＴｈｔｏｏｅｓｒｎｈａｕｆｉｄｃａｃｎｔｉａｅｄｐｓＬ— Ｔｃｒｕｔｅｒｎｅｏｈｉｔｆｃｅｍｅｈｄｆｒｍａｕｉｇｔｅｖｌｅｏｎｕｔｎｅｉｈｓｐｐｒａｏｔｉｃｉ，ｗｈｃａｒｎｌｔａｕｆｉｄｃａｃｏｏｃｌａｉｎｃｃｅａｄｔａｓｔｖｌｅｏｎｎｔｃｏＣＰＵｔｆ－Ｌ２ｉｈｃｎｔａｓａｅｖｌｅｏｎｕｔｎｅｔｓｉｔｙｌｎｒｎｍｉａｕｆｉｄｃａｅｔｌｏｎＯｌ￣ｌ１ｌｔＤＳａｄｐｏｅｓｄｔｈｏｇｕｆｒｉｃｉａｄｆｌｒｃｒｕｔ ’ ｅｃｒｕｔｃｎａｓｈｗｉｅｄｈａｕｉｇｒｓｌ．ｎｒｃｓａａｔｒｕｈｂｆｅｒｕｔｎｔｉｃｉｔｉｃｉａｌｏｓｏｄｒｃｙｔｅｍｅｓｒｎｅｕｔｃｉｅｈＩｈｓｐｐｒｏｎｙｔｅｄｓｇｆｈｒｗａｅａｄｓｆｒｓｐｓｎｅｎｔｉａｅ，ｎｔｏｌｈｅｉｎｏａｄｒｎｏｔｅｉｒｅｔｄ，ｂｔａｓｈａｓｆｍｅｓｒｎｉｏｓｗａｅｕ］ｏｔｅｃｕｅｏａｕｉｇｅＴｒｉ

基于PIC16F688单片机的电感测量电路设计

摘要：提出了一种基于ＰＩＣ１６Ｆ６８８单片机的电感测量系统方案、利用ＰＩＣ１６Ｆ６８８单片机产生一个可调宽度的单脉冲信号，单脉冲的宽度范围为ｌ３ｓ一１．０５ｍｓ；通过驱动芯片开关低耗高速
ｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙＰＩＣ１６Ｆ６８８，ｗｈｏｓｅｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎｒａｎｇｅｉｓｆｒｏｍ１３ｓｔｏ１．０５ｍｓ．Ｔｈｅｌｏｗｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄ
ＭＯＳＦＥＴ，在脉冲持续时间内使电感导通产生电流变化值来实现电感值的测量。以标称值４５０Ｈ的
电感测量为例，单脉冲宽度为３００ｔｘｓ时，对应的电感测量值为４５５．３６Ｈ，相对误差为１．２％。该系统
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｉｎｄｕｃｔａｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎＰＩＣ１６Ｆ６８８ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｓｉｎｇｌｅｐｕｌｓｅｓｉｇｎａｌ

基于单片机的智能电阻电容电感测量仪的设计

基于单片机的智能电阻电容电感测量仪的设计
于阻抗的定义，显然纯电阻可由直流分压，但对于阻抗、容抗则必须采用频率较高的交流，电路较为复杂，使得该方案未得到认可。

本系统采用伏安法，相对简化了电路，具有较好的人机互动。

1 系统方案实现整体设计思想为在待测网络器一端加入激励信号，另一端加入采样电阻到地，通过频率的自动切换使AD 读到不同的采样电压，我们可以根据激励信号对应的AD 采样电压，判别出待测元器件的属性，进一步切换采样电阻，从而准确测量出待测元器件的大小。

这一系列操作均为自动完成。

系统原理实现框图如图1 所示。

2 硬件实现2.1 硬件电路总图系统硬件实现电路如图2 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.2 真有效值电路系统硬件实现电路如图3 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.3 自制测试用信号源电路根据需要取截正频率为1kHz、10kHz、100kHz 的低通无源滤波器，将单片机输出的PWM 或方波(因为MSP430 该单片机不能输出太大频率的PWM，我们通过直接输出10kHz 和10kHz 的方波，通过一个低通滤波器，滤掉二次谐波及以上分量，得到其基波分量)整形为正弦波，用继电器切换不同的滤波器，来获取不同信号，每一个频点滤波后接一级运放；放大到相同幅度，为了能满足放大100kHz 的信号的增益带宽积和压摆率，运放采用TL084。

通过测试发现，无源滤波电阻采用逐。

基于单片机的电容测量

基于单片机的电容测量随着科技的不断发展，单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。

它具有高效、集成度高、处理能力强等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。

而电容测量作为电子测量中的重要组成部分，对于单片机来说具有重要的应用价值。

本文将介绍一种基于单片机的电容测量方法。

一、单片机与电容测量概述单片机是一种集成电路芯片，内部集成了计算机的基本单元，包括中央处理器、存储器、输入输出接口等。

它能够实现各种数字信号处理、控制、通信等功能，具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。

而电容测量则是通过测量电容值来实现对被测物体参数的检测，常被应用于各种物理量、化学量、生物量等的测量。

二、基于单片机的电容测量系统设计基于单片机的电容测量系统主要包括单片机、测量电路和显示模块三个部分。

其中，单片机作为核心控制单元，负责处理测量数据并控制整个系统的工作流程；测量电路包括电容传感器和信号处理电路，用于实现电容值的测量；显示模块则将测量结果显示出来。

1、单片机选型与编程在基于单片机的电容测量系统中，单片机的选型与编程是至关重要的环节。

常见的单片机型号包括STM32、PIC、AVR等，其中STM32系列单片机具有处理速度快、功能丰富、易于开发等优点，因此被广泛应用于各种嵌入式系统中。

在编程方面，一般采用C语言或汇编语言进行编程，其中C语言由于可读性强、易于维护等特点而得到广泛应用。

2、测量电路设计测量电路是实现电容测量的关键部分，主要包括电容传感器和信号处理电路。

电容传感器是将被测物体转换为电容值的变化，而信号处理电路则将这种微小的电容变化转化为可读的电压信号，并传输给单片机进行数据处理。

常用的信号处理电路包括放大器、滤波器、运算放大器等。

3、显示模块设计显示模块用于将测量结果显示出来，一般采用LED或LCD显示屏。

其中，LED显示屏具有亮度高、寿命长、功耗低等优点，而LCD显示屏则具有显示清晰、色彩丰富等优点。

在基于单片机的电容测量系统中，一般采用LED显示屏作为显示模块。

基于52单片机的电感器电感量测量仪的设计

基于52单片机的电感器电感量测量仪的设计1. 介绍电感器是电子设备中常用的元件，用于测量电感量，是电路设计和故障诊断中不可或缺的工具。

本文基于52单片机设计了一款电感器电感量测量仪，旨在提供一种方便、准确的测量方法。

本文将详细介绍该仪器的设计原理、硬件结构和软件实现。

2. 设计原理2.1 电感器工作原理首先，我们需要了解电感器的工作原理。

电感器是由线圈组成的元件，在通过交流信号时会产生磁场。

当信号频率改变时，磁场变化会导致线圈中产生反向的感应电动势，从而改变线圈所阻抗。

通过测量阻抗变化可以得到线圈中所含有的电感值。

2.2 52单片机工作原理52单片机是一种常用于嵌入式系统开发的微控制器，具有强大的计算和控制能力。

通过编程可以实现对外部设备进行控制和数据采集。

3. 硬件结构设计3.1 系统框图首先我们需要设计系统框图来明确各个部分之间的连接关系。

该仪器的硬件结构包括电感器、52单片机、LCD显示屏、按键和电源等组成部分。

电感器通过引脚与52单片机相连，通过52单片机采集电感器的阻抗变化并进行处理，最终将结果显示在LCD屏幕上。

3.2 电路设计在设计硬件电路时，需要考虑到信号的稳定性和精确性。

为了保证信号的稳定性，我们需要设计一个低噪声的供电系统，并采取适当的滤波措施。

为了保证信号的精确性，我们需要选择合适的放大器和滤波器，并进行校准。

4. 软件实现4.1 系统初始化在软件实现中，首先需要进行系统初始化。

这包括初始化52单片机、LCD显示屏和按键等设备，并设置相应的引脚功能。

4.2 采集与处理接下来，我们需要编写程序来采集并处理从电感器中获得的数据。

通过设置合适的采样频率和精度，我们可以得到准确可靠的测量结果。

为了提高测量精度，在数据处理过程中可以使用滤波算法来降低噪声干扰。

4.3 结果显示最后，在LCD显示屏上将测量结果进行显示。

通过合适的界面设计，可以使用户方便地读取测量结果。

同时，可以设计一些附加功能，如单位切换、数据存储和数据传输等。