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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。
电阻电容电感基本知识及检测⽅法常⽤电⼦元器件(电阻.电容,电感)检测⽅法与经验元器件的检测是家电维修的⼀项基本功，如何准确有效地检测元器件的相关参数，判断元器件的是否正常，不是⼀件千篇⼀律的事，必须根据不同的元器件采⽤不同的⽅法，从⽽判断元器件的正常与否。
特别对初学者来说，熟练掌握常⽤元器件的检测⽅法和经验很有必要，以下对常⽤电⼦元器件的检测经验和⽅法进⾏介绍供对考。
⼀、电阻器的检测⽅法与经验：1 固定电阻器的检测。
A 将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提⾼测量精度，应根据被测电阻标称值的⼤⼩来选择量程。
由于欧姆挡刻度的⾮线性关系，它的中间⼀段分度较为精细，因此应使指针指⽰值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。
如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。
B 注意：测试时，特别是在测⼏⼗kΩ以上阻值的电阻时，⼿不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，⾄少要焊开⼀个头，以免电路中的其他元件对测试产⽣影响，造成测量误差；⾊环电阻的阻值虽然能以⾊环标志来确定，但在使⽤时最好还是⽤万⽤表测试⼀下其实际阻值。
2 ⽔泥电阻的检测。
检测⽔泥电阻的⽅法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。
3 熔断电阻器的检测。
在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验作出判断：若发现熔断电阻器表⾯发⿊或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表⾯⽆任何痕迹⽽开路，则表明流过的电流刚好等于或稍⼤于其额定熔断值。
对于表⾯⽆任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万⽤表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器⼀端从电路上焊下。
若测得的阻值为⽆穷⼤，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使⽤。
基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务，特别是在嵌入式系统和传感器应用中。
以下是简要的介绍，具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。
1. 电阻测量：使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路，然后使用模拟输入通道或模数转换器（ADC）来测量分压后的电压。
基本步骤如下：•构建电压分压电路，将待测电阻与已知电阻串联。
•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。
•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。
2. 电容测量：电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。
具体步骤如下：•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。
•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。
•通过时间常数和电阻值计算电容值。
3. 电感测量：电感测量一般使用LC振荡电路来实现。
具体步骤如下：•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。
•通过单片机的定时器来测量振荡周期。
•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。
注意事项：1.校准：对于精度要求较高的测量，建议在使用前进行校准。
2.信噪比：在测量中要注意信号质量和干扰，尤其是在电容和电感的测量中。
3.电源电压：确保单片机和测量电路的供电电压稳定。
4.选择合适的元件值：为了提高测量的精度，选择合适的已知电阻、电容和电感值。
5.滤波：可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。
这仅仅是一个简要的概述，具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。
在设计时，请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。
电阻＼电容和电感简易测量方法一、系统原理与结构系统框图结构如图1所示。
由单片机选择通道，向模拟开关送两位地址信号，取得振荡频率，然后根据所测频率判断是否转换量程，或是把数据进行处理后，送数码管显示相应的参数值。
二、测量Rx的Rc的振荡电路如图2所示，它是一个由555电路构成的我谐振荡器电路。
其振荡周期为：T=T1+T2=（In2）（R4+2Rx）C8，故此：Rx=1/[(21n2)C8f]-R4/2为使振荡频率保持在10Hz～100kHz频段（单片机计数的高精度范围），需选择合适的C8和R4值，同时要求电阻功耗不能太大。
在第一个量程选择：R4=200Ω，C8=0.22μF；第二个量程选择：R4=20Ω，C8=1000pF。
这样在第一量程中，Rx=100Ω时（下限）f=16.4kHz。
因为RC振荡的稳定度可达10-3，而单牌机频率最多误差一个脉中，所以由单片机测量频率值引起的误差在1%以睛。
量程转换原理为：单片机在第一个频率的记录中发现频率过小，即通过继电器转换量程。
再测频率，计算出Rx值。
在电路中采用了稳定性良好的独石电容，所以被测电阻的精度可达1%。
三、测量Cx的RC振荡电路测量Cx的RC振荡电路与测量Rx的振荡电路完全一样，若将图2中的R4的Rx换成R1、R2。
C8换成Cx，且R1=R2，则f=1/[3(1n2)R1Cx]。
两量程中的取值分别为：第一量程R1=R2=510Ω；第二量程：且R1=R2=10Ω。
这样取值使电容挡的测量范围很宽。
在电路中采用精密的金属膜电阻，其值的变化能够满足1%左右的精度，使得电容的精度也可以做得较高。
四、测量Lx的电容三点式振荡电路如图3所示，在电容三点式振荡器中，C1、C2分别采用1000pF和2200pF 的独石电容，其电容值远远大于晶体管极间电容，所以极间电容可以忽略。
根据振荡频率公式，对于10μH的电厂其频率约等于1.92MHz。
由于单片机采用6MHZ 晶振，最快只能计几百kHz的频率，因为在测电感这一挡时，只能用分频器分频后送单片计数。
测量电容电感的方法测量电容和电感是电路测试和电子工程中常见的任务。
下面将介绍几种测量电容和电感的方法。
一、测量电容的方法：1. 直流法：使用直流电源和电压表测量电容。
连接直流电源正极至电容一极，再将电容的另一极接地，最后使用电压表测量电容两极间的电压。
然后根据充电公式Q = C ×V，其中Q 为电荷量，C 为电容，V 为电压，可以计算出电容的数值。
2. 交流法：使用交流电源和示波器来测量电容。
将交流电源接入电容，然后将示波器连接到电容上。
通过测量电容上的电压和电流的相位差，可以计算出电容的数值。
一种常见的交流法是使用RC串联电路，通过测量电压和电流之间的相位差来计算电容。
3. 桥路法：使用电容桥来测量电容。
电容桥是一种能够测量电容的电路，它的原理是通过调节电容的两个分支上的电阻来平衡电桥电路，使得电桥两侧电压为零。
然后通过调节电容的代表值来测量所需电容的数值。
电容桥可以是无源电容桥或有源电容桥。
二、测量电感的方法：1. 直流法：使用直流电源和电流表测量电感。
将直流电源连接到电感线圈，然后将电流表连接到电感两端，通过测量电流和电压之间的比值，可以计算出电感的数值。
根据直流电感计算公式L = ΔΦ/ ΔI，其中L 为电感，ΔΦ为磁通量的变化量，ΔI 为电流的变化量。
2. 交流法：使用交流电源和示波器来测量电感。
将交流电源接入电感线圈，然后将示波器连接到电感上。
通过测量电感上的电压和电流的相位差，可以计算出电感的数值。
一种常见的交流法是使用RL串联电路，通过测量电压和电流之间的相位差来计算电感。
3. 桥路法：使用电感桥来测量电感。
电感桥是一种能够测量电感的电路，它的原理类似于电容桥。
通过调节电感的两个分支上的电阻来平衡电桥电路，使得电桥两侧电压为零。
然后通过调节电感的代表值来测量所需电感的数值。
电感桥可以是无源电感桥或有源电感桥。
总结：测量电容和电感的方法主要有直流法、交流法和桥路法。
直流法是通过测量电容或电感上电流和电压之间的关系来计算其数值。
简易电阻、电容和电感测试仪1.1 基本设计要求（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1.2 设计要求发挥部分（1）扩大测量范围；（2）提高测量精度；（3）测量量程自动转化。
摘要：本系统是依赖单片机MSP430建立的的，本系统利用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振荡转化为频率，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。
容易构成何种规模的应用系统，且应用系统较高的软、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。
关键词：430单片机，555多谐振荡电路，，电容三点式振荡一、系统方案电阻测量方案：555RC多谐振荡。
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，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，再交由单片机处理。
综合比较，本设计采用方案三，采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。
电容测量方案：555RC多谐振荡同样利用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容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，能够较好满足题目的要求。
采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。
电感测量方案：电容三点式采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。
电阻电容电感的认识与检测实验报告 -回复一、实验目的：1. 了解电阻、电容和电感的基本概念和特性；2. 掌握电阻、电容和电感的温度特性；3. 学会使用万用表和示波器检测电阻、电容和电感的性质。
二、实验器材：1. 电阻：选择几个不同阻值的电阻；2. 电容：选择几个不同容值的电容；3. 电感：选择几个不同电感值的电感；4. 万用表；5. 示波器；6. 直流电源；7. 接线板等。
三、实验步骤：1. 实验1：电阻测量(1) 用万用表测量所给电阻的阻值；(2) 测量不同电阻材料（如铜线、铁丝等）对电阻值的影响；(3) 测量温度对电阻值的影响。
2. 实验2：电容测量(1) 使用万用表测量所给电容的容值；(2) 建立一个简单的电容电路，用示波器观察电容充电和放电过程。
3. 实验3：电感测量(1) 使用万用表测量所给电感的电感值；(2) 建立一个简单的电感电路，用示波器观察电感的响应信号。
四、实验结果与分析：1. 实验1：电阻测量(1) 通过万用表测量出的电阻值应该与电阻上标注的阻值相近；(2) 不同电阻材料的电阻值可能会有差异，铜线的电阻值相对较小，铁丝的电阻值相对较大；(3) 随着温度的升高，电阻值可能会增大或减小，观察温度-电阻曲线的特性。
2. 实验2：电容测量(1) 通过万用表测量电容的容值应与实际容值相近；(2) 使用示波器观察电容充电和放电过程，对充电时间常数和放电时间常数进行分析。
3. 实验3：电感测量(1) 通过万用表测量电感的电感值应与实际电感相近；(2) 使用示波器观察电感响应信号，了解电感的特性。
五、实验结论：1. 电阻是阻碍电流通过的元件，通过测量其阻值可以了解其阻碍电流的大小；2. 电容是储存电荷的元件，通过测量其容值可以了解其储存电荷的能力；3. 电感是储存磁能的元件，通过测量其电感值可以了解其储存磁能的大小；4. 温度对电阻值的影响可能会使电阻值发生变化，不同材料的电阻值也会有所差异。
简易的测量电阻电容电感摘要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要由模拟测量和1602液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读取频率，经过程序处理转化，再通过1602液晶显示。
由于系统处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内。
关键词：电阻电容电感测量仪，1602显示，555定时器，电容三点式目录1. 系统设计 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 方案比较 (2)1.2.1 电阻测量方案 (2)1.2.2 电容测量方案 (4)1.2.3电感测量方案 (5)1.2.4显示电路方案 (6)1.3 方案论证 (6)1.3.1 总体思路 (6)1.3.2 设计方案 (7)2. 单元电路设计 (7)2.1 电阻测量电路 (7)2.2 电容测量电路 (8)2.3 电感测量电路 (9)2.4 1602显示电路 (10)3. 软件设计 (11)4. 系统测试 (11)4.1 测试仪器与设备 (11)4.2 指标测试 (12)5 结论 (13)参考文献 (13)附录1、元器件明细表...............................................................= (13)附录2：程序清单 (13)1. 系统设计1.1 设计要求设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪1. 测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
2. 测量精度：±5% 。
3. 带有显示部分。
1.2 方案比较1.2.1 电阻测量方案相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。
方案一：串联分压原理VRx R0图1串联电路原理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。
通过测量Rx和R0上的电压。
由公式Rx=Ux/(U0/R0)方案二：利用直流电桥平衡原理的方案图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。
由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。
方案三：利用555构成单稳态的方案图3 555定时器构成单稳态根据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。
由f=1/ [(R1+2R2)*C*In2]得到公式：R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)-R1]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。
1.2.2 电容测量方案方案一：直接通过串联路原理。
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：交流电桥平衡原理（原理图同图2）通过调节Z1,Z2使电桥平衡。
这时电表的毒水为零。
通过读取Z1,Z2，Zn的值，即可得到被测电容的值。
方案三：555构成单稳态原理根据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容值。
由f=1/ [(R1+2R2)*C*In2]得到公式：Cx=1/ [c*Ln2 (R1+2*R2)]本设计采用方案三。
1.2.3电感测量方案方案一交流电桥测量（原理同电容测量）方案二电容三点式构成正弦波原理图3 电容三点式根据电容三点式公式LCC*21C2*C1210f+=π从而可得电感的计算公式()21C2*C1212CCfL+=π方案三谐振法测量图4 谐振法测量1.2.4 显示方案方案一：采用点阵式液晶显示器（LCD）显示。
方案二：采用发光二极管（LED）显示。
由于led只能显示简单的数字与简单的特殊字符，基于本设计题目要求，需要显示的测量量多，而且测量的量程范围大，明显led无法方便明了的显示，所以本设计采用的是lcd1602液晶显示，1602具有低功耗节能的作用，而且能够更好的显示出我们所需要的测量显示。
1.3 方案论证1.3.1 总体思路本设计是基于单片机A T89S52智能处理，根据单片机的外接按键控制测量电路的选择，通过ne555定时器构成的多谐振荡器和电容反馈式三点式构成的振荡电路长生的一定频率的波。
再通过单片机的I/O口对高低电平的捕获读出频率，再通过程序算法处理换算成电阻电容电感的值，然后再通过单片机送给1602液晶显示。
RLC简易测量仪设计的关键问题是：如何完成RLC的测量。
RLC简易测量仪设计的核心问题是：如何产生转化电路输出频率。
1.3.2 设计方案系统方框图如图5所示。
图5 系统方框总图2. 单元电路设计简易电阻电容电感测量仪功能：测量并显示被测电阻电容电感的值。
简易电阻电容电感测量仪所需器件：ne555定时器，8015三极管，1602液晶显示，单片机AT89S52。
被测量RLC 电路频率f 单片机显示RLC图6 测量原理框图2.1 电阻测量电路电阻的测量采用“脉冲计数法”，如下图所示由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。
555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1得出：即：电路分为2档:1.100≤Rx<1000欧姆：IOA5设置为高电平输出，IOA7设为低电平输出；R2=200欧姆；C2=0.22uF；Rx=(6.56*(1e+6))/(2* fx)-330/2对应的频率范围为： 2.8K≤fx <16K2.1000≤Rx<1M欧姆：IOA6设置为高电平输出，IOA8设为低电平输出。
R1=20k欧姆；C1=103PF；Rx =(1.443*(1e+8))/(2* fx)-(1e+4)图7 电阻测量电路2.2电容测量电路电容的测量同样采用“脉冲计数法”，如下图所示由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电容的大小。
555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：T=t1+t2=（ln2）（R1+R2）*Cx+（ln2）R2*Cx我们设置R1=R2;得出：即：电路分为2档:R1＝510K欧姆：IOA10设置为高电平输出；R4=R6；Cx= (0.94*(1e+6))/ fx;对应的频率范围为：9.4K≤fx <0.94KR1＝100K欧姆：IOA9设置为高电平输出；R5=R6；Cx =(4.81*(1e+6))/ fx;对应的频率范围为：480Hz≤fx <4.8K图8 电容测量电路2.3 电感测量电路电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。
三点式电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时的三点式电路，成为电容三点式电路。
得出：即：Lx=(38*(1e+6))/ f02图9 电感测量电路2.4 液晶显示电路3. 软件设计3.1 程序流程4. 系统测试4.1 测试仪器与设备测试用仪器与设备如下：双通道示波器，数字示波器，万用表，单片机最小系统，函数信号发生器proteus仿真软件，keil单片机编程软件，multisim仿真软件。
4.2 指标测试首先按照电路图连接好电路，首先选择好测量电阻电路：1、调节滑动变阻器，测量不同阻值的电阻产生的多谐振荡脉冲波的频率。
将结果记录下表1中。
表 12、替换不同电容，测量不同电容产生的多谐振荡脉冲波的频率。
将结果记录表2中。
3、替换不同电感，测量不同电感产生的震荡波的频率。
将结果记录表3中。
4、利用函数信号发生器产生一定频率有效值为4V的正弦波输入单片机，按键测试液晶显示的数值，并记录表中。
5、各分立电路级联测试，测量电阻电容电感时直接在液晶上分别显示设计装置得到的电阻电容电感的值。
5 结论经过团队的几天的不懈努力，终于将电阻电容电感简易测量仪制作完成，本设计完成了设计要求基本部分的全部要求，发挥部分大部分要求。
整个装置电路简单，测量可靠，稳定性好，使用继电器控制开关实现一定智能化，使用液晶显示，使显示更加明朗清晰。
参考文献：[4]童诗白，华成英，模拟电子技术基础.高等教育出版社。
2006.5第四版[5]阎石，数字电子技术基础. 高等教育出版社2006.5 第五版附录:附录1.主要元器件清单附录2：程序清单#include <reg52.h>#include "1602.h"#define DataPort P0#define ADCPort P2#define uchar unsigned charsbit button_r=P1^0;sbit button_c=P1^1;sbit button_l=P1^2;sbit button_q=P1^3;sbit UP=P2^0;sbit LED_R=P1^4;sbit LED_C=P1^5;sbit LED_L=P1^6;sbit LED_Q=P1^7;sbit RS=P3^0;sbit RW=P3^1;sbit EN=P3^2;sbit START=P3^7;unsigned char func;unsigned long int R,C,L,f,y;uchar i=0;uchar aa,bb,cc;//uchar code aa[5]="free";uchar code meun[2][16]={" is: ","00000000 "}; uchar code m[10]="0123456789";unsigned char T0count;unsigned char timecount;bit flag;void pinlv();void Intar_T0T1(void){flag=0;timecount=0;T0count=0;TH0=0;TL0=0;TR0=1;TR1=1;}void delay1(void){int i;for(i=80;i>0;i--);}void delay_ms(uchar t){unsigned char i;while(t--)for(i=0;i<120;i++);}void WriteData(uchar dat){EN=0;RS=0; //********RS寄存器选择输入端，当RS=0；当进行写模块操作，指向指令寄存器。
