简易RLC测量仪的设计和实现 开题报告

简易电路测试仪开题报告1. 引言电路测试仪是一种广泛应用于电子工程领域的仪器设备，用于检测和分析电路的各种参数和特性。

然而，市场上现有的电路测试仪价格昂贵，使用复杂，对于一般用户来说并不便捷。

因此，本项目旨在设计和制作一种简易电路测试仪，以降低成本，简化操作流程，方便非专业用户进行电路测试。

本文档将介绍开发该电路测试仪项目的背景、目标和计划。

2. 背景电路测试仪广泛应用于电子工程领域，用于测试和分析电路的各种参数，如电压、电流、频率等。

传统的电路测试仪器价格昂贵，操作复杂，通常只有专业电子工程师才能操作和理解测试结果。

对于一般用户来说，这些电路测试仪并不方便和实用。

3. 目标本项目的目标是设计和制作一种简易电路测试仪，以降低成本，简化操作流程，方便非专业用户进行电路测试。

具体目标包括：•成本降低：基于现有的低成本元器件和开源硬件平台进行设计和制作，降低制造和销售成本。

•操作简化：设计简单直观的用户界面，使非专业用户能够方便地进行电路测试，无需复杂的操作步骤。

•测试项目丰富：支持测试电路的各种参数和特性，如电压、电流、频率、电阻等，以满足不同用户的需求。

4. 计划本项目的开发将按照以下计划进行：第一阶段：需求分析和系统设计在第一阶段，我们将进行需求分析和系统设计，具体包括：1.调研市场需求：了解用户对电路测试仪的需求和期望。

2.确定技术要求：确定设计和制作电路测试仪所需的硬件和软件技术要求。

3.系统架构设计：设计电路测试仪的整体系统架构，包括硬件和软件部分。

第二阶段：硬件和软件开发在第二阶段，我们将进行硬件和软件的开发，具体包括：1.硬件开发：根据系统设计要求，选择适当的元器件并进行硬件电路的设计和制作。

2.软件开发：开发控制电路测试仪的软件程序，包括用户界面设计和功能实现。

第三阶段：测试和改进在第三阶段，我们将进行测试和改进，具体包括：1.功能测试：对开发的电路测试仪进行功能测试，确保各项功能能够正常工作。

简易RLC 测试仪【摘要】：本文介绍了一种通用的电阻、电感和电容的测量电路，基于伏安法测阻抗原理，采用自由轴法确定相位参考基准。

【关键字】：1.测量原理：简易RLC 测试仪是一种用来测量元件阻抗的仪器，阻抗的测量一般包括R 、L 、C 以及电感Q 值和电容耗散参数D 等参数。

本系统采用电压电流法电路，利用自由轴法来测量，其原理如下：图1.1（电压电流法电路）YX Z B 两端的电压U R 的关系如图2 1 2、U 3、U 4，便可以代入公式求阻抗Z X ，导纳Y X 。

341250i X B B R U U jU Z Z Z R j L U U jU ω+=⨯==+++ （1）120034111150R X i B B U U jU Y Y jX U Z U jU Z Y j C ω+=+=⨯==+++ （2） 由此得到1324221250B U U U U R Z U U +=-+ （3）14232212B U U U U Z L U U ω-=+ （4）1324022341B U U U U Y U U Z +=+ （5） 2314022341B U U U U X U U Z -=+ （6） 22000220050()(150)(50)Y X Y Y Y X -+=-+ （7）02200((150)(50))X C Y X ω=-+ (8) 14231324U U U U LQ R U U U U ω-==+ （9） 22000050()Y X Y Y D C X ω-+== （10） 从计算出的电抗的正负可以判断元件是容性还是感性。

2.方案设计论证：2.1系统的基本方案比较:2.1. 1方案一：用谐振法来测量，这个方案要求的激励信号的频率较高，适合高频元件的测量，一般用来测量电感和电容，以及Q值和D，不适合测量电阻。

而且测量的精度不是很高。

用电桥法来测量，这个方案是以电桥平衡原理为基础，有直流电桥和交流电桥，测量精度比较高，不过要反复调节电桥平衡，测量时间比较长，不易进行快速的自动测量。

毕业论文论文题目简易RLC测量仪的设计和实现系别信息与电子信息工程专业电子科学与技术班级学号 1学生姓名指导教师（签名）完成时间年摘要在现代生产应用中，经常需要测定电阻、电容、电感的大小。

因此，设计一款可靠、便捷、人机界面友好的电阻、电容、电感测试仪具有十分重要的意义。

本系统是以单片机为核心而设计的电阻、电容、电感测试仪，即用对应的振荡电路将电阻、电容、电感转化为频率来实现各个参数的测量。

其中，测量电阻值和电容值的方法是将元器件接入555多谐振荡电路，产生相应的震荡脉冲，而同样的测量电感值是根据电容三点式产生相应的脉冲，随后将振荡脉冲送入单片机的计数端，通过定时并且计数可以计算出相应的频率，再通过该频率计算出被测参数。

本系统使用C语言编写程序软件，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和测量类型选择模块。

主要用到的芯片有STC89C52,NE555，CD4052，其中STC89C52为主芯片，运用其计数和可编程计算的功能接收来自测试模块的脉冲并完成频率转换和计算，再将结果输出至显示模块；NE555芯片用于三个测试模块，即脉冲产生源；CD4052芯片则是用于测量类型的选择，即在电阻、电容、电感测试模块中选择。

电路中使用LM7805稳压管稳定电路电源。

经过测试，本系统总体上达到了对电阻、电容、电感的测试的基本要求，其所测参数也基本满足设计要求，具有较好的使用价值。

关键词：单片机；555多谐振荡电路；显示模块；电容三点式振荡Design of the RLC meterAbstractIn the modern application of procreative, the numerical value of the resistor, capacitor,and inductor are often needed to measure. Therefore, it is of great significance to design a reliable, convenient and friendly man-machine interface of resistor, capacitor, inductor tester .This system, tester of resistor, capacitor, inductor ,is based on single chip microcomputer. the corresponding oscillation circuit would convert the value of resistor, capacitor, inductor into frequency to realize each parameter measurement. Among that, the measuring method of resistance and capacitance value is accessing the component to 555 harmonic oscillation circuit then produce the corresponding shock pulse. In the same way, the pulse of measuring the inductance value is coming from oscillator circuit of three-point capacitance. The oscillation pulse is sended into single chip microcomputer count point and the corresponding frequency can be calculated through timing and counting the oscillation pulse. Finally,the value of RLC can be gained by calculating frequency.This system uses C language to write programs. All modules can be divided into main program module, display module, resistance testing modules, capacitors and inductors test module, and measurement type selection module. STC89C52 as the main chip in this system while NE555, CD4052 as the auxiliary chip. STC89C52 can realize counting and programming calculation function so it can receive pulse which is from testing modules and complete the frequency conversion and calculation. testing modules is made up of 555 multivibrator circuit,it also namely pulse source. CD4052 is used for choosing Measuring type,namely choose to test resistance, capacitors or inductors. stabilivolt circuit is make up of LM7805.After testing, the system overall met with the basic requirement of testing resistance, capacitance and inductance. The value it gained is also basically meet the design requirements.So it is great valuable.Keywords:single-chip microcomputer 555harmonic oscillation circuit module display module oscillator circuit of three-point capacitance目录第一章引言 (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)第二章系统的总体设计 (3)2.1 设计原理 (3)2.2 方案的比较 (3)第三章单元模块电路的设计 (7)3.1 系统框图 (7)3.2 控制模块 (8)3.3 电阻测量模块 (9)3.4 电容测量模块 (12)3.5 电感测量模块 (13)3.6 多路选择开关 (13)3.7 LCD12864液晶显示模块 (15)第四章软件设计 (17)4.1 主程序结构 (17)4.2子程序 (19)第五章系统的调试及误差分析 (22)5.1 测量结果 (22)5.2 结果分析 (22)第六章结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 结束语 (24)参考文献 (25)附录 (26)致谢 (26)第一章引言1.1 背景及意义随着电子行业的飞速发展，电子元器件的应用也越来越广泛。

摘要本设计以MSP430F149单片机为核心，由正弦波发生、信号电压提升、分压及差分放大等功能模块组成。

采用基于伏安法测阻抗的自由轴法，通过对待测阻抗Zx 和标准阻抗Zs 两端的电压精确采样计算实现了对电阻电容和电的高精度测量，同时也能对电感品质因数和电容损耗系数进行测量。

关键词：MSP430F149，自由轴法，测量，高精度 一、方案论证常用的RLC 参数的测量方法主要有电桥法、谐振法和伏安法三种。

电桥法具有较高的测量精度，被广泛采用，现已派生出许多类型。

但电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间长，很难实现快速的自动测量。

谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。

由于测试频率不固定，测试速度也很难提高。

伏安法是最经典的方法，它的测量原理来源于阻抗的定义。

即若已知流经被测阻抗的电流相量并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率便可得到被测阻抗的相量。

显然，要实现这种方法，仪器必须能进行相量测量及除法运算。

本着扩大测量量程、提高测量精度的原则，我们采用了基于伏安法测阻抗的自由轴法。

二、总体思想自由轴法的基本思想是：待测阻抗Zx 和标准阻抗Zs 串联，严格要求被测参数矢量在X 、Y 坐标轴上投影准确正交，然后分别测出待测阻抗、标准阻抗两端的矢量电压Ux 和Us 在直角坐标X 、Y 轴上的分量，最后送入单片机经过四则运算即可求出最后结果。

本设计系统框图如图1所示。

信号发生电路产生的正弦波加在被测阻抗与标准阻抗上，分压后经过差分放大电路分别得到两阻抗上的电压值。

因为单片机只能正确采样0~5V 之间的电压，而输入的信号是正弦信号，因此在将其送入单片机之前进行电压提升，使正弦信号任意时刻的电位均大于或是等于0。

分压后的正弦信号送入单片机进行正交采样计算求得待测阻抗值，并显示结果。

矢量电压值分两次测量，先测量实部，然后测量虚部。

即在任一时刻采样得到信号瞬时值U1，然后经过1/4周期（相当于相移π/2）采样得到瞬时值U2，则可以得到21,21jU U U jU U U s x +=+= 其测量矢量图如图2所示。

毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于微处理器的电容电感测试系统的设计学院名称：电子信息学院班级：测控082学号：200800454216学生姓名：齐少鹏指导教师：贺焕林日期：2012-2-22目录1课题研究意义和目的 (1)2 国内外该方向研究现状及分析 (1)3 系统总体方案论证 (1)3.1方案比较 (1)3.2方案论证 (2)4系统硬件设计 (2)4.1 系统电路方框图及说明 (2)4.2 RC测量电路 (3)4.3 电容三点式振荡电路 (4)4.4 各部分测试电路 (4)5 系统软件设计 (5)5.1 主程序流程图 (5)5.2 测量子程序流程图 (6)6实施计划 (7)7系统拟解决问题 (7)8主要参考文献 (7)1.课题研究意义和目的目前，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。

另外，随着测量技术的飞速发展以及人们对电参数的测量精度要求的提高，目前教学实验中普遍采用的数字式万用表已不能满足测量要求，因此设计可靠，安全，便捷，测量精度更高的电阻，电容，电感测试仪具有广泛的使用价值和应用前景。

在目前的生产制造业中,与传统的手动交流电桥相比,数字LRC阻抗测量仪因其测量性能稳定可靠,无需进行反复的、复杂的手动平衡,还可以减少测量误差和结果计算,故已被越来越多地被应用于交流阻抗参数的测量。

要保证LRC阻抗测量仪测量准确度,对其性能的考核就显得尤为重要。

2.国内外研究现状及分析当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。

国内外电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。

1.电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。

比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。

2.传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。

前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。

RLC测试课程设计实验报告-V1RLC测试课程设计实验报告1. 实验目的：本次实验的主要目的是让学生通过实践操作，了解RLC电路的基本性质和特点，掌握RLC电路参数的测试和计算方法。

2. 实验器材和材料：实验器材：RLC电路板、万用表、示波器。

实验材料：电阻、电容、电感等元器件，导线等。

3. 实验内容：3.1 RLC电路参数的测试通过改变电阻、电容和电感器件的数值，分别测量电路中电流的大小、电压的值和相位差等参数，并记录下相应的数据，以便后续的分析和计算。

3.2 RLC电路的特性曲线测量将电路板连接上示波器，通过调整电阻、电容和电感的数值，测量电路的谐振频率、带宽和品质因数等参数，并绘制出相应的特性曲线，以便更直观地观察电路的工作状态和特点。

3.3 电路参数的理论计算根据RLC电路的数学模型和理论公式，推导出电路参数的计算公式，并结合实验数据进行计算和比较，以便更深入地了解RLC电路的部分工作原理和特性。

4. 实验结果：通过本次实验，我们深入了解了RLC电路的基本性质和特点，并熟练掌握了RLC电路参数的测试和计算方法。

同时，我们也能够通过实验数据和特性曲线来观察电路的工作状态和特点，从而更深入地了解RLC 电路的工作原理和应用范围。

5. 实验结论：RLC电路是一种常见的基本电路，其具有许多独特的性质和特点，RLC 电路参数的测试和计算方法也是非常重要的。

通过本次实验，我们已经深入了解RLC电路的基本性质和特点，并熟练掌握了RLC电路参数的测试和计算方法。

同时，我们也可以通过实验数据和特性曲线来观察电路的工作状态和特点，从而更深入地了解RLC电路的工作原理和应用场景，这对我们今后的电路分析和设计工作都将非常有帮助。

论文开题：简易LCR测试仪的设计论文开题：简易LCR测试仪的设计论文开题：简易LCR测试仪的设计:2013-9-18 12:08:27大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：信息科学与工程学院专业班级：电子信息工程A班课题名称简易LCR测试仪的设计1、本课题的的研究目的和意义：本毕业设计希望通过对电阻\电容\电感测试仪的设计来培养综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，系统的掌握单片机的开发设计过程，强化实际应用技能训练，为今后开展单片机应用系统的设计和开发打下初步的基础。

台式ＬＣＲ测试仪有着较高的测量精度，可达０．０１％，并且有ＲＳ２３２串口数据传输功能和数据存储功能，可以方便的将用户的测量数据传送到ＰＣ上，方便对数据的整理与记录和与其他测量仪的连接。

但是耗电较高，携带操作不方便，对使用环境的要求也较高。

手持式的ＬＣＲ测试仪可以摆脱使用环境的束缚，又有着较高的测量精度和测量速度，可以满足实时测量的要求。

嵌入式微处理器给嵌入式测量设备提供了可能，由于它体积小，功耗低，操作控制简单，使其可以在各种嵌入式平台中充分发挥作用。

通过利用微处理器芯片实现的嵌入式测量设备在实际生产和实践中有着极大的优越性，不但可以保证相应的测量精度，而且因为具有体积小，功耗低的特点使其在各个环境中都可以发挥作用，方便了生产生活。

基于微处、量程切换和微处理器控制电路，以及数字显示电路。

对于谐振法的计算方法进行严密推倒，分析电子线路实现时可能造成的误差，通过软件编程进行误差修正，以及软件编程对本仪器精度的影响。

在解决谐振频率不稳定以及测量速度慢的问题上提出个人的设计方案整个设计内容包括设计并画出全部硬件电路图和详细的程序流程图，着重描述系统的程序流程和算法以及程序设计要点。

成果形式将以成品（手持LCR测量仪）和论文的形式展现。

4、拟解决的关键问题：谐振法要求较高频率的激励信号和不固定的测试频率，基于微处理器的LCR谐振法测量电阻、电感、电容值的方案，将受到测量速度和测量精度两个难点。

摘要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；NE555AbstractIn 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 (33)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。

“电子系统设计”课程设计报告设计课题：RLC参数测试仪专业班级：姓名：学号：设计时间：设计课题题目： RLC 参数测试仪一、设计任务与要求1、测量范围：电阻 100Ω-1M Ω；电容 100pF-10000pF ； 电感 100μH-10mH 。

2、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。

3、测量精度：5%。

二、系统设计方案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。

测量待测电阻R x 和已知电阻R 0上的电压，记为U x 和U 0. ，00R U U R xx 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案图2-2 直流电桥平衡电路图G ND根据电路平衡原理，不断调节电位器R 3，使得电表指针指向正中间，再测量电位器电阻值。

132R R R R x =方案三：利用555构成单稳态的方案图1 555定时器构成单稳态电路图根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值。

上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电阻值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。

故本设计选择了方案三2.2电容测量方案方案一：利用串联分压原理的方案（原理图同图2-1）通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值，再经过公式换算得到电容的值。

原理同电阻测量的方案一。

方案二：利用交流电桥平衡原理的方案（原理图同图2-2）)(2)(21221x j x j e Z Z e Z Z ϕϕϕϕ++∙∙=∙∙通过调节Z1、Z2使电桥平衡。

这时电表的读数为零。

通过读取Z1、Z2、Zn 的值，即可得到被测电容的值。

方案三：利用555构成单稳态原理的方案)(150*2.0*2ln 1000000Ω-=fR x图2 555定时器构成单稳态电路图单片机接一独立按键，当其按下时，NE555的3引脚输出方波，3脚与单片机相接，可通过程序测出其频率，进而求出C x 的值，显示在1602液晶屏上。