最新智能电阻、电容和电感测试仪的设计

简易电阻、电容、电感测试仪1.1 基本设计要求(1)测量周长：电阻100Ω～1MΩ；；电容100pf～10000pf；电感为100μh～10mh。

(2)测量精度：5%。

(3)做4位数码管显示，显示测量值。

原理框图1.2 设计要求发挥作用(1)扩大测量范围；(2)提高测量精度；(3) 量程自动转换。

本系统采用555多谐振荡器电路将电阻、电容参数转换为频率，电感通过电容的三点振荡转换为频率，使模拟量近似转换为数字量，频率f 为数字量单片机可轻松处理，测量精度高，易于实现自动化。

而且，由单片机组成的应用系统具有很高的可靠性。

系统扩展和灵活的系统配置。

什么样的应用系统容易构建，应用系统的软硬件利用率高。

单片机可编程，硬件的功能描述完全可以用软件实现，设计时间短，成本低，可靠性高。

综上所述，将振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更加简单可行，节约了成本。

因此，本设计基于单片机。

关键词: 单片机, 555多谐振荡器电路, 电容三点振荡一、 系统演示1. 电阻测试方案演示 方案一：电阻分压法。

图 1.1结构如图 1.1 所示。

待测电阻Rx 和参考电阻R 串联在电路中。

由于电阻分压的影响，当串联在电路中的电阻Rx 的阻值不同时，Rx 两端的压降也不同。

Rx 可以通过测量 Vx 获得。

)(X X X V VCC R V R -=这个方案的原理很简单。

理论上，只要参考电阻准确，您就可以测量任何电阻。

但在实际应用中，由于AD 的分辨率有限，当待测电阻非常大或非常小时，很难测量Rx 上的压降Vx ，从而缩小了测量范围。

为了提高测量范围和精度，需要分阶段测试电阻，提高AD 的分辨率。

这无疑会增加系统的复杂性和成本。

选项 2：桥接法。

图 1.2结构如图 1.2 所示。

Rx=R2*R3/R1电桥法又称零位指示法。

它采用归零电路作为测量指标，工作频率较宽，能在很大程度上消除或减弱系统误差的影响，精度高。

但是为了保证电桥的平衡，信号源的电压和频率要稳定，特别是波形失真要小，增加了硬件电路的难度。

电阻、电容、电感测量仪摘要：基于对元器件参数测量设计的电阻、电容、电感测量仪系统由主控制器部分、A/D采样部分、语音播报部分和显示部分组成。

设计以单片机AT89S52为主控核心器件，利用继电器对凌阳单片机实现控制，使其对放置元件端口进行高速A/D采样和语音播报，同时终端控制LCD液晶显示器实时显示当前的电抗元件参数值和性质。

测试结果表明：系统整体运行稳定，人机界面友好。

关键词：参数测量A/D采样语音LCD1引言分析赛题，本电阻、电容、电感测量仪系统需要实现如下功能：1）能够自动辨识出被测元件是电阻、电容还是电感，并实时显示元件的阻值、容值和感值的大小。

2）能够实现电阻、电容和电感测量的自动切换,并实现量程的自动切换。

3）电阻、电容和电感的测量误差均小于0.5%。

基于以上分析，采用模块设计的方案实现系统的各项功能，系统主要由主控制器部分、数据测量部分、A/D采样部分、语音播报和显示部分，具体的实现方案如系统主框图1所示：图1 系统主框图2系统方案设计与论证2.1主控制器的选择在主控制器的选择上我们有以下两种方案：采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）作为系统的控制核心和基于单片机技术的控制方案。

上述两种控制方式除在处理方式和处理能力(速度)上的差异外，实现效果及复杂程度等方面也有显著的区别。

FPGA将器件功能在一块芯片上，其外围电路较少，集成度高。

而单片机技术成熟，开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。

鉴于本设计中实时显示，单片机的资源已经能满足设计的需求，而FPGA的高速处理的优势在这里却得不到充分体现，因此本设计的控制方案模块选用基于单片机控制方案。

我们选择技术成熟，性价比高的AT89S52单片机作为主控制器，同时采用凌阳其内部系统时钟频率为11.0592MHz，执行一个单周期指令所需时间为仅83nS，满足本系统的软件编写需求。

2.2 数据测量方案的选择目前常用的智能RLC测试方法主要是阻抗-相角法和V-I复数法。

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计摘要:本系统设计主要有控制模块、正弦信号产生模块、测量模块、显示模块组成。

以MSP430作为主控制器，通过SPWM产生频率可调的正弦波信号,标准正弦信号流经待测电感与标准电阻的串连电路，通过峰值检波得到测量电压值，利用电压比例计算的方法推算出电感值。

电容及电阻测量则是通过MSP430控制IO口电平对RC电路充放电测电阻电容。

通过单片机控制12864液晶显示屏显示测试元件类型以及元件参数，并通过手动拨码选择测量的量程，实现精确读数。

一、方案分析与论证1.系统设计方案分析：方案①：用恒流源测量电阻，NE555谐振测量电容以及用LC三点式震荡测量电感的方法。

方案②：用MSP430控制IO口电平对RC电路充放电测电阻电容，用电压比例法来测量电感。

多档位选择用拨码开关实现。

方案一原理简单，但焊接困难、调试复杂，同时考虑到系统的精度，最后选用方案二。

整体系统框图：2.单元电路分析：电阻测量方案分析:用MSP430的IO口产生不同的电平控制RC充放电，对不同的测量档位选取不同的电阻参考阻值。

具体档位分为：100-300Ω、300-20KΩ、20KΩ-200KΩ、200KΩ-1MΩ档位。

电容测量实现方案分析:用MSP430的IO口产生不同的电平控制RC充放电，对不同的测量档位选取不同的电阻参考阻值。

具体档位分为：100-300Ω、300-20KΩ、20KΩ-200KΩ、200KΩ-1MΩ档位。

电感实现方案分析：本设计采用电压比例法来测量电感。

由于电感属电抗元件 ,因此不能采用直流来产生测量信号 ,而只能采用交流信号在角频率为ω的交流信号的作用下 ,电感获得的电压为：(式中Lx为待测电感)标准元件的选择有许多种方法 ,但为了提高测量精度和降低成本 ,本设计采用了标准电阻 ,它获得的电压为:根据电压比例法 ,经过计算可得:(式中:、分别是、向量电压的模值)。

三、系统测试1、主要测试仪器数字万用表、YB1732B3A型直流稳压电源、精密数字电桥。

简易电阻、电容和电感测试仪的设计一、任务设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统，包括测量、控制与显示三部分。

其中测量电路包括：被测电阻，被测电容，被测电感，其中包括模拟快关、整形、分频等部分；显示电路包括：二极管的显示、数字显示；控制电路括：按键的选择测量电路与单片机的控制部分。

二、要求1、基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。

（2）测量精度：±5% 。

（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。

示意框图2．发挥部分（1）扩大测量范围；（2）提高测量精度；（3）测量量程自动转化。

3 评分标准项目得分基本要求设计与总结报告：方案设计与论证、理论50 计算与分析、电路图，测试方法与数据结果分析实际完成情况50发挥部分完成第（1）项9 完成第（2）项9 完成第（3）项12 特色与创新20摘要：本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后综合考虑之后选定方法，再对电阻，电容，电感的测量电路进行设计。

本设计是利用单片机来实现测试的，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，从而实现各个参数的测量。

在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。

关键词：单片机 555多谐振荡电容三点式继电器In this article, the function and the requirement of design were introduced, and then puts forward to want to complete the function, the design of the last comprehensive consideration selection methods, and then a resistor, capacitor, inductor measurement circuit design. This design is to realize the test using single chip computer, of which the resistor and capacitor is used more than 555 resonance swing circuitry, and inductance is produced according to the capacitance SanDianShi, so as to realize the measurement of each parameter. In the resistance and capacitance measurement circuit, we put it into two files to make the measurement, and single chip microcomputer to drive the relay to realize, so that, on the one hand, has high accuracy, on the other hand to make intelligent instrument and automation.Key words: more than 555 single chip microcomputer chip oscillation capacitance SanDianShi relay一、系统方案论证1.1 电阻测试模块电路方案一:电阻分压法。

编号：毕业设计题目：电阻、电容、电感测试仪院（系）：应用科技学院专业：电子信息工程题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发在使用电子元器件时，首先需要了解参数。

采用传统的仪表进行测量时，首先要从电路板上焊开器件，再根据元件的类型，手动选择量程挡位进行测量，这样不仅麻烦而且破坏了电路板的美观。

基于单片机控制实现的RLC测量仪可以在线测量、智能识别、量程自动转换等多种功能，大大提高测量仪的测量速度和精度，扩大了测量范围。

因此这种RLC测量仪既可改善系统测量的性能，又保持了印刷电路的美观，较传统的测量仪还具有高度的智能仪和功能的集成化，在未来的应用中将具有广阔的前景。

本课题主要研究内容为设计一个基于单片机的RLC智能测量仪器，能够智能地识别出待测元件是电容、电感还是电阻；能精确测量出电阻、电容、电感的参数值，同时还能加入语音播报的功能；可以实现量程电阻的自动转换，无须人工选择档位；对测量仪进行扩充后还实现了二极管、三极管的测量。

关键词：RLC测量仪；AT89S52；NE555In the use of electronic components, the first need to understand ing the traditional instrument to measure, the first circuit board from a welding device, according to the type of components, manually select range Shift to measure, this is not only troublesome but also undermine The appearance of the circuit board. Based on SCM control to achieve the RLC-measuring instrument can measure, intelligent identification, range automatic conversion, and other features, thereby greatly increasing the meter measuring speed and accuracy, expanded the range. So this RLC measuring instrument can improve the performance measurement system, and maintain the appearance of the printed circuit, the more traditional measuring instrument also is highly intelligent and functional instrument of integration and application in the future will have broad prospects.The main topics for the design of research has been based on the RLC SCM smart measuring instruments, smart and able to identify components under test is capacitors, inductors or resistance; can be accurately measured resistors, capacitors, inductors of the parameters, while adding V oice of the broadcast function can be automatically converted range of the resistance, not artificial selection stalls; measuring instrument to carry out the expanded also to achieve the diodes, transistors measurement.Key words：RLC meter;AT89S52;NE555目录引言 (1)1 硬件电路 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 电路方框图及说明 (2)1.3 各部分电路设计 (2)1.3.1 电阻测量电路 (2)1.3.2 电容测量电路 (3)1.3.3 电感测量电路 (4)1.3.4 多路选择开关电路 (4)1.3.5 按键及显示电路 (5)1.3.6 单片机模块 (6)1.3.7 量程选择模块 (7)1.3.8 电源模块 (8)2 软件部分 (8)2.1 主程序流程图 (8)2.2 程序清单 (9)3 相关元器件 (19)3.1 元件清单 (19)3.2 AT89S52资料 (20)3.3 ICM7218资料 (31)3.4 74LS390资料 (32)3.5 CD4052资料 (32)3.6 NE555资料 (33)3.7 共阳4位LED数码管资料 (39)3.8 三极管相关资料 (40)3.9 三端稳压管LM7805资料 (41)3.10 继电器资料 (42)4 调试总结 (43)5 结论 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)附录 (47)引言测量电子元器件集中参数R、C、L的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有其优缺点。

南昌工程学院毕业设计(论文)信息工程学院系（院）通信技术专业毕业设计（论文）题目智能电阻、电容和电感测试仪的设计学生姓名班级学号指导教师完成日期2010 年 6 月19 日智能电阻、电容和电感测试仪的设计Smart resistors, capacitors and inductors Test Instrument总计毕业设计（论文） 27 页表格 1 个插图 12 幅摘要本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后会对电阻，电容，电感的测试进行设计。

本设计是利用AT89C52芯片的单片机来实现测试的，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，从而实现各个参数的测量。

这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能化。

关键词：AT89C52芯片555多谐振荡电路电容三点式AbstractThis paper first to design function and requirement are expounded, then puts forward to finish the design scheme of the function, and finally to resistance, capacitance and inductance. This design is used to realize the AT89C52 chip microcontroller test, resistor and capacitor is used at 555 resonance swings, which is produced by the inductance circuits are produced according to SanDianShi capacitance, thus realize each parameter measurement. So, on the one hand, the measurement precision, on the other hand to make intelligent instrument.Key words：AT89C52Chip;555 resonance swings circuit; SanDianShi capacitance目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第一章设计要求及结构 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 系统的总体结构 (3)第二章系统硬件电路及芯片介绍 (4)2.1 AT89C52单片机 (4)2.2 555多谐振荡电路 (6)2.2.1 555电路的工作原理 (7)2.2.2 利用555芯片构成多谐振荡器 (8)2.3 电容三点式振荡电路 (9)2.4 按键电路 (9)第三章硬件电路测量 (12)3.1 电阻测量电路 (12)3.2 电容测试电路 (13)3.3 电感测试电路 (14)第四章程序总体模块 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录一 (19)附录二 (21)引言现代电子产品正以前所未有的速度，向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展，机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域。

A题电阻电容电感测试仪的设计与制作一、任务设计、制作一个电阻、电容、电感测试仪和测试所用的信号发生器。

〔不准用现成仪表改制〕。

二、要求1 ．基本要求〔 1 〕自制一个测试用的正弦信号发生器,输出信号的频率范围1Hz~1MHz ,峰值Vm≥5V,输出阻抗≤50Ω。

输出信号的频率和峰值都连续可调。

〔 2 〕测量范围：电阻 1 Ω～ 5M Ω；电容 10pF ～ 10μF ；电感 10 μ H ～ 100mH 。

〔 3 〕测量误差：各档均≤±5%〔 4 〕显示部分可选用LED或LCD,但应能明确表示出项目和量纲,有效数字4位。

可调出最近十次的测量结果显示,显示内容应包括测试的时间、元件类型、参数。

2 ．发挥部分〔 1 〕测量并显示电感的Q值,Q值范围20～300。

同时显示测量频率。

〔 2 〕能通过键盘设定信号频率、测试对象和量程。

〔 3 〕测量量程手动或自动转换。

〔 4 〕其它三、评分标准B题宿舍智能防盗防火报警系统一、任务设计一个报警系统〔低成本〕,系统应用于学生宿舍,能自动监视宿舍内的安全情况,有异常情况发生时能立即发出报警和求助信息。

二、要求基本要求〔1〕实现人体检测与声光报警功能。

〔2〕实现烟雾检测与声光报警功能。

〔3〕用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。

〔4〕实现异地监控。

〔5〕能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。

〔6〕宿舍无人时提示锁门。

2. 发挥部分〔1〕人体检测范围5米左右。

〔2〕能记录最近几天的宿舍安防情况。

〔3〕实现网络控制,可在监控点监控多个宿舍。

〔4〕能检测本宿舍贵重物品的进出情况。

三、评分标准C题宽带放大器一、任务设计制作一个5V单电源供电的宽带放大器,输出为50欧阻性负载。

二、要求基本要求〔1〕电路增益40DB,尽量减少带内波动。

〔2〕最大增益下放大器低频截止频率不高于20Hz,高频截止频率不低于5Mhz.〔3〕在输出负载上,放大器最大失真输出电压峰值不小于10V发挥部分〔1〕在达到40dB电压增益的基础上,提高放大器上限截止频率,使之不低于10MHz；〔2〕尽可能降低放大器的输出噪声；〔3〕放大器输入为正弦波时,可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值,输出电压〔峰峰值〕测量范围为0.5~10V,测量相对误差小于5%；三、评分标准。

电阻、电容、电感测试仪设计⽅案与系统的原理框图电阻、电容、电感测试仪设计⽅案⽐较电阻、电容、电感测试仪的设计可⽤多种⽅案完成，例如利⽤模拟电路，电阻可⽤⽐例运算器法和积分运算器法，电容可⽤恒流法和⽐较法，电感可⽤时间常数发和同步分离法等、使⽤可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单⽚机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。

在设计前对各种⽅案进⾏了⽐较：1)利⽤纯模拟电路虽然避免了编程的⿇烦，但电路复杂，所⽤器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使⽤。

2)可编程逻辑控制器(PLC) 应⽤⼴泛，它能够⾮常⽅便地集成到⼯业控制系统中。

其速度快，体积⼩，可靠性和精度都较好，在设计中可采⽤PLC对硬件进⾏控制，但是⽤PLC实现价格相对昂贵，因⽽成本过⾼。

3)采⽤CPLD或FPGA实现应⽤⽬前⼴泛应⽤的VHDL硬件电路描述语⾔，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利⽤MAXPLUSII集成开发环境进⾏综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作⽤。

但相对⽽⾔规模⼤，结构复杂。

4)利⽤振荡电路与单⽚机结合利⽤555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，⽽电感则是根据电容三点式电路也转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，⽽频率f是单⽚机很容易处理的数字量，⼀⽅⾯测量精度⾼，另⼀⽅⾯便于使仪表实现⾃动化，⽽且单⽚机构成的应⽤系统有较⼤的可靠性。

系统扩展、系统配置灵活。

容易构成各种规模的应⽤系统，且应⽤系统有较⾼的软、硬件利⽤系数。

单⽚机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，⽽且设计时间短，成本低，可靠性⾼。

综上所述，利⽤振荡电路与单⽚机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可⾏，节约成本。

所以，本次设计选定以单⽚机为核⼼来进⾏。

系统的原理框图本设计中，考虑到单⽚机具有物美价廉、功能强、使⽤⽅便灵活、可靠性⾼等特点，拟采⽤MCS - 51系列的单⽚机为核⼼来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。

简易电阻、电容和电感测试仪设计原理简易电阻、电容和电感测试仪一、任务设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：二、要求1．基本要求．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1M Ω；电容100pF 100pF～～10000pF 10000pF；电感；电感100μH ～10mH 10mH。

（2）测量精度：±5% 。

）测量精度：±5% 。

（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。

三、设计步骤三、设计步骤1、分模块测量电路的设计原理（1）电阻测量电路的基本原理电阻测量仪的关键技术是电阻测量仪的关键技术是R X /V 转换器，转换器，R R X 即所需测量的电阻，无论电路多么复杂，总可以把与R X 相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R 1和R 2。

由此构成三角形电阻网络，其原理图如下所示：上图中R 0为量程电阻，只要使R 1两端呈等电位，此时U R1=0=0，则，则R 1相当于开路，路，R R 2变成运放的负载电阻，变成运放的负载电阻，R R 1和R 2就不起分流作用，这样即可直接测就不起分流作用，这样即可直接测 R R X 的阻值。

的阻值。

E E 为测试电压，为测试电压，I I S 为测试电流，设流过R X 和R 1的电流分别为I X 和I 1，根据基尔霍夫定律可知：，根据基尔霍夫定律可知：I S =I X + I 1又根据“虚地”原理，则又根据“虚地”原理，则U R1= I 1 R 1=0故I 1=0=0，可忽略不计。

由此得到：，可忽略不计。

由此得到：，可忽略不计。

由此得到：I S =I X再考虑到C 点接地，则D 点为“虚地”，因此：点为“虚地”，因此：I S=E/ R0进而推导出：进而推导出： U X= I X R X= I S R X= （E/ R0）·R X显然，只要能得到RX 两端的电压UX，就能求出RX的值，即：的值，即： R X= U X/（E/ R0）= U X R0/ E这就是电阻测量的基本原理。

简易数字式电阻电容和电感测量仪设计方案设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪可以分为以下几个步骤：1.设计测量电路：首先，需要设计一个测量电路，电路可以使用基本的电压和电流测量技术。

电阻测量可以使用恒流法或恒压法，电容测量可以使用充放电法或交流法，电感测量可以使用交流法。

根据选择的测量方法设计合适的电路。

2.选取合适的传感器：为了实现数字化测量，需要选择合适的传感器。

电阻可以使用电阻表，电容可以使用电容计，电感可以使用电感表。

根据需要选择合适的传感器并进行调试和校准。

3.连接传感器与微控制器：将选取的传感器与微控制器进行连接，确保传感器的输出信号可以被微控制器读取。

可以使用模拟输入通道或数字接口来连接传感器和微控制器。

4.编写微控制器程序：根据测量电路和传感器的特性，编写微控制器的程序，实现测量功能。

程序中需要包括对传感器信号的处理、测量结果的计算和存储等功能。

5.设计用户界面：为了方便使用，可以设计一个简单的用户界面。

可以使用液晶显示屏、按键或触摸屏等组件来实现用户界面。

用户界面可以用来选择测量类型、显示测量结果等。

6.调试和测试：将硬件和软件部分进行集成，并进行调试和测试。

确保测量准确性和可靠性，对测量仪进行必要的校准和调整。

总结：设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪需要选择合适的测量电路和传感器，采集传感器信号并经过微控制器处理、计算和显示。

同时需要设计合适的用户界面，实现用户操作和结果显示。

最后进行调试和测试，确保测量仪的准确性和可靠性。

基于单片机的智能电阻电容电感测量仪的设计
于阻抗的定义，显然纯电阻可由直流分压，但对于阻抗、容抗则必须采用频率较高的交流，电路较为复杂，使得该方案未得到认可。

本系统采用伏安法，相对简化了电路，具有较好的人机互动。

1 系统方案实现整体设计思想为在待测网络器一端加入激励信号，另一端加入采样电阻到地，通过频率的自动切换使AD 读到不同的采样电压，我们可以根据激励信号对应的AD 采样电压，判别出待测元器件的属性，进一步切换采样电阻，从而准确测量出待测元器件的大小。

这一系列操作均为自动完成。

系统原理实现框图如图1 所示。

2 硬件实现2.1 硬件电路总图系统硬件实现电路如图2 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.2 真有效值电路系统硬件实现电路如图3 所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。

2.3 自制测试用信号源电路根据需要取截正频率为1kHz、10kHz、100kHz 的低通无源滤波器，将单片机输出的PWM 或方波(因为MSP430 该单片机不能输出太大频率的PWM，我们通过直接输出10kHz 和10kHz 的方波，通过一个低通滤波器，滤掉二次谐波及以上分量，得到其基波分量)整形为正弦波，用继电器切换不同的滤波器，来获取不同信号，每一个频点滤波后接一级运放；放大到相同幅度，为了能满足放大100kHz 的信号的增益带宽积和压摆率，运放采用TL084。

通过测试发现，无源滤波电阻采用逐。

摘要在计算机技术的推动下，20世纪末，电子技术得到了飞速的成长。

EDA（E lectronic Design Automation）技术作为现代电子技术的核心，可以应用在各个领域之中。

而传统的测量仪已经不能满足现代测量的需求，所以我们需要在技术上进一步发展。

课题是利用VHDL设计一个数字显示的电阻、电容和电感测量仪，其中包括软件与硬件设计。

硬件电路设计就是电阻、电容、电感三个测量电路加上一个测试电路和一个数码显示电路。

课题主要的设计内容是VHDL的软件设计部分，其中包括顶层模块设计以及计频模块、选择模块、数据转换译码显示模块的设计及其程序编写，然后又包含了计频、选择、数据转换译码显示模块中各个小模块的设计，最后再对各个小模块分别进行仿真测试，得到仿真波形，验证设计的完成情况。

课题实现了选择测量功能，可以对电阻、电容、电感参数分别进行测量，并在数码显示器上实时显示，测量精度在百分之五以内。

通过对软件程序的设计以及硬件电路的设计，最终实现毕业设计的目的要求。

关键词：EDA；VHDL；电阻测量；电容测量；电感测量ABSTRACTDriven by computer technology, electronic technology has developed rapidly at the end of the twentieth Century. EDA (Electronic Design Automation) technology as the core of modern electronic technology can be applied in various fields. The traditional measuring instrument can not meet the needs of modern measurement. So we need development in technology.The subject is to design a digital display of the resistance, capacitance and inductance measuring instrumentuse by use VHDL.It included software and hardware design.Hardware circuit design is consist of a test circuit,a digital display circuit and measuring circuit of the resistance, capacitance, inductance.The subject design content is the software design of VHDL which includes the top-level module design and frequency module, selection module, data conversion and decoding module design and programming.Then it contains the design of frequency, selection, data conversion decoding display module in the design of each small module.Finally, the simulation test is carried out for each small module, simulation waveforms are obtained,verify the completion of the design.The subject realizes choice of measurement function.It can be measurement of resistance, capacitance and inductance parameters and real time display on the digital display.Measurement accuracy is less than five percent. Through the design of the software program and the design of the hardware circuit, finally achieve the purpose of the design requirements.Key word：EDA; VHDL; resistance measurement; capacitance measurement; inductance measurement目录1 绪论 (I)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 电子测量仪器的发展现状 (1)1.3 课题主要设计内容 (2)2 设计要求与方案 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 设计方案 (3)3 硬件电路的设计 (4)3.1 电阻、电容、电感测量电路 (4)3.2 FPGA测试电路 (7)3.3 数码显示电路 (8)4 软件电路的设计 (9)4.1 程序设计与仿真软件简介 (9)4.2 总体模块设计 (9)4.3 计频模块设计 (10)4.3.1 模块FRENY设计 (11)4.3.2 模块CHANGEYY设计 (11)4.3.3 模块CHANGE1设计 (12)4.4 选择模块设计 (12)4.5 数据转换译码显示模块设计 (12)4.5.1 模块DOUBLEYY设计 (14)4.5.2 模块QDYMQDYM设计 (15)4.5.3 模块FENPIN设计 (15)4.5.4 模块QULING设计 (15)4.5.5 模块DISPDISP设计 (16)5 系统仿真及结果分析 (17)5.1 计频模块时序仿真波形图分析 (17)5.1.1 计数模块FRENY波形图分析 (17)5.1.2 分频模块CHANGEYY波形图分析 (18)5.1.3 防抖模块CHANGE1波形图分析 (18)5.2 选择模块时序仿真波形图分析 (18)5.3 数据转换译码显示模块时序仿真波形图分析 (19)5.3.1 转换模块DOUBLEYY波形图分析 (20)5.3.2 译码模块QDYMQDYM波形图分析 (21)5.3.3 去零模块QULING波形图分析 (21)5.3.4 循环扫描显示DISPDISP波形图分析 (23)5.4 设计课题的误差及缺陷分析 (24)5.5 设计体会 (24)结束语 (26)参考文献 (27)致谢 (30)附录 (31)1 绪论1.1 课题的背景及意义电容、电阻、电感测量仪是电气系统中常见的几种测量仪器。

电阻电感电容测试仪一、系统设计方案论证与选择1. 系统方案论证方案一. 采用谐振法: 要求较高频率的激励信号，不易测量阻抗值很小的电阻、电感和电容，不能满足本题精度高、测量范围广的要求。

方案二. 采用电桥法：精度高是电桥法的主要特点，被广泛应用。

但电桥法电路复杂且在测量的时候需要反复调整以达到平衡，测量时间长，很难实现快速的自动测试。

方案三. 采用伏安法: 这是传统经典的方法。

它的测量原理来源于阻抗的定义。

就是通过测量经过被测阻抗的电流相量和被测阻抗两端的电压相量，再经过比率便可得到被测阻抗的相量。

早期的伏安法难以实现高精度的测量，但如果采用低失真的正弦波和高精度A/D，加上MCU强大的计算能力和控制能力；另外，伏安法分为固定轴法和自由轴法，固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格地与标准阻抗电压的相位相同,但是本法案却能很好实现，且电路简单。

比较论证：通过比较上述三种方案，方案三的优势明显，故采用方案三。

2. 控制部分方案一. 采用当前比较流行且价格便宜的51系列单片机。

51系列单片机发展到现在各项技术已经很成熟，可以满足一般的控制和数据处理功能，但此系列是8位机，处理速度慢，资源少，几乎不能满足本系统的要求，外围电路需要自己设计和制作，用起来不方便。

方案二. 选用Silicon Laboratories公司的C8051F020型号的单片机。

C8051Fxxx系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。

其片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。

其采用流水线结构，大大提高了处理能力，峰值性能可达25MIPS。

此外，其功耗低，FLASH存储器具有重新编程能力，可用于非易失性数据存储。

比较论证：结合题目的要求及C8051f020的优点，本系统采用方案二。

3. 正弦波信号发生器部分方案一. 采用DDS芯片AD9854.AD9854片内整合了两路高速、高性能正交D/A转换器通过数字化编程可以输出I、Q两路合成信号。

毕业设计（论文）任务书电气自动化专业级电气班设计（论文）题目：简易电阻、电容和电感参数测试仪的设计与制作学生姓名：起讫日期：年 4 月11 日年 5 月31 日指导老师：_ 职称_副教授__ 一、设计（论文）题目：简易电阻、电容和电感参数测试仪的设计与制作二、设计（论文）任务主要技术指标：1、设计任务：设计并制作一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪。

示意框图如下：电阻器电容器信号变换测试与显与处理示电感器直流电源频率2、设计主要技术指标：（1）、测量功能及量程范围电阻：100Ω—1MΩ 电容：100pF—10000pF 电感：100Μh—10mH （2）、测量精度显示为4 位LED有过量程指示；测量精度：±5三、设计（论文）基本要求：（包括：技术要求、工作要求、图纸要求、写作要求等）1、毕业设计（论文）要求（1）、资料收集，写出综述；（2）、电路原理分析；（3）、能够对做出的实物进行测量和调试。

（4）、写出测量的数据，并对所测得的数据进行分析。

（5）、能独立完成毕业设计（论文）课题所规定的各项任务，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力，在毕业设计（论文）成果中能表现出某些自己的见解。

（6）、毕业设计（论文）说明书齐备，内容正确，概念清楚，条理分明，文章通顺，书写工整，图纸齐全，符合现行标准规定。

（7）、毕业设计（论文）成果必须采用计算机绘图，毕业设计（论文）说明书必须打印成册上交。

（8）、毕业答辩时能熟练地、正确地回答问题。

2、毕业设计（论文）内容评价、（1）完成情况：是否完成所给毕业设计（论文）题目的任务及完成的程度。

（2）、设计（论文）水平：分析、计算是否正确，资料引用正确与否，重点是否突出，图表是否符合标准，文字叙述是否简明清晰。

（3）、毕业设计（论文）方案的实用价值，对生产实际、科学技术发展的意义及作用。

（4）、毕业设计（论文）说明书的质量。

四、重点研究和解决的问题或指定的专题：1、重点研究的问题能够准确测量出电阻、电容、电感的数据，并使测量的数据误差小于技术参数2、重点解决的问题R、L、C 等参数的物理量到电量的转换；用汇编语言数据的算法，软件、硬件的调试和如何减小测量过程中的误差；单片机系统的设计与制作?濉⒂λ鸭 淖柿霞安慰嘉南祝?何立民主编.单片机应用技术选编（１）〔Ｃ〕北京：北京航空航天大学出版社，1993 －19992何立民主编.单片机高级教程.应用与设计〔Ｍ〕北京：北京航空航天大学生出版社，2002.83李广弟编.单片机基础〔Ｍ〕北京：北京航空航天出版社，1999.10 何立民编.MCS－51 系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术〔Ｍ〕北京：北京航空航天大学出版社，1999.64张毅刚等编. MCS－51 单片机应用设计〔Ｍ〕哈尔滨工业大学出版社出版，19905周良权等编.模拟电子技术基础〔Ｍ〕高等教育出版社，19936余永权编.ATMEL 89 系统Ｆlash 单片机原理与应用〔Ｍ〕电子工业出版社，19937全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选（1994-1999）〔M〕北京理工大学出版社，2003 年 3 月六、设计（论文）完成时应提交的文件：1、毕业设计说明书或论文2、毕业设计原件3、毕业设计任务书4、读书笔记七、进度计划安排：各阶段内容名称起止日期时间比例（）1 下达任务书、学生收集、熟悉资料2005/4/11～2005/4/17 1周2 毕业实习、设计调研2005/4/18～2005/4/22 1周3 总体设计2005/4/23～2005/4/27 1周 4 硬件设计2005/4/27～2005/5/3 2周 5 软件设计2005/5/4～2005/5/10 1周6 电路制作2005/5/11～2005/5/16 1周7 系统调试2005/5/16～2005/5/23 0.5 周8 设计说明书与图纸输出2005/5/23～2005/5/27 1.5 周9 总结、准备设计答辩2005/5/27～2005/5/30 0.5 周10 毕业答辩2005/5/31～2005/6/2 0.5 周八、其他摘要RLC 参数的测量在学习和工作中常常用到.电阻、电容、电感的测量有模拟指针式和数字式测量仪器模拟指针式测电阻、电容、电感速度快但是读数的偏差很大加之它的体积大不易携带.而数字式测量仪不紧速度快测量精度高还有体积小等特点.这些特点主要是使用了单片机这一智能芯片它集中完成了控制、测量、计算使的电路简单、可靠. 设计的原理是把R、L、C 转换成频率信号f，转换的原理分别是RC 振荡电路和LC 电容三点式振荡电路。

... . .元器件参数测量仪的设计一、课程目的1．加深对电路分析、模拟电路、数字逻辑电路、微处理器等相关课程理论知识的理解；2．掌握电子系统设计的基本方法和一般规则；3．熟练掌握电路仿真方法；4．掌握电子系统的制作和调试方法；二、设计任务1．设计并制作一个元器件参数测量仪。

2．（基本要求）电阻阻值测量，围：100欧~1M欧；3．（基本要求）电容容值测量，围：100pF~10 000pF；4．（基本要求）测量精度：正负5% ；5．（基本要求）4位显示对应数值，并有发光二极管分别指示所测器件类型；6．（提高要求）增加电感参数的测量；7．（提高要求）增加三极管直流放大倍数的测量；8．（提高要求）扩大量程；9．（提高要求）提高测量精度；10．（提高要求）测量量程自动切换；三、任务说明：电阻电容电感参数测量常用电桥法，该方法测量精度，但是电路复杂。

也可为简化起见，电阻测量也可采用简单的恒流法，电容采用555定时电路；1、绪论在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。

然而万用表有一定的局限性，比如：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。

所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。

现在国外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。

该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。

2、电路方案的比较与论证2.1电阻测量方案方案一：利用串联分压原理的方案图2-1串联分压电路图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。

电子技术课程设计题目：简易电阻、电容和电感测试仪组员：张坤潘能渊吴占玺班级：自动化082班指导老师：***目录：设计要求 (3)系统方案 (4)理论分析与计算 (5)测试与分析 (6)总结 (7)参考文献 (7)致谢 (8)附录 (8)简易电阻、电容和电感测试仪设计任务设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：要求1．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。

（2）测量精度：±5% 。

（3）显示测量数值，并分别指示所测元件的类型和单位。

2．发挥部分（1）扩大测量范围。

（2）提高测量精度。

（3）测量量程自动转换。

摘要：本设计主要由电阻测试模块、电容测试模块、电感测试模块、分频电路、以及数据选择电路几大功能模块组成。

并通过STC89C52单片机进行频率测量和计算以及对系统的控制,实现对电阻、电容和电感的测试并在LCD1602上显示其测试结果。

系统利用RC震荡原理以及电感的储能原理，配合555定时器组成多谐振荡电路。

由于不同的电容、电阻、电感值的大小对应的谐振频率不同，通过测量振荡电路发出的频率计算出相应的电阻、电容和电感的值。

本系统设计简单，成本低，性能完全超出题目要求指标，测量范围广，在测量范围内测量误差满足设计要求。

关键词：谐振电路，谐振频率，555定时器一、系统方案1.系统设计思路将电阻、电容和电感测量模块产生的不同频率的方波信号经整形和分频电路分别送至通道选择模块，根据测试的元件类型，单片机通过按键的输入选择相应的测试电路，并自动检测出待测元件的值所对应的频率范围，控制通道选择模块选通相应的输入通道，来自动选择分频的倍数，实现对元件测量的自动换挡。

同时单片机通过一定的计算后向液晶发出测量结果并在液晶上显示出测量元件的类型和测量值。

图1 系统设计框图2.方案选择(1) 电阻测试模块电路利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，通过D触发器74LS74将波形整形成二分频的对称方波送交控制器处理。

电阻电容电感测试仪的毕业设计现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要.目前市面上测量电子元器件参数R、C和L的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.2电压比例法测量原理电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻Rx与标准电阻R1的串联电路中加一直流电压V,AD采样得到Rx上电压VX,则测量电阻为:VxRRx?V?VX(1)设计中我们采用了与测量电阻一样的方法――电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗:XC?(2)1jwc2XL?jwL(3)C、L为待测电容和电感.这样一来,标准元件的选择就有许多种方法.但为了提高测量精度和降低成本,该测量仪采用了标准电阻,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感:U.L?LX?Rjw（U.?U.LX）(4)U.1CXjwCU.?R?1jwC(5)电容:U.?1C?U.CXjwR(6)测量Q值时,加入交流信号测量出电感Q值Z1?RS?jw1L(7)Z2?RS?jw2L(8)两个方程联立,求得电感L?z2-z212W221-W2(9)22Rs?Z1?jwz1-W2z2-W212(10)3jwLQ?RS(11)Z1为电感在电路中角频率为w1的等效阻抗,Z2为电感在电路中角频率为w2的等效阻抗,L为电感量,RS为电感的等效电阻.为保证测量精度,必须保证电阻的精度和w的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号,同时输出缓冲器采用了运算放大器,为保证波形精度采用了闭环深度负反馈方式,无失真的放大正弦信号.3.系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D转换、单片机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:图1系统流程图3.2方案设计与论证3.2.1电阻电感电容测试采样模块电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、电容可用恒流法和比较法、电感可用时间常数法和同步分离法等.方案一利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用.4方案二可编程序控制器(PLC）应用广泛,它能够非常方便的集成到工业控制系统中.可编程控制器速度快,体积小,可靠性和精度都比较好,在此系统中可以使用PLC对硬件进行控制,但是PLC的价格相当昂贵,因而成本过高,应用于要求比较高的场合.方案三利用震荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻、电容转化为频率,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率,这样就把模拟量近似转化为数字量了,而频率是单片机很容易处理的数字量,该方案测量精度较高,易于实现仪表的自动化,而且单片机构成的系统可靠性高,硬件的描述完全可用软件来实现,成本低.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大,外围电路非常复杂.且不符合需要一个独立信号发生器的要求.方案四电压比例法采用与标准电阻相比较的的方法,其原理是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流I，这样被测元件与标准元件上得到的电压分别为Vx与Vi;通过计算得出被测值,此方法精度高,需要一个具有输出频率稳定的信号源来提供激励.本设计采用此方案.3.2.2正弦信号发生器模块正弦信号源发生器模块是决定系统误差的重要部分,要求有稳定的频率,另外为了测试系统的可靠性还要求正弦信号发生器的频率和电压具有可调性,本系统要求频率范围1HZ～1MHZ,电压大于5V.方案一555信号发生器采用555信号发生器制作的发生器,其外围电路较复杂.这种方法能实现快速频率变换,具有低噪声以及所有方法中最高的工作频率.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大.方案二单片机信号发生器使用单片机编程实现正弦波的产生简单易行.可以在外围电路不变的情况下通过程序来改变输出电压的幅值和频率.由于输出的是数字信号,可以做得很高,产生的信号精度及其性价比比较高,集成度也高并且需求电压低,功耗低.方案三DDS信号发生器利用直接合成DDS芯片的函数发生器,能产生任意波形并能达到很高的频率并且频率的稳定性比较好.但成本较高,主要用于测量电路和系统的频率特性、非5。