rcl测量仪报告焦凯

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1、RCL测量仪报告摘要：综观现在的电阻，电容和电感测试仪，一般是和专门的函数信号发生器捆绑在一起，大多价格昂贵，体积较大，不适宜用于需要移动测量的场合和野外作业。本文主要介绍了高精度智能RCL测试仪的一种系统设计方案。以AT89C51单片机为核心，利用555定时器及三点振荡电路产生测量电阻，电容和电感的振荡信号，利用单片机卓越的记数功能测量所产生的频率量，再利用编程设计将其转换为要测量的物理量，从而得到三种元件的实际值大小，最后通过键盘和LED实现数字显示。整个系统采用单片机智能控制，进行数据的分析处理和运算，能够对数据做出快速正确的处理，并且有利于其他功能的扩展和实现。它

2、成本低廉，体积小，便于携带，几乎能满足大多数的应用场合。 关键词： 频率  单片机 测量  振荡。目录引言21方案的比较和选择31.1电桥法31.2谐振法31.3伏安法42系统硬件电路设计52.1系统设计方案52.2单元电路设计方案52.2.1测量电阻Rx的RC振荡电路52.2.2测量电容Cx的RC振荡电路72.2.3测量电感Lx的电容三点式振荡电路72.2.4滤波电路82.3系统整体电路104系统软件设计114.1频率的测量方法和误差分析114.2软件设计134.3仿真结果144.4PCB设计165总结176参考文献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

3、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。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试很多参数，对初学者来说很不方便，当今社会

4、，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。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。本次设计是通过STC89C52单片机测量出电阻，电容，电感值的电路。其主要功能：由555时基电路构成多谐振荡器，电容三点式振荡电路将R,C,L值转换成频率，再由单片机通过开关是否按下的情况来确定CD4052四选一开关的断开与闭合确

5、定是测量电阻，电容，电感的频率。再由单片机算出其值，送显示电路将值显示出来。1方案的比较和选择RLC参数的测量方法主要有电桥法、谐振法、伏安法和振荡法。通过对不同方案的比较，得出适合方法，最后选择了振荡法。1.1电桥法电桥法是能同时测量电器元件R、L、C最典型的方法，如图1所示。电阻R可用直流电桥测量，电感L、电容C可用交流电桥测量。电桥平衡的条件为GZ1Z2ZxZn图1RLC测量电桥通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。根据平衡条件及一些已知的电路参数就可以求出被测参数。用这种测量方法，参数的值还要通过联立方程求解，调节电阻值一般只能手动，电桥平衡的判别亦

6、难以用简单的电路实现。这样，电桥法不易实现自动测量。1.2谐振法谐振法可以用来测量L、C值，如图2所示。它可以在工作频率上进行测量，使测量的条件更接近使用情况。但是，这种测量方法要求的频率连续可调，直至谐振。因此它对震荡器要求较高，另外，和电桥法一样，调节和平衡判断很难实现智能化。图2谐振法测量L、C原理图1.3伏安法伏安法是测量电阻的最基本方法，如图3所示。分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和电压，根据公式R=U/I求得电阻。这种测量方法要同时测出两个模拟量，不易实现自动化。而指针式万用表欧姆挡是把被测电阻与标准电阻及电池串联，用电流表测出电流，由于被测电阻与电流一

7、一对应，由此就可读出被测电阻阻值，如图4所示。这种测量的方法的精度变化大，若要较高的精度，必须较多的量程，电路复杂。AVRx图3伏安法测量电阻原理图图4万用表测量电阻原理图以上各种方法都难以实现智能化，因此没有被本仪表采用。很多仪表都是把较难测量的物理量转变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、C、L的值，并显示，转换的原理分别是RC振荡和LC三点式振荡。其实，这种转换就是把模拟量近似地转化为数字量，另一方面也避免了由指针读数引起的误差。2