單片機(jī)電阻電容電感測(cè)試儀

1、電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1前言前言1.11.1設(shè)計(jì)的背景及意義設(shè)計(jì)的背景及意義目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中我們常常要測(cè)定電阻，電容，電感的大小。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便泛起來，在應(yīng)用中我們常常要測(cè)定電阻，電容，電感的大小。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便捷的電阻，電容，電感測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性

2、。捷的電阻，電容，電感測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。通常情況下，電路參數(shù)的數(shù)字化測(cè)量是把被測(cè)參數(shù)傳換成直流電壓或頻率后進(jìn)行測(cè)通常情況下，電路參數(shù)的數(shù)字化測(cè)量是把被測(cè)參數(shù)傳換成直流電壓或頻率后進(jìn)行測(cè)量。量。電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比例電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算器法測(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。運(yùn)算器法測(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適

3、用于高電阻的測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改者測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量

4、方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法。時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法。由于測(cè)量電阻，電容，電感方法多并具有一定的復(fù)雜性，所以本次設(shè)計(jì)是在參考由于測(cè)量電阻，電容，電感方法多并具有一定的復(fù)雜性，所以

5、本次設(shè)計(jì)是在參考555振蕩器基礎(chǔ)上擬定的一套自己的設(shè)計(jì)方案。是嘗試用振蕩器基礎(chǔ)上擬定的一套自己的設(shè)計(jì)方案。是嘗試用555振蕩器將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，振蕩器將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，這里我們將這里我們將RLC的測(cè)量電路產(chǎn)生的頻率送入的測(cè)量電路產(chǎn)生的頻率送入AT89C52的計(jì)數(shù)端端，通過定時(shí)并且計(jì)數(shù)可的計(jì)數(shù)端端，通過定時(shí)并且計(jì)數(shù)可以計(jì)算出被測(cè)頻率再通過該頻率計(jì)算出各個(gè)參數(shù)。以計(jì)算出被測(cè)頻率再通過該頻率計(jì)算出各個(gè)參數(shù)。1.21.2電阻、電容、電感

6、測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀電阻、電容、電感測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀當(dāng)今電子測(cè)試領(lǐng)域，電阻，電容和電感的測(cè)量已經(jīng)在測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十當(dāng)今電子測(cè)試領(lǐng)域，電阻，電容和電感的測(cè)量已經(jīng)在測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。分廣泛。電阻、電容和電感測(cè)試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測(cè)量方法如下。電阻測(cè)量依據(jù)電阻、電容和電感測(cè)試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測(cè)量方法如下。電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比

7、例運(yùn)算器法測(cè)量誤差產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算器法測(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的

8、改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。電發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量復(fù)雜，而且通過測(cè)量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和

9、同步分離法。數(shù)發(fā)和同步分離法。在我國在我國1997年05月21日中國航空工業(yè)總公司研究出日中國航空工業(yè)總公司研究出一種電阻、電容、電感在線測(cè)量一種電阻、電容、電感在線測(cè)量方法及裝置等電位隔離方法，用于對(duì)在線的電阻、電容、電感元件實(shí)行等電位隔離，其特方法及裝置等電位隔離方法，用于對(duì)在線的電阻、電容、電感元件實(shí)行等電位隔離，其特征在于，征在于，(1)將一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個(gè)電壓跟隨器；將一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端

10、與其反相輸入端直接連接，形成一個(gè)電壓跟隨器；電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出，中國的測(cè)試測(cè)量儀器每年都以超過信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出，中國的測(cè)試測(cè)量儀器每年都以超過30%以上的速度在快速以上的速度在快速增長。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測(cè)試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批增長。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測(cè)試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品?？煽啃院头€(wěn)定性較高的產(chǎn)品

11、。1.31.3本設(shè)計(jì)所做的工作本設(shè)計(jì)所做的工作本設(shè)計(jì)是以本設(shè)計(jì)是以555為核心的振蕩電路，將被測(cè)參數(shù)模擬轉(zhuǎn)化為頻率，并利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)為核心的振蕩電路，將被測(cè)參數(shù)模擬轉(zhuǎn)化為頻率，并利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算頻率，所以，本次設(shè)計(jì)需要做好以下工作：計(jì)算頻率，所以，本次設(shè)計(jì)需要做好以下工作：(1)學(xué)習(xí)單片機(jī)原理等資料。學(xué)習(xí)單片機(jī)原理等資料。(2)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)PROTEL99EKEL3.0等工具軟件的使用方法。等工具軟件的使用方法。(3)設(shè)計(jì)測(cè)量電阻，電容，

12、電感的振蕩電路。設(shè)計(jì)測(cè)量電阻，電容，電感的振蕩電路。(4)設(shè)計(jì)測(cè)量設(shè)計(jì)測(cè)量LED動(dòng)態(tài)顯示電路。動(dòng)態(tài)顯示電路。(5)設(shè)計(jì)測(cè)量頻率程序，設(shè)置程序。設(shè)計(jì)測(cè)量頻率程序，設(shè)置程序。(6)用PROTEL軟件繪制電原理圖和印刷電路版圖。軟件繪制電原理圖和印刷電路版圖。(7)安裝和調(diào)試，并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果。安裝和調(diào)試，并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果。2電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)電阻、電容、電感測(cè)試儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.12.1電阻、

13、電容、電感測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較電阻、電容、電感測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較電阻、電容、電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比電阻、電容、電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與

14、單片機(jī)結(jié)合或、振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合或CPLD與EDA相結(jié)合等相結(jié)合等等來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前對(duì)各種方案進(jìn)行了比較：等來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)前對(duì)各種方案進(jìn)行了比較：1)利用純模擬電路利用純模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復(fù)雜，所用器件較多，靈活性差，測(cè)量精度低，現(xiàn)在雖然避免了編程的麻煩，但電路復(fù)雜，所用器件較多，靈活性差，測(cè)量精度低，現(xiàn)在已較少使用。已較少使用。2)可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系

15、統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設(shè)計(jì)中可采用精度都較好，在設(shè)計(jì)中可采用PLC對(duì)硬件進(jìn)行控制，但是用對(duì)硬件進(jìn)行控制，但是用PLC實(shí)現(xiàn)價(jià)格相對(duì)昂貴，因?qū)崿F(xiàn)價(jià)格相對(duì)昂貴，因而成本過高。而成本過高。3)采用采用CPLD或FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的應(yīng)用目前廣泛應(yīng)用的VHDL硬件電路描述語言，實(shí)現(xiàn)電阻，電容，電感測(cè)試儀的設(shè)硬件電路描述語言，實(shí)現(xiàn)電阻，電容

16、，電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，利用計(jì)，利用MAXPLUSII集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行綜合、仿真，并下載到CPLD或FPGA可編程可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4)利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合利用利用555多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點(diǎn)式電多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻