简易电阻电容电感测量仪

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1、重庆三峡学院课程设计实训报告设计题目：简易电阻电容电感测量仪学院（系）：应用技术学院年级专业：08电子信息工程（仪器）学号：200815194110学生姓名：谭情生指导老师：陈强完成时间：2011年11月30日18目录0．引言31.系统设计31.1设计要求31.2方案比较31.2.1电阻测量方案31.2.2电容测量方案51.2.3电感测量方案51.2.4显示方案71.3方案论证71.3.1总体思路71.3.2设计方案82.单元电路设计82.1电阻测量电路82.2　电容测量电路92.3电感测量电路102.4液晶显示电路103.软件设计113.1程序流程1

2、14.系统测试114.1测试仪器与设备114.2指标测试125结论136心得体会13参考文献：13附录1仿真原理图14附录2PCB原理图14附录3PCB图16附录4部分程序清单17180.引言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能，价格，发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。

3、纵览目前国内外的RLC测试仪，硬件电路往往比较复杂，体积比较庞大，不便携带，而且价格比较昂贵。例如传统的用阻抗法、Q表、电桥平衡法等测试RLC的过程中不够智能而且体积笨重，价格昂贵，需要外围环境优越，测试操作过程中需要调很多参数，对初学者来说很不方便，当今社会，对RLC的测试虽然已经很成熟了，但是价格和操作简单特别是智能方面有待发展，价格便宜和操作简单、智能化的仪表开发和应用存在巨大的发展空间，本系统正是应社会发展的要求，研制出一种价格便宜和操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的RLC测试仪，充分利用现代单片机技术，研究了基于单片机的智

4、能RLC测试仪，人机界面友好、操作方便的智能RLC测试仪，具有十分重要的意义。本系统是用振荡电路把RLC的参数转换成频率，再用单片机计算频率，然后对其值进行补偿后再显示RLC的值，所以用起来非常方便而且价格便宜、精确度高，测量误差保持在%5以内。1.系统设计1.1设计要求基本要求a.测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。b.测量精度：±5%。c.制作数码管显示器，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。发挥部分a.扩大测量范围。b.提高测量精度。c.测量量程自动转换。1.2方案比较1

5、.2.1电阻测量方案相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。方案一：串联分压原理18图1串联电路原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压。由公式Rx=Ux/(U0/R0)，如图1所示。方案二：利用直流电桥平衡原理的方案图2平衡电桥图2所示的平衡电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。方案三：利用555构成单稳态的方案图3555定时器构成单稳态测电阻

6、电路根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值，如图3所示。由f=1/[(R1+2R2)*C*In2]得到公式：R2=1/2*[1/(f*c*Ln2)-R1]18上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电阻值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三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三。1.2.2电容测量方案方案一：直接通过串联路原理。通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值，再经过公式换算得

7、到电容的值。原理同电阻测量的方案一。方案二：交流电桥平衡原理（原理图同图2）通过调节Z1,Z2使电桥平衡。这时电表的毒水为零。通过读取Z1,Z2，Zn的值，即可得到被测电容的值。方案三：555构成单稳态原理图4555定时器构成单稳态测电容值电路根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电容值，如图4所示。由f=1/[(R1+2R2)*C*In2]得到公式：Cx=1/[c*Ln2(R1+2*R2)]综合以上设计方案的优缺点，本设计采用方案三。1.2.3电感测量方案方案一交流电桥测量（原理同电容测量方案二）1

8、8方案二电容三点式构成正弦波原理图5电容三点式电容三点式的原理图如图5所示，根据电容三点式公式