單片機電阻電容電感測試儀

1、電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設計1前言前言1.11.1設計的背景及意義設計的背景及意義目前，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，在應用中我們常常要測定電阻，電容，電感的大小。因此，設計可靠，安全，便泛起來，在應用中我們常常要測定電阻，電容，電感的大小。因此，設計可靠，安全，便捷的電阻，電容，電感測試儀具有極大的現(xiàn)實必要性

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

3、用于高電阻的測量。傳統(tǒng)的測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；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量

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

5、本次設計是在參考555振蕩器基礎上擬定的一套自己的設計方案。是嘗試用振蕩器基礎上擬定的一套自己的設計方案。是嘗試用555振蕩器將被測參數(shù)轉化為頻率，振蕩器將被測參數(shù)轉化為頻率，這里我們將這里我們將RLC的測量電路產生的頻率送入的測量電路產生的頻率送入AT89C52的計數(shù)端端，通過定時并且計數(shù)可的計數(shù)端端，通過定時并且計數(shù)可以計算出被測頻率再通過該頻率計算出各個參數(shù)。以計算出被測頻率再通過該頻率計算出各個參數(shù)。1.21.2電阻、電容、電感

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

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

8、改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量方法雖然能較準確的測量電感但交流電橋的平衡過程感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量方法雖然能較準確的測量電感但交流電橋的平衡過程復雜，而且通過測量復雜，而且通過測量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(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、電感在線測量一種電阻、電容、電感在線測量方法及裝置等電位隔離方法，用于對在線的電阻、電容、電感元件實行等電位隔離，其特方法及裝置等電位隔離方法，用于對在線的電阻、電容、電感元件實行等電位隔離，其特征在于，征在于，(1)將一個運算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個電壓跟隨器；將一個運算放大器的輸出端

10、與其反相輸入端直接連接，形成一個電壓跟隨器；電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)硬件設計信息產業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過信息產業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測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)定性較高的產品。可靠性和穩(wěn)定性較高的產品

11、。1.31.3本設計所做的工作本設計所做的工作本設計是以本設計是以555為核心的振蕩電路，將被測參數(shù)模擬轉化為頻率，并利用單片機實現(xiàn)為核心的振蕩電路，將被測參數(shù)模擬轉化為頻率，并利用單片機實現(xiàn)計算頻率，所以，本次設計需要做好以下工作：計算頻率，所以，本次設計需要做好以下工作：(1)學習單片機原理等資料。學習單片機原理等資料。(2)學習學習PROTEL99EKEL3.0等工具軟件的使用方法。等工具軟件的使用方法。(3)設計測量電阻，電容，

12、電感的振蕩電路。設計測量電阻，電容，電感的振蕩電路。(4)設計測量設計測量LED動態(tài)顯示電路。動態(tài)顯示電路。(5)設計測量頻率程序，設置程序。設計測量頻率程序，設置程序。(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)安裝和調試，并進行實際測試，記錄測試數(shù)據(jù)和結果。安裝和調試，并進行實際測試，記錄測試數(shù)據(jù)和結果。2電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設計電阻、電容、電感測試儀的系統(tǒng)設計2.12.1電阻、

13、電容、電感測試儀設計方案比較電阻、電容、電感測試儀設計方案比較電阻、電容、電感測試儀的設計可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比電阻、電容、電感測試儀的設計可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運算器法和積分運算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時間常數(shù)發(fā)和同步分離例運算器法和積分運算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時間常數(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、單片機結合或、振蕩電路與單片機結合或CPLD與EDA相結合等相結合等等來實現(xiàn)。在設計前對各種方案進行了比較：等來實現(xiàn)。在設計前對各種方案進行了比較：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，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，現(xiàn)在雖然避免了編程的麻煩，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，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，在設計中可采用精度都較好，在設計中可采用PLC對硬件進行控制，但是用對硬件進行控制，但是用PLC實現(xiàn)價格相對昂貴，因實現(xiàn)價格相對昂貴，因而成本過高。而成本過高。3)采用采用CPLD或FPGA實現(xiàn)實現(xiàn)應用目前廣泛應用的應用目前廣泛應用的VHDL硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容

16、，電感測試儀的設計，利用計，利用MAXPLUSII集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、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。但相對而言規(guī)模大，結構復雜。邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對而言規(guī)模大，結構復雜。4)利用振蕩電路與單片機結合利用振蕩電路與單片機結合利用利用555多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點式電多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉化為頻