電阻電容電感測試儀

1、電阻電容電感測試儀的設(shè)計(jì)與制作天河學(xué)院：沈小波 黃孔 符亨江摘要 本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的數(shù)字式RCL自動測量儀，該系統(tǒng)由AT89S52最小系統(tǒng)電路、電源電路、測量電阻電路、測量電容電路、測量電感電路、鍵盤按鈕電路、LCD顯示電路、模擬開關(guān)電路等構(gòu)成。本設(shè)計(jì)是利用AT89S52芯片的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測試的，其中電阻和電容的測量是利用555多諧振蕩電路，而電感的測量根據(jù)電容三點(diǎn)式，用12864模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。這樣，一方面測量精度較高，另一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)智能化。關(guān)鍵詞：RCL，AT89S52，555多諧振蕩電路一、方案論證與比較選擇1.1電阻、電容和電感測量方案的比較與選擇（1）電橋法：電橋法具

2、有較高的測量精度，被廣泛采用，現(xiàn)已派生出許多類型。但電橋法測量需要反復(fù)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，測量時(shí)間長，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速的自動測量。（2）諧振法：諧振法是測量阻抗的另外一種基本方法，是一種利用諧振回路的諧振特性而建立的測量方法，只需輸出頻率f，就能程序計(jì)算出所需測量的值。綜上所述：諧振法測量精度雖說不如交流電橋法高，但是由于測量線路簡單方便，在技術(shù)的困難要比電橋法小，再加上高頻電路元件大多用于調(diào)諧回路中，故用諧振法測量也比較符合其工作的實(shí)際情況。1.2顯示模塊方案的比較與選擇（1）LED點(diǎn)陣顯示：LED點(diǎn)陣顯示雖然能顯示字符與數(shù)字，但顯示效果不好，且不易編程（2）LCD液晶顯示：LCD液晶不但能顯示字

3、符和數(shù)字，而且顯示效果較好，且易于編程。綜上所述：根據(jù)題目要求，選擇LCD液晶顯示效果更佳，更符合題目要求。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與理論分析2.1 總體設(shè)計(jì)思想電阻、電容、電感是利用RC振蕩器和LC振蕩器，使其RCL值與震蕩頻率相關(guān)，AT89S52單片機(jī)根據(jù)所選通道，向模擬開關(guān)傳送兩位地址信號，取得RC震蕩器或者LC振蕩器振蕩頻率，將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，傳送到數(shù)碼管顯示相應(yīng)的被測R、C、L的值。系統(tǒng)框圖如下：被測電阻被測電容被測電感RC振蕩器RC振蕩器電容三點(diǎn)式震蕩器模擬開關(guān)4052單 片 機(jī) AT89 S52三路通道選擇開關(guān)數(shù)字顯示 圖1系統(tǒng)框圖2.2各模塊具體實(shí)現(xiàn)原理分析和說明1） 測量電阻：電阻的測量

4、采用脈沖計(jì)數(shù)法，如下圖所示由555電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計(jì)算振蕩輸出的頻率來計(jì)算被測電阻的大小。該電路可以測出量程在1002M的電阻。該電路的振蕩周期為：其中為輸出高電平的時(shí)間，為輸出低電平的時(shí)間。圖2 測電阻多諧振蕩電路為了使振蕩頻率保持在10100KHz這一段單片機(jī)計(jì)數(shù)的高精度范圍內(nèi)，需選擇合適的C和R的值。取，得到， 我們將電路分為兩檔：1100Rx1000：I/O2為高電平輸出，I/O4為低電平輸出，R1=20K,C2=2200pf.此時(shí) ,相應(yīng)的電阻范圍在2.8K-16K21000Rx1M:I/O1高電平輸出，I/O3為低電平輸出，R2=330,C2=0.01uf.此時(shí)2）測量

5、電容：電容的測量同樣采用脈沖計(jì)數(shù)法，如下圖所示由555電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計(jì)算振蕩輸出的頻率來計(jì)算被測電容的大小。圖3 測電容多諧振電路555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：測量電容的振蕩電路與測量電阻的振蕩電路完全一樣。取R11=R12=91K，則，其分析過程如測量電阻的方法一樣。最后測得電容的范圍為10Pf 10uF可以滿足精度要求。3） 測量電感：電感的測量是采用電容三點(diǎn)式振蕩電路來實(shí)現(xiàn)的，如圖所示。圖4 電容三點(diǎn)式振蕩振蕩公式：，其中： 則電感的感抗為：在測量電感的時(shí)候，當(dāng)單片機(jī)采用晶振6MHz,最快只能計(jì)算幾百KHz的頻率，于是我們把測電感的電容三點(diǎn)式電路得出的頻率經(jīng)過M

6、C12023AB對該頻率進(jìn)行16分頻滿足單片機(jī)計(jì)數(shù)要求。4） 液晶顯示電路LCD12864液晶屏有串行和并行兩種工作方式，并行占用的I/O口較多（8個(gè)數(shù)據(jù)端口和3個(gè)控制端口），而串行只需要兩個(gè)I/O口（1個(gè)時(shí)鐘端口，1個(gè)數(shù)據(jù)端口）。考慮到AT89S52單片機(jī)的I/O口只有32個(gè)，為了節(jié)省I/O口，我們采用串行方式顯示，LCD12864串行工作方式的端口連接圖如圖5所示，SID為串行數(shù)據(jù)端口，SCLK為串行時(shí)鐘端口。圖5 LCD12864串行工作方式端口連接圖2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖測量數(shù)據(jù)顯示測量數(shù)據(jù)顯示A測量數(shù)據(jù)顯示歸一化處理歸一化處理歸一化處理在量程范圍初始化處理R/C.L測量選擇L測量C測量R測量開始A在量程范圍在量程范圍系統(tǒng)軟件框圖三、測試方法與結(jié)果3.1 電阻測試表1 電阻測量分析表被測電阻