数字化简易电容电感测量仪设计

 2023-07-05 10:07

论文总字数:17229字

摘 要

:针对传统RLC 参数测量仪器在测量电阻、电感、电桥等元件参数人工换挡调节不方便、测量精度低等不足加以改进,利用单片机结合相关电路设计电容、电感智能检测系统。对设计要求及功能进行了详细阐述,提出了完成该电容,电感,电阻构成的振荡电路实现对相关参数的测量,数据处理与功能控制利用单片机来实现,其中电阻和电容是采用555构成的多谐振荡电路来改变振荡频率,而电感则是利用电容三点式振荡电路来改变频率,并将振荡频率送入AT89C52的计数端,通过定时、计数等计算出被测频率,从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中,我们把它分为两档来进行测量,并用单片机来驱动继电器以实现,有效提高了测量精度,实现了RLC参数测量的智能化、自动化水平。

关键词:单片机,555多谐振荡电路,电容三点式振荡

Abstract: in view of the traditional RLC parameter measurement instrument in measuring the resistance, inductance, bridge element parameters, such as manual shift regulation insufficient inconvenient and low measurement precision is improved, using the single chip microcomputer combined with the related circuit design can design scheme. System using electrical capacitance and inductance intelligent detection system. This paper expounds in detail to the design requirements and function, put forward to complete the work capacity and inductance and resistance of oscillation circuit to realize the measurement of relevant parameters, the function of data processing and control using single chip microcomputer to realize, the resistance and capacitance is much harmonic oscillation circuit, composed of 555 is used to change the oscillation frequency, and the inductance capacitance three-point oscillator circuit is used to change the frequency, and the oscillation frequency into the counting end of AT89C52, measured frequency calculated through timing, counting and so on, so as to realize the measurement of each parameter. In the measurement circuit of resistance, we divided it into two files to measure, to drive the relay and single chip microcomputer to realize, effectively improve the accuracy of measurement, to implement the intelligent of the RLC parameter measurement and automation level.

Key words: single chip microcomputer, and more than 555 harmonic oscillation circuit, capacitor three-point oscillation

目 录

1 引言 2

1.1 设计的背景及意义 2

2 电阻、电容、电感测试仪的系统设计 2

2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案比较 2

2.2 系统的原理框图 2

3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 2

3.1 MCS-51单片机电路的设计 2

3.2 设计LED数码管与键盘电路 2

3.3 测量电阻、电容电路的设计 2

3.4测量电感电路的设计及仿真 2

3.5 多路选择开关电路的设计 2

3.6 稳压电源的设计 2

4 电阻、电容、电感测试仪的软件设计 2

4.1 I/O口的分配 2

4.2 主程序流程图 2

4.3 频率参数计算的原理 2

5 系统调试与系统测试 2

5.1 系统调试 2

5.2 系统测试 2

结论与展望 2

参 考 文 献 2

致 谢 2

附录: 具体程序及算法 2

引言

1.1 设计的背景及意义

这几年,电子行业快速发展,电子行业的公司企业数目也不断增多。这个现象带来的直接结果是电子行业方面的人才需求不断增多。所以,现在出现一些大学都开设电子类的专业以及课程教学,为社会培养大量的电子行业的人才。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。

通常情况下,电路参数的数字化测量是把被测参数转换成直流电压或频率后进行测量。做过电路设计的工作人员或者学生大多数使用万用表来测量一些元件参数或者电路中的电压电流。然而万用表也有一些不能测量的元件,所以制作一种简易的电容电感电阻测量仪是至为关键的,方便电路设计人员或者高校电子类专业的学生测量电路中需要用到的电容及电感的具体值。

本次设计的思想是基于以上原因提出来的。设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统,涵盖了测量、控制与显示三个部分。其中测量电路包括:被测电阻,被测电容,被测电感,其中包括模拟开关、整形、分频等部分;显示电路包括:二极管的显示、数字显示;控制电路包括:按键的选择测量电路与单片机的控制部分。

由于测量电阻,电容,电感方法多并具有一定的复杂性,所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率,这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端,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各个参数。

2 电阻、电容、电感测试仪的系统设计

2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案比较

电阻、电容、电感测试仪的设计可用多种方案完成,例如利用模拟电路,电阻可用比例运算器法和积分运算器法,电容可用恒流法和比较法,电感可用时间常数发和同步分离法等、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前对各种方案进行了比较:

1)利用纯模拟电路

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