rcl测试仪

按键及二极管显示电路
V CC
2 2 2
1 L IOA12 1 C IOA13 1 R IOA14
L3 L2 L1
S1 S2 S3
IO A 0 IO A 1 IO A 2
R C L
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数码管显示电路
0 5 1 + 4 + 3 + 6 6 M + 5 + 2 + P 0 5 1 + 4 + 3 + 6 6 M + 5 + 2 + P OB M + E OF G C D C -
1
9
1
A
OB
E
OF
G
C
D
D
A
U11
LED5621 U11
9
M +
LED5621
+
+
C
C
8
7
8
3
3
3
2 Q1
2 Q2
2 Q3
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具有语音功能的RCL测试仪
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摘要
本系统是通过凌阳的16位单片机SPCE061A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，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表 实现自动化，而且还能加入语音播报的功能使其更加 智能化。 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。
S P H
J 1 2 1
+ -
1
S P L
S p ea k er
2 R 10 1K A V S S 2 C 11 10 4
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3
3 6
（三）系统软件设计
I/O口的分配 IOA口分配情况如下： IOA0-IOA3:按键输入 IOA3-IOA4:模拟开关通道选择 IOA5-IOA6:R测量电路中充电电阻选择 IOA7-IOA8:R测量电路中充放电电容选择 IOA9-IOA10:C测量电路中充电电阻选择 IOA12-IOA14:R/C/L测量指示灯
+
C 12 22 u
C 14 10 4
R 12 1K
C 15 20 2
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1
多路选择开关电路
利用CD4052实现测量类别的转换见下表,当 选择了某一通道的频率后，输出频率通过IOB4 作为CPU定时器的时钟源并开始计数，当计数到 3秒后读出计数器的值，除以3就得到了被测 R/C/L所对应产生的频率， 通过计算得到被测值。
Lx=(38*(1e+6))/ f02
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电感测量电路
V CC
L测 试 电 路
LX 1
R9
R7 10 0K
R8 2K
3
10 0K
3
C9 10 2 T1
C 11 2 10 3
2
T1
f0
R 13 1K
1
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设计功能及要求
基本完成以上具体要求； 使用三个按键分别控制R、C、L的测试； 红、黄、绿三个二极管分别代表三种类 别的测试； 加入语音播报功能：如测量结果为 6.8K 欧姆则语音播报“六点八K欧姆”；如果 电阻小于100欧姆则语音播报“电阻小于 100欧姆”。
2 Q4
1
1
1
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1
3
IO IO IO IO
B7 B6 B5 B3
7
C
D
音频输出电路
语音播报测量结果，当测试结果显示相 对较稳定后开始播报测试结果。
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电容测量电路
IO A 1 0
C测 试 电 路
IO A 9
V CC
R4 5 10 K
R5
4 V C C
1 00 K 7 2 R6 6 4k
8
U4 L M5 5 5 3
D IS
R
T HR
1
C3 Cx C4 1 04
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电容测量电路
电路分为2档: R1=510K欧姆：IOA10设置为高电平输出 R6=R4 Cx=(0.94*(1e+6))/fx 对应的频率范围为：0.94K ≤ fx < 9.4K R1＝100K欧姆： IOA9设置为高电平输出 R6=R5； Cx =(4.81*(1e+6))/ fx； 对应的频率范围为： 480Hz ≤fx < 4.8K
电子竞赛
之
具有语音功能的RCL测试仪
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设计功能及要求
测量范围： 电阻100Ω～1MΩ； 电容100pF～10000pF； 电感100μH～10mH。 测量精度：± 5% 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
8
A
O
I
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I
O
A
7
5
C
V
o
T R IG V O U T
f0
电容测量电路
电容的测量同样采用“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容的大小。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为： T=t1+t2=（ln2）（R1+R2）*Cx+（ln2） 1 R2*Cx 1 fx Cx 3 (ln2 )R 1*Cx 3 (ln 2 )R 1* f x 我们设置R1=R2; 得出： 即：
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SPCE061A单片机简介
16位微控制器：16位加法运算、16x16位硬件 乘法、DSP的内积滤波运算 CPU最高时钟达到49MHZ 内建32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM 数据存储器 2个16位I/O端口 7路AD转换通道 1路音频AD转换通道
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SPCE061A单片机简介
内置MIC放大电路和动态增益(AGC)放大电路 2路电流输出的DA转换通道 2个定时器 实时实钟 低电压复位、低电压监测 内置在线仿真接口
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音频输出电路
音频输出部分的电路是由DAC输出引脚21或 22经语音集成放大器SPYOO30放大，然后输出 经 过SPYOO30放大，然后输出. SPY0030是凌阳的芯片，相当于LM386，但 是比386音质好,它可以工作在2.4~6.0V范围内， 最大输出功率可达700mW（386必须工作在4V 以 上,而且功率只有100mW）
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（一）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。 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三点式振荡，这样就 能够把模拟量近似的转换位数字量，而频率f 是单片机很容易处理的数字量，这种数字化 的处理一方面便于使仪表实现智能化。
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（二）系统硬件电路设计
测量电路
RC 振荡电路 量程切换 量程切换 被测电阻
控制部分
二极管 指示
通道选择
f0
多路选择 测量频率 开关 CD4052
数字显示 061A DAC 语音播报
被测电容
RC 振荡电路 分频 电路
显示数据 显示倍数，如显示1 ，表示101即10倍
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数码管显示电路
IO B 1 5 IO B 1 4 IO B 1 3 IO B 1 2 IO B 1 1 IO B 1 0 IO B 9 IO B 8
45 44
IO A4 IO A3
VSS 8
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按键及二极管显示电路
按键和二极管分别表示不同类别的测量， 如下表所示 ：
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(ln 2 )( R 1 2 Rx ) C 1
(ln 2 ) * C 1 * fx
电路分为2档:
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电阻测量电路
100≤Rx<1000欧姆： IOA5设置为高电平输出 IOA7 设置 为低电平输出 R2=200欧姆;C2=0.22uF Rx=(6.56*(1e+6))/(2* fx)-330/2 对应的频率范围为： 2.8K ≤ fx < 16K 1000≤Rx<1M 欧姆 ： IOA6 设置为 高电平 输出 IOA8 设置 为低电平输出 R1=20k欧姆；C1=103PF Rx=(1.443*(1e+8))/(2*fx)-(1e+4) 对应的频率范围为： 141Hz ≤fx < 6.8K
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音频输出电路
V D D H
8 7
C 5 10 4 D A C C 10 R 11 10 4 1K
C 6 + 10 0u V S S
C 7 5 22 4 4
U 7 2 1 S P Y 0 03 0
f0 f0
Addr
被测电感
电容三点 式振荡电 路
按键选择 测量电路
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电阻测量电路
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。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为： T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1 1 1 得出：fx 即： Rx ( R 1 ) /2
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电阻测量电路
VCC
6 5 I O A
R测 试 电 路
C
R1 20K
I
O
A
R2
4
220 7 2 RX1 6
8
U2 LM555 3
l tV
D IS
D
R
C
N
THR
G
1
C1 103
C2 0 .2 2 u F C3 104
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多路选择开关电路
U1 U2 SPCE061A VDD 16 3 10 9 7 VDD 3 1 IO B4 IO A3 IO A4 IO B2 IO B4
fr fc fl
1 5 2 4
Y0 Y Y1 Y2 CD4052 Y3 A0 A1 VSS VEE
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5
C V o lt
T R I G V OU T
G N D
f0
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，称为电容三点式 电路。 1 1 fx Lx 得出： 即 ： 2 LC 4 ** f x *f x