单片机的电阻电容和电感测试仪的设计(附件)
随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。在系统硬件设计中，以MCS-51单片机为核心的电阻、电容、电感测试仪，将电阻，电容，电感，使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，将振荡频率送入AT89S52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出被测参数。系统的软件设计是以Keil51为平台，使用C语言编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块。最后，实际制作了一台样机，在实验室里进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。关键词 单片机，555多谐振荡电路，RLC测试仪，电容三点式振荡目 录
1 引言 1
2 系统设计 1
2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案 1
2.2 系统的原理框图 2
3 RLC测试仪系统硬件设计 3
3.1 MCS-52单片机电路的设计 3
3.2 LED发光二级管电路、LCD1602显示与键盘电路的设计 6
3.3 测量电阻、电容电路的设计 9
3.4 测量电感电路的设计 14
3.5 多路选择开关电路的设计 15
4 软件设计 16
4.1 软件介绍 16
4.2 I/O口的分配 16
4.3 主程序流程图 17
4.4 频率参数计算的原理 19
5 系统测试 20
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 系统原理图及PCB图 27
附录B 系统所用部分原件列表 29
附录C 源程序 29
1 引言
近几十年来，电子行业的发展特别快速，元件的数量和种类也越来越多。其运用的范围也越来越广。 在实验中人们经常需要大量的测量电阻电感和电容等原件的大小，所以制作一台方便简
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
r /> 致谢 25
参考文献 26
附录A 系统原理图及PCB图 27
附录B 系统所用部分原件列表 29
附录C 源程序 29
1 引言
近几十年来，电子行业的发展特别快速，元件的数量和种类也越来越多。其运用的范围也越来越广。 在实验中人们经常需要大量的测量电阻电感和电容等原件的大小，所以制作一台方便简单的电阻电感电容测量仪能够很好的满足实用需求。
通常测量电路的参数方法是将要测量的参数换化为直流电压或者频率然后来校准取值和测量。
电阻的测量是根据恒流源的产生方法来分类，常见有电位器法，积分运算器法，还有比例运算法，因为此种方法的测量误差范围比较大，所以电阻的测量，特别是高电阻，一般取用积分运算器法。
电容测量方法常用的有谐振法，电桥法，谐振法的电路原理比较简单。运算速度比较快，但是测量精度低于后者。电桥法的测量精度要搞一点，但是运算处理速度慢。近年来电子器件测量技术不断发展，运算速度以及测量精度都提高了很多，目前基本采用恒流法、比较法来进行电容测量。
交流电桥法是目前用于电感测量的依据，此种方法的测量精度比较高，但是电路中的交流电桥具有很复杂的平衡过程导致运算速度慢，且因此种电路计算电感是通过测定Q值，导致结果误差增大，近年来电感的测量一般采用的方法有时间常数法、同步分离法。
综上考虑，各种方法都有一定的复杂性和优缺点，因此此次设计考虑在前几种方法基础之上设计一个自己的方案体系，设计的基本流程思想是将电阻电容电感接入555振荡器，通过此功能电路产生相应的频率然后将频率输入单片机的计数端，此时定时器开始计数并累值，最后单片机运算系统基于此频率计算出原件的参数。
2 系统设计
2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案
根据拟定方案，采用555多谐振荡电路、电容三点式电路与单片机的测量结合，其中电阻和电容的测量是利用555多谐振荡器把被测参数化成频率送入单片机，电容三点式电路来测量电感，实现了模拟量数字化的测量，由于单片机处理数字功能比较强大，而且测量精度也比较高，所以计算频率很容易，处理也实现了智能化和自动化，一些由单片机构成的应用系统都有可扩展性和可靠性，且系统易操作，配置容易，能够应用到各种规模的应用系统，其软硬件利用系数比较高，并且最小系统软件具有较高编程性，可以用软件来实现硬件的功能，所以此次设计能够实现低成本，高配置和可靠性以及较高的时间利用率。
2.2 系统的原理框图
设计系统分为四个模块，分为测量电路模块，控制模块，通道选择模块以及显示模块，模拟开关通过接口P1.3和P1.4取得地址信号得到振荡频率，单片机基于此频率判断是否需要转换量程，若不需要，即刻处理数据输出参数值。图2-1为设计框图。
图2-1 系统硬件设计电路框图
设计说明：
在控制模块，设置有红色LED电源指示灯1盏，连接方式为共阳极；LCD驱动显示模块有两个74LS573锁存器、一个74HC02，可以降低功耗，此为动态显示部分，同样采用共阳极连接；方式选择部分设置有三个按键，需手动切换不同的原件测量通道，控制灵活。实现被测频率的自主切换是通过模拟开关CD4052然后经由单片机来控制。测量部分由555多谐振荡器组成的振荡电路测量电阻电容，电感利用电容三点式振荡电路来进行参数测量，量程切换由单片机的I/O口程序识别实现自动化。
3 RLC测试仪硬件设计
3.1 MCS-52单片机电路的设计
采用52单片机的设计电路如图3-1：
图3-1 单片机的最小系统
此电路的使用的晶振为11.0592MHz的内部振荡器，接口在X1、X2两个时钟端口，振荡器中的匹配电容为C2、C3，此系统应用稳定，上电复位为容阻上电复位，RC电路可以充电实现单片机复位，时间常数计算公式为：
T=RC (3-1)
在此系统标值计算下即为：T=RC=10u*10k=100ms。手动按下复位键也可进行复位。
此次课题的设计用到了MCS-52单片机，它的应用特点有：提供了大量的可供用户使用的I/O接口线，内部存储器的容量有限度，应用系统的开发具有很大的特殊性。
AT89C52单片机就是把一些作为控制使用的当中一定需要的基础内容都聚集在一个小尺寸的集成电路芯片上。如果按功能分类，它包括以下几个方面的功能器件：微型处理器、程序方面的存储器、并行I/O口、串行端口、定时计数器、中断系统以及一些具有特殊功能的寄存器。他们基本上是由片内的一条总线简单联结起来的，它的结构仍然是通过在CPU周围再增加上一些芯片从而组成的结构形式。但是如果想要控制一些功能部件则需要特殊功能寄存器对其进行集中然后再控制。系统包括：
微处理器
AT89C52单片机内有一个与普遍使用的微处理器大致差不多的8位的微处理器，相同的有运算器与控制器两个部分，仅仅是添加了面向控制、方面的处理能力，不但能够数据处理，还能够对变量进行一定的处理。版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3354.html
1 引言 1
2 系统设计 1
2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案 1
2.2 系统的原理框图 2
3 RLC测试仪系统硬件设计 3
3.1 MCS-52单片机电路的设计 3
3.2 LED发光二级管电路、LCD1602显示与键盘电路的设计 6
3.3 测量电阻、电容电路的设计 9
3.4 测量电感电路的设计 14
3.5 多路选择开关电路的设计 15
4 软件设计 16
4.1 软件介绍 16
4.2 I/O口的分配 16
4.3 主程序流程图 17
4.4 频率参数计算的原理 19
5 系统测试 20
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 系统原理图及PCB图 27
附录B 系统所用部分原件列表 29
附录C 源程序 29
1 引言
近几十年来，电子行业的发展特别快速，元件的数量和种类也越来越多。其运用的范围也越来越广。 在实验中人们经常需要大量的测量电阻电感和电容等原件的大小，所以制作一台方便简
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
r /> 致谢 25
参考文献 26
附录A 系统原理图及PCB图 27
附录B 系统所用部分原件列表 29
附录C 源程序 29
1 引言
近几十年来，电子行业的发展特别快速，元件的数量和种类也越来越多。其运用的范围也越来越广。 在实验中人们经常需要大量的测量电阻电感和电容等原件的大小，所以制作一台方便简单的电阻电感电容测量仪能够很好的满足实用需求。
通常测量电路的参数方法是将要测量的参数换化为直流电压或者频率然后来校准取值和测量。
电阻的测量是根据恒流源的产生方法来分类，常见有电位器法，积分运算器法，还有比例运算法，因为此种方法的测量误差范围比较大，所以电阻的测量，特别是高电阻，一般取用积分运算器法。
电容测量方法常用的有谐振法，电桥法，谐振法的电路原理比较简单。运算速度比较快，但是测量精度低于后者。电桥法的测量精度要搞一点，但是运算处理速度慢。近年来电子器件测量技术不断发展，运算速度以及测量精度都提高了很多，目前基本采用恒流法、比较法来进行电容测量。
交流电桥法是目前用于电感测量的依据，此种方法的测量精度比较高，但是电路中的交流电桥具有很复杂的平衡过程导致运算速度慢，且因此种电路计算电感是通过测定Q值，导致结果误差增大，近年来电感的测量一般采用的方法有时间常数法、同步分离法。
综上考虑，各种方法都有一定的复杂性和优缺点，因此此次设计考虑在前几种方法基础之上设计一个自己的方案体系，设计的基本流程思想是将电阻电容电感接入555振荡器，通过此功能电路产生相应的频率然后将频率输入单片机的计数端，此时定时器开始计数并累值，最后单片机运算系统基于此频率计算出原件的参数。
2 系统设计
2.1 电阻、电容、电感测试仪设计方案
根据拟定方案，采用555多谐振荡电路、电容三点式电路与单片机的测量结合，其中电阻和电容的测量是利用555多谐振荡器把被测参数化成频率送入单片机，电容三点式电路来测量电感，实现了模拟量数字化的测量，由于单片机处理数字功能比较强大，而且测量精度也比较高，所以计算频率很容易，处理也实现了智能化和自动化，一些由单片机构成的应用系统都有可扩展性和可靠性，且系统易操作，配置容易，能够应用到各种规模的应用系统，其软硬件利用系数比较高，并且最小系统软件具有较高编程性，可以用软件来实现硬件的功能，所以此次设计能够实现低成本，高配置和可靠性以及较高的时间利用率。
2.2 系统的原理框图
设计系统分为四个模块，分为测量电路模块，控制模块，通道选择模块以及显示模块，模拟开关通过接口P1.3和P1.4取得地址信号得到振荡频率，单片机基于此频率判断是否需要转换量程，若不需要，即刻处理数据输出参数值。图2-1为设计框图。
图2-1 系统硬件设计电路框图
设计说明：
在控制模块，设置有红色LED电源指示灯1盏，连接方式为共阳极；LCD驱动显示模块有两个74LS573锁存器、一个74HC02，可以降低功耗，此为动态显示部分，同样采用共阳极连接；方式选择部分设置有三个按键，需手动切换不同的原件测量通道，控制灵活。实现被测频率的自主切换是通过模拟开关CD4052然后经由单片机来控制。测量部分由555多谐振荡器组成的振荡电路测量电阻电容，电感利用电容三点式振荡电路来进行参数测量，量程切换由单片机的I/O口程序识别实现自动化。
3 RLC测试仪硬件设计
3.1 MCS-52单片机电路的设计
采用52单片机的设计电路如图3-1：
图3-1 单片机的最小系统
此电路的使用的晶振为11.0592MHz的内部振荡器，接口在X1、X2两个时钟端口，振荡器中的匹配电容为C2、C3，此系统应用稳定，上电复位为容阻上电复位，RC电路可以充电实现单片机复位，时间常数计算公式为：
T=RC (3-1)
在此系统标值计算下即为：T=RC=10u*10k=100ms。手动按下复位键也可进行复位。
此次课题的设计用到了MCS-52单片机，它的应用特点有：提供了大量的可供用户使用的I/O接口线，内部存储器的容量有限度，应用系统的开发具有很大的特殊性。
AT89C52单片机就是把一些作为控制使用的当中一定需要的基础内容都聚集在一个小尺寸的集成电路芯片上。如果按功能分类，它包括以下几个方面的功能器件：微型处理器、程序方面的存储器、并行I/O口、串行端口、定时计数器、中断系统以及一些具有特殊功能的寄存器。他们基本上是由片内的一条总线简单联结起来的，它的结构仍然是通过在CPU周围再增加上一些芯片从而组成的结构形式。但是如果想要控制一些功能部件则需要特殊功能寄存器对其进行集中然后再控制。系统包括：
微处理器
AT89C52单片机内有一个与普遍使用的微处理器大致差不多的8位的微处理器，相同的有运算器与控制器两个部分，仅仅是添加了面向控制、方面的处理能力，不但能够数据处理，还能够对变量进行一定的处理。版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3354.html
