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简易数字式电阻、电容测量仪设计

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1.2 总体方案设计
通过对方案的比较，利用LRC数字电桥与单片机结合实现电阻、电容测试仪更为简便可行，节约成本。

所以，本文选定以单片机为核心来实现对电阻、电容测量的设计。

本系统包括硬件设计和软件设计两部分内容。

硬件设计主要分为七部分：第一部分采用AMS1117芯片制作的电源，输出稳定的3.3V电压。

第二部分为ICL8038芯片产生正弦波。

第三部分用RC和RL电路实现LRC数字电桥的功能。

第四部分是对正弦波进行精密滤波的功能。

第五部分利用MSP430F149单片机自带的AD实现模拟信号转换为数字信号的功能。

第六部分为MSP430F149单片机接收转换后的数字信号并做相应的处理，根据按键状态控制测量的类型和单位。

第七部分为测量结果显示部分，采用的是128*64液晶显示器。

软件由4 部分组成：
(1) 控制测量程序,单片机控制测量程序不仅担负着量程的识别与转换,而且还负责数据的修正和传输;因此主控制器的工作状态直接决定着整个测量系统能否正常工作,所以控制测量程序对整个测量来说至关重要;
(2) 按键处理程序，根据按键的状态做相应的功能设置;
(3) 电阻电容计算程序,单片机根据A/ D 转换得到的电压值计算出电阻或
者电容值;
(4) 液晶模块显示程序。

本系统的程序框图如图2 所示。

图2 程序框图
3.设计方案
系统硬件总体框图如下：
3.1电源模块
输入的外部电源首先经过桥式整流、滤波电路滤波，再经过AMS1117芯片稳压成3.3V的直流电压，向MSP430F149主控制器供电。

3.2信号产生模块
标准正弦波是保证测量仪的重要条件，特别是在测量电抗元件电容时，正弦波的失真将产生难以修正的错误，直接影响测量精度，因此在该测量仪中为保证测量精度，采用了ICL8038芯片产生正弦波。

ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制作成的单片集成电路芯片，电源电压范围宽、稳定度高、易用等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可产生多种频率正弦波，其函数波形的频率受内部或外部电压控制。

3.3整流滤波模块
整流滤波模块采用LM324的集成运放和LC 电路对LRC 测试模块产生的信号进行整流滤波，因为测试模块产生的信号是正弦波，而AD 采样没办法采集负信号，所以要通过整流滤波给后面的AD 采样。

因为整流滤波是高阻输入，但也不是无穷大，所以在做测试模块时，分压电阻最好小于100K 。

3.4 AD 采样模块
本模块利用MSP430F149单片机自带的AD 转换功能把整流滤波后的模拟信号转换为单片机能够处理的数字信号，并传送给处理器。

3.5主控制模块
本模块采用低功耗的MSP430F149微处理器控制AD 装换，并对转换结果数据进行接收和处理；通过按键控制测量的类型和单位。

3.6 显示模块
通过LCD 驱动程序对MSP430F149处理后的结果数据进行稳定显示，在测试期间显示能够保持稳定状态，当离开测试能够迅速归零
4理论分析与计算
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R X 与标准电阻R 1的串联电路中加一电流I 。

这样R X 和R 1上
将得到电压V X 和，则测量电阻为： R X ＝Ｒ１（ＶＸ／Ｖ１） (1)
在设计中，我们采用了与测量电阻相同的测量方法——电压相除法来测量电容。

由于电容属电抗元件，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w 的交流信号的作用下，电容获得的电压为：
x cx jwC I U /
=
（2）
x C 为待测电容。

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，且与电阻测量公用一套标准电阻。

所以有：
1R I U RI =
（3）
经过计算可得：
cx RI x U wR U C 1/=
（4）
其中的模值。

由公式其中RI U 、Cx U 和Lx U 分别为RI U 、Cx U 和Lx U
的模值，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了高精度的ICL8038芯片产生正弦波，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。

此外，本设计中还采用了运算放大器补偿实现无失真AC-DC 的转换，以确保测量精度。

5.系统硬件设计 5.1 电源电路
MSP430F149微处理器需要3.3V
电压供电，但是外部输入的电压通常
不是3.3V的电压源，所以需要设计
电路把外部输入电压转换为稳定的
3.3V电压，如图3所示，采用的是
AMS1117芯片，可以输出3.3V电压，
然后经过滤波输出稳定的3.3V供给
MSP430F149。

图4 稳压3.3V产生电路
5．2LRC测量电路
如图4所示，LRC各元件的测量
是通过基本的RR电路，RL电路和 RC
电路来进行的。

当探针的两端接电阻
元件时，此电路就组成的是基本的RR
电路；当探针的两端接电容元件时，
此电路就组成的是基本的RC电路。

输入的正弦波可以接频率为100HZ、
1KZ和10KHZ。

5.3整流滤波电路
此电路采用LM324的集成运放和
LC电路对LRC测试模块产生的信号进
行整流滤波。

因为测试电路产生的信
号是正弦波，而AD采样没办法采集
负信号，所以要通过电路整流滤波给
后面的AD采样，电路图如图5示。

图5 整流滤波电路
6、系统软件设计
6.1控制测量程序模块控制测量流程图如图6所示。

图6 控制测量程序流程图
6.2按键处理程序模块
按键处理程序的主要功能是设置测量的类型和测量的档位，当有按键被按下时就执行相应的按键功能，流程如图7所示。

图7 按键处理程序流程图
7. 系统总结
本系统采用单片机和LRC数字电桥结合的方式实现了一个简易数字式电阻、电容测量仪，到达了系统基本要求。

本仪器利用单片机技术实现了电感电容测量的智能化设计,而且系统性能稳定,测量精度较高,相对误差小于1 % ,操作简单,具有较强的实用性。

当然本系统还存在着许多需要改进的地方，比如还可以继续提高测量的精度和加大测量的范围。

因为是采用单片机实现的，利用其可以编程的特性，使测量的值结合一些数据处理方式使测量更加接近真实值。

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电容电阻电感测量仪设计报告

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简易数字式电阻、电感和电容测量仪摘要本系统主控制部分采用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149。

以自制电源作为LRC测量模块和各个主要控制芯片的输入电源，测量原理是通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的引起的频率变化，利用频率与电阻、电容、电感的函数关系推算出电阻值、电容值或者电感值。

测量的原理是LM311组成的LC震荡器的震荡回路的频率由单片机采样，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感值，以及由NE555多谐振荡电路实现对电阻的测量。

软件设计部分使用C语言编程编写了包括控制测量程、按键处理、电阻电感电容计算、液晶显示程序。

利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，测量结果采用12864液晶模块实时显示。

关键词： MSP430F149、NE555芯片、LRC测量、12864液晶目录1 系统总体方案设计 (1)1.1系统方案选择 (1)1.2系统软硬件总体设计 (1)1.2.1硬件部分 (1)1.2.2软件部分 (2)2系统模块设计 (3)2.1硬件模块设计 (3)2.1.1电感电容测量模块 (3)2.1.2电阻测量模块 (4)2.1.3主控制模块 (5)2.1.4 AD采样模块 (5)2.1.5 液晶显示模块 (5)2.2软件模块设计 (5)2.2.1 控制测量程序模块 (5)2.2.2按键处理程序模块 (6)2.2.3电阻电感电容计算程序 (7)2.2.4液晶显示程序模块 (7)3系统测试 (8)3.1测试原理 (8)3.2测试方法 (8)3.3测试结果 (8)3.4测试分析 (9)4系统总结 (9)参考文献： (10)1 系统总体方案设计1.1系统方案选择方案一.基于模拟电路的测量仪利用模拟电路，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，电感可用时间常数法和同步分离法等，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。

电阻电感电容测量仪报告

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电阻电感电容测试仪的设计与制作论文编号B甲1301参赛题目电阻电感电容测试仪的设计与制作参赛学校山东理工大学学院电气与电子工程指导老师李震梅唐诗参赛队员姓名吴硕刚王鹿鹿张兵联系方式电阻电容电感测试仪的设计与制作摘要：本文设计了一种基于单片机的数字式RCL自动测量仪。

该系统由STC89C52、DDS、自校准电路、分压及R运算电路、频率测量及控制电路、高精度交流/有效值转换电路、DAC、译码控制电路、液晶显示电路等构成，采用AD9850产生高精度的正弦波信号,采用电压比例算法推算出电阻、电容值或者电感值。

测量电路由八级标准电阻、继电器和NEC5532组成，能自动选择相应的标准电阻挡级及标准信号源的频率，完成量程的自动转换。

用单片机控制测量和计算结果,运用自校准电路提高测量精度,采用1602液晶模块实时显示数值。

实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高，超过设计要求。

关键词: STC89C52,测量，DDS，显示，频率The Design and Manufacture of Resistance Capacitance & InductanceTest InstrumentThis paper presents a Digital Automatic RCL Meter based on MCU. This system consists of STC89C52, DDS, Self-calibration circuit, V oltage divider and RCL operation circuit, Frequency measurement and control circuit, High Precision AC / RMS conversion circuit, DAC, Decoding control circuit, and LCD display circuit. The high-precision sine wave signal was produced by AD9850, The resistance, capacitance and inductance can be calculated by voltage ratio algorithmThe measurement circuit consists of eight standard resistance, relays and NEC5532. It can automatically select the appropriate level of resistance and frequency of signal source, fulfill the automatic switch of measurement range.The measurement and calculation were controlled by chip microcomputer.The self-calibration circuit was used to improve the measurement accuracy. The real-time values were displayed by 1602 LCD module.The experimental results show that the performance of the system is stable with high accuracy; the capacity of the system is over the design requirements.Keywords: S TC89C52, measurement, DDS, dislay, frequency前言电阻、电容、电感精确测量仪是实验室及工程中经常遇到的常用仪器。

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计

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简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。

本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。

利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。

测量结果采用12864液晶模块实时显示。

实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。

关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量一、设计内容及功能1.1设计内容设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示：1.2 具体要求1. 测量范围（1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。

（2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。

2. 测量精度（1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。

（2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。

3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。

4. 自制电源5. 使用按键来设置测量的种类和单位1.3系统功能1. 基本完成以上具体要求2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试3. 采用液晶显示器显示测量结果二、系统方案设计与选择电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、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。

数字式电容测量仪的设计与制作报告

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数字式电容测量仪的设计与制作摘要: 针对现有的电容测量仪器量程不高且精度有限问题，使用AT89C51 单片机NE555 单稳态电路及LED 数码显示，通过程序设计，实现了一种直观经济的电容测试仪实验表明，该仪器提高了电容量程和测量精度，性能稳定可靠，可广泛应用于电容等电子元器件检测之中。

关键词: 电容测试仪; 单片机; 量程; 精度1．引言电容容量是电学理论分析与电路设计中的重要参数。

电容容量测量的主要方法有电桥平衡法、谐振频率测量法或脉冲宽度测量法等等。

交流电桥虽然测量准确，但存在笨重、操作繁琐、不能自动测量的缺陷。

目前一般的数字万用表测量电容的最大值仅为20 F，且测量精度有限，遇到要测量较大的电容时往往无能为力随着单片机性能的不断提高，将其应用于对电容的测量中具有方便直观经济的优点，并可以进行软件校准，减少测量误差( 一般能够精确在0.5% 左右) 同时，通过对LED 数码显示管或LCD 液晶的合理使用还可使检测人员能够更直观地读取电容数值。

2．设计要求与方案论证2.1设计要求1、基本部分(1) 自制稳压电源、绿色发光管指示接通电源，正常工作。

(2) 被测电容的容量在0.01μF至200μF范围内(3) 能够根据测量电容的大小自动转换合适量程。

(4) 用4个数码管或液晶显示测量结果，测量误差小于10%。

(5) 当电容值超出上述范围时测量仪溢出报警，黄色发光管LED点亮。

(6) 当电容短路时测量仪发出声光报警，红色发光管LED点亮。

2、发挥部分(1)被测电容的容量扩大到1000PF至1000μF范围内。

(2) 测量误差小于10%。

2.2方案设计根据设计要求，系统可以分为测量电路、通道选择和控制电路三大部分, 如图2-1 所示。

2-1 系统硬件结构框图2.2.1测量电路方案方案一测量电路的核心是由555 定时器构成的多谐振荡器, 将电容的大小转换成频率的大小，然后使用单片机计数后再运算求出电容值。