RLC智能测试仪的设计系别物
RLC智能测试仪的设计系别物[20200406125351]
摘要
本测试仪主要采用89C51单片机作为控制电路的核心。由于单片机在计数的时候能够达到一个很小的误差值，因此89C51在这里主要起到了一个计数的作用。在此单片机的基础上，通过搭建外围的电路，主要将电阻、电容、电感三种信号利用振荡电路转换成频率信号，从而使得其三者的值更加容易被测出来。其内部主要的测量原理便是利用555定时器构成所需的RC振荡电路来对电阻和电容进行测量。除此还要依靠一个电容三点式振荡电路来测电感。以89C51单片机为基础进行程序的编写，从而进行频率的计算与数据的处理，最终将所测数据处理好并送入液晶显示屏进行显示。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:RC振荡电路三点式LC振荡电路AT89C51单片机
目 录
1.文献综述5
1.1前言5
1.2国内展状况6
2.系统设计 6
3.硬件设计7
3.1时基电路构成多谐振荡器7
3.2测量Rx的RC振荡电路9
3.3测量Cx的RC振荡电路10
3.4测量Lx的电容三点式振荡电路11
3.5单片机控制系统的硬件电路 12
3.5.1 单片机最小系统的设计14
3.5.2显示电路的设计15
3.5.3键盘电路17
3.5.4 CD4051单端双向多路开关电路设计17
4.软件设计19
5.系统仿真25
5.1仿真界面 25
5.2仿真数据与误差分析 25
6.小结 26
致谢 27
参考文献 28
附录一 29
附录二 30
1. 文献综述
1.1前言
在如今的电子产品中使用频率最高的就属电阻、电容和电感这三个元器件了。在竞争越来越激烈的电子行业中,对电子产品性能的要求也越来越高，尤其是质量和性价比,自然对所使用的电子元器件也提出越来越严格的要求。为了进行更加方便更加精确的测量，急需研发出适合时代的RLC智能测试仪。
此测试仪主要从实现的方法、作用及其在现实生活中的应用阐述了各分块电路在整个电路中所起到的一些作用，以及怎样有效的把所有有关系的电路结合起来来完成对RCL这三个参数值的测量。现如今的测试方法各式各样，但其自身也存在许多的缺点。测量电阻阻值的方法很多，最简单的就是根据电阻定义来测量，也就是分别测出电阻两端的电压和通过电阻的电流，根据公式求得电阻。但是这种方法的精度显然很低，若在此基础上要求高精度，就必须要有高的量程复杂的电路。然而最典型的方法就是利用电桥法来对其三个阻值进行测量。如果用电桥测量法，还可以通过方程组来对各个参数进行测量。但是通常调节电阻的阻值只能手动，而且也很难用简单的方法使得电桥达到平衡，电桥法也就很难实现自动测量。
而如今最新的单片机为外部电路提供了结构非常完善的总线，使其为系统配置提供了良好的基础。因此可以采用89C51单片机为控制核心， 89C51单片机有很高的性价比，更重要的是此单片机具有很小的频率测量误差。这样利用RC振荡电路通过电容的充放电次数就能将其所要测量的电阻值转换成频率信号，然后将频率信号作为单片机的时钟源，再通过软件编程将各模块参数值显示出来。这样便很容易的测出了三者的参数值，而且其精确度也比以前的测试方法也高出了许多。
1.2 国内外发展状况
本世纪测量技术已经成为电子行业的基础和保障。而测试仪如今已经成为了电子行业不可缺少的工具，在测试领域起着很大的作用。中国“十一五”期间，伴随着基础建设力度的不断提升，直接导致了电子市场对高性能电子测试仪器需求量的增加。与此同时测试仪的市场也正在飞速的进行发展。前期，国内的测量仪器的市场一直处于衰竭的状态。但如今电子行业正在以迅雷不及掩耳之势快速的发展，这使得国内的测试仪器行业一步一步的走向了复苏。其产品也在大幅度的增长，主要有两个原因导致其迅速增长，一是测量仪器市场的巨大需求迅速增长，二是最近几年数字化产品的问世推动其各个品种的迅速增长。而近期国内的仪表行业虽然遇到了不少困难，但是其发展仍然在保持着上升的趋势。
如今“光机电一体化”这个概念早已经深入人心了，但是科学仪器却已超出其概念范围，逐渐的在里面增加了大量的高新技术和计算机科学技术。同时，有一些高端的精密的军用技术也在逐渐的被向民用技术转变。这样一来不仅使仪器的技术水平得到了大步的提升，还加快了其更新的速度。
在创新型国家，科学测试仪被得到了很大的重视。更有欧美日等国家因此改变了其国家战略，他们把发展高端一流的科学仪器作为了国家重点战略，加大了科学仪器创新的发展力度。如美国科学测量仪器的研发收到了国家自然基金的扶持，使其在世界仪器领域的地位得到了扶持。而日本在前几年就年制定了高精密器的振兴计划，在岛津公司的田中耕在电子测量仪器方面获诺贝尔奖后，日本决定开始开发世界尖端的测量仪器，以用来提升更多的诺贝尔的科研成果。因此，从最近这些年可以发现很多科技创新大国都获得了仪器研究领域的诺贝尔奖，这是一个值得深思的问题。。
尽管国内仪器市场具有一个很快的发展势头，但跟国外相比较有很大的差距。中国主要科研单位和企业基本都是在使用国外仪器。同时，国外公司的产品在国内占着很高的市场份额，据统计其市场占据比能达到60%以上。因此可以看出中国受世界仪器市场的影响是非常巨大的。但是目前，在竞争越来越激烈的。在测试设备市场驱动的世界，信息技术将继续保持增长势头。大家普遍认为国内电子测量仪器的发展依旧有很大的前景。而国内外各大电子公司所必备的电子测试仪就属于RLC测试仪了。目前，由于各种高端技术的发展，国内外已经有很多公司能自主研发出RLC测试仪，其主要有台湾固纬、日本日置、美国的安捷伦、惠普和福禄克等国外厂家。固纬的8101测试仪，其测量频率范围是20Hz～1MHz,并且精度达到了0.1%。而安捷伦的E49801A型号测试仪在20Hz~20MHz内可达到四位的分辨率。其中属安捷伦和福禄克做得最为出色了。福禄克的PM6304C系列测试仪的测量范围非常广，其直流电阻范围： 0.0000Ω～50MΩ ，电容 C： 0.00pF～31.8F， 电感 L： 0.00μH～637kH，它们的产品体积小、精度高，基本精度最高可达到0.05%，并且提供了十几赫兹到十几兆赫兹的频率选择，测试速度也相当的快。而国内主要由一些比较大的公司来生产RLC测试仪，例如上海仪器仪表研究所。但很明显可以看出国外厂家生产的测试仪的体积明显要比国内厂家要小。并且国内生产的测试仪外形多为长方体，而国外很多测试仪都是手持测试表。国内生产的RLC测试仪的精度相比国外的来说比较低，其测试频率的范围一般从几十赫兹到一百赫兹，且可选择的频率种类也比较少，基本精度可达到0.25%，但其测试速度与国外仪器相比也差不多。因此国内正朝着多种类频率方向发展。
2. 系统设计
要制作的能显示R、L、C三者值的测试仪主要由测试模块、控制模块和显示模块等三个模块组成。在测量部分，要测量的是电阻、电容、电感三种不同的参数值，因此，必须将测量部分进一步的进行分类统筹。而控制模块与显示模块都可以依靠单片机进行工作，其简易框图如图2（a）所示:
图2（a） 测试仪简易框图
Fig.2 (a) Tester Simple Block Diagram
系统主要利用振荡电路将三者参数进行转换，即充分利用简易的RC振荡电路和电容三点式振荡电路来对参数信号进行频率的转换。由51单片机所选则的传输通道，向CD4051传送地址信号来得到其振荡频率，从而将所测的的参数频率作为单片机的时钟源，向单片机的时钟引脚传送时钟信号，这样所需要测量的频率就可以通过单片机的计数次数算出，于是通过该频率就可以在单片机的基础上计算出各个参数值，最后就可以将处理好的值送液晶屏进行显示。
系统总体方框图如图2(b)所示：
图2(b) 系统总体框图
Fig. 2(b) The overall block diagram of the system
摘要
本测试仪主要采用89C51单片机作为控制电路的核心。由于单片机在计数的时候能够达到一个很小的误差值，因此89C51在这里主要起到了一个计数的作用。在此单片机的基础上，通过搭建外围的电路，主要将电阻、电容、电感三种信号利用振荡电路转换成频率信号，从而使得其三者的值更加容易被测出来。其内部主要的测量原理便是利用555定时器构成所需的RC振荡电路来对电阻和电容进行测量。除此还要依靠一个电容三点式振荡电路来测电感。以89C51单片机为基础进行程序的编写，从而进行频率的计算与数据的处理，最终将所测数据处理好并送入液晶显示屏进行显示。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:RC振荡电路三点式LC振荡电路AT89C51单片机
目 录
1.文献综述5
1.1前言5
1.2国内展状况6
2.系统设计 6
3.硬件设计7
3.1时基电路构成多谐振荡器7
3.2测量Rx的RC振荡电路9
3.3测量Cx的RC振荡电路10
3.4测量Lx的电容三点式振荡电路11
3.5单片机控制系统的硬件电路 12
3.5.1 单片机最小系统的设计14
3.5.2显示电路的设计15
3.5.3键盘电路17
3.5.4 CD4051单端双向多路开关电路设计17
4.软件设计19
5.系统仿真25
5.1仿真界面 25
5.2仿真数据与误差分析 25
6.小结 26
致谢 27
参考文献 28
附录一 29
附录二 30
1. 文献综述
1.1前言
在如今的电子产品中使用频率最高的就属电阻、电容和电感这三个元器件了。在竞争越来越激烈的电子行业中,对电子产品性能的要求也越来越高，尤其是质量和性价比,自然对所使用的电子元器件也提出越来越严格的要求。为了进行更加方便更加精确的测量，急需研发出适合时代的RLC智能测试仪。
此测试仪主要从实现的方法、作用及其在现实生活中的应用阐述了各分块电路在整个电路中所起到的一些作用，以及怎样有效的把所有有关系的电路结合起来来完成对RCL这三个参数值的测量。现如今的测试方法各式各样，但其自身也存在许多的缺点。测量电阻阻值的方法很多，最简单的就是根据电阻定义来测量，也就是分别测出电阻两端的电压和通过电阻的电流，根据公式求得电阻。但是这种方法的精度显然很低，若在此基础上要求高精度，就必须要有高的量程复杂的电路。然而最典型的方法就是利用电桥法来对其三个阻值进行测量。如果用电桥测量法，还可以通过方程组来对各个参数进行测量。但是通常调节电阻的阻值只能手动，而且也很难用简单的方法使得电桥达到平衡，电桥法也就很难实现自动测量。
而如今最新的单片机为外部电路提供了结构非常完善的总线，使其为系统配置提供了良好的基础。因此可以采用89C51单片机为控制核心， 89C51单片机有很高的性价比，更重要的是此单片机具有很小的频率测量误差。这样利用RC振荡电路通过电容的充放电次数就能将其所要测量的电阻值转换成频率信号，然后将频率信号作为单片机的时钟源，再通过软件编程将各模块参数值显示出来。这样便很容易的测出了三者的参数值，而且其精确度也比以前的测试方法也高出了许多。
1.2 国内外发展状况
本世纪测量技术已经成为电子行业的基础和保障。而测试仪如今已经成为了电子行业不可缺少的工具，在测试领域起着很大的作用。中国“十一五”期间，伴随着基础建设力度的不断提升，直接导致了电子市场对高性能电子测试仪器需求量的增加。与此同时测试仪的市场也正在飞速的进行发展。前期，国内的测量仪器的市场一直处于衰竭的状态。但如今电子行业正在以迅雷不及掩耳之势快速的发展，这使得国内的测试仪器行业一步一步的走向了复苏。其产品也在大幅度的增长，主要有两个原因导致其迅速增长，一是测量仪器市场的巨大需求迅速增长，二是最近几年数字化产品的问世推动其各个品种的迅速增长。而近期国内的仪表行业虽然遇到了不少困难，但是其发展仍然在保持着上升的趋势。
如今“光机电一体化”这个概念早已经深入人心了，但是科学仪器却已超出其概念范围，逐渐的在里面增加了大量的高新技术和计算机科学技术。同时，有一些高端的精密的军用技术也在逐渐的被向民用技术转变。这样一来不仅使仪器的技术水平得到了大步的提升，还加快了其更新的速度。
在创新型国家，科学测试仪被得到了很大的重视。更有欧美日等国家因此改变了其国家战略，他们把发展高端一流的科学仪器作为了国家重点战略，加大了科学仪器创新的发展力度。如美国科学测量仪器的研发收到了国家自然基金的扶持，使其在世界仪器领域的地位得到了扶持。而日本在前几年就年制定了高精密器的振兴计划，在岛津公司的田中耕在电子测量仪器方面获诺贝尔奖后，日本决定开始开发世界尖端的测量仪器，以用来提升更多的诺贝尔的科研成果。因此，从最近这些年可以发现很多科技创新大国都获得了仪器研究领域的诺贝尔奖，这是一个值得深思的问题。。
尽管国内仪器市场具有一个很快的发展势头，但跟国外相比较有很大的差距。中国主要科研单位和企业基本都是在使用国外仪器。同时，国外公司的产品在国内占着很高的市场份额，据统计其市场占据比能达到60%以上。因此可以看出中国受世界仪器市场的影响是非常巨大的。但是目前，在竞争越来越激烈的。在测试设备市场驱动的世界，信息技术将继续保持增长势头。大家普遍认为国内电子测量仪器的发展依旧有很大的前景。而国内外各大电子公司所必备的电子测试仪就属于RLC测试仪了。目前，由于各种高端技术的发展，国内外已经有很多公司能自主研发出RLC测试仪，其主要有台湾固纬、日本日置、美国的安捷伦、惠普和福禄克等国外厂家。固纬的8101测试仪，其测量频率范围是20Hz～1MHz,并且精度达到了0.1%。而安捷伦的E49801A型号测试仪在20Hz~20MHz内可达到四位的分辨率。其中属安捷伦和福禄克做得最为出色了。福禄克的PM6304C系列测试仪的测量范围非常广，其直流电阻范围： 0.0000Ω～50MΩ ，电容 C： 0.00pF～31.8F， 电感 L： 0.00μH～637kH，它们的产品体积小、精度高，基本精度最高可达到0.05%，并且提供了十几赫兹到十几兆赫兹的频率选择，测试速度也相当的快。而国内主要由一些比较大的公司来生产RLC测试仪，例如上海仪器仪表研究所。但很明显可以看出国外厂家生产的测试仪的体积明显要比国内厂家要小。并且国内生产的测试仪外形多为长方体，而国外很多测试仪都是手持测试表。国内生产的RLC测试仪的精度相比国外的来说比较低，其测试频率的范围一般从几十赫兹到一百赫兹，且可选择的频率种类也比较少，基本精度可达到0.25%，但其测试速度与国外仪器相比也差不多。因此国内正朝着多种类频率方向发展。
2. 系统设计
要制作的能显示R、L、C三者值的测试仪主要由测试模块、控制模块和显示模块等三个模块组成。在测量部分，要测量的是电阻、电容、电感三种不同的参数值，因此，必须将测量部分进一步的进行分类统筹。而控制模块与显示模块都可以依靠单片机进行工作，其简易框图如图2（a）所示:
图2（a） 测试仪简易框图
Fig.2 (a) Tester Simple Block Diagram
系统主要利用振荡电路将三者参数进行转换，即充分利用简易的RC振荡电路和电容三点式振荡电路来对参数信号进行频率的转换。由51单片机所选则的传输通道，向CD4051传送地址信号来得到其振荡频率，从而将所测的的参数频率作为单片机的时钟源，向单片机的时钟引脚传送时钟信号，这样所需要测量的频率就可以通过单片机的计数次数算出，于是通过该频率就可以在单片机的基础上计算出各个参数值，最后就可以将处理好的值送液晶屏进行显示。
系统总体方框图如图2(b)所示：
图2(b) 系统总体框图
Fig. 2(b) The overall block diagram of the system
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/318.html
