简易电阻、电容和电感测试仪设计原理

竞赛题目：简易电阻、电容和电感测量仪2012年4月10日简易电阻、电容和电感测量仪摘要：本系统是以STM32为控制系统的简易数字式电阻、电容和电感测量仪。

系统利用半桥测量RLC的原理，设计了由信号产生电路、半桥电路、信号放大电路、真有效值测量电路、相位检测电路构成的系统。

电阻、电容和电感的信息通过半桥电路变成电信号，由放大电路和检测电路变换为可测量量，由控制系统计算得到元器件信息。

整个系统可以实现电阻、电容和电感的测量。

关键词：RLC测量仪半桥电路真有效值测量相位检测STM321.绪论现今的万用表可以测量交流电压，交流电流，直流电压，直流电流，电阻，二极管正向压降，晶体管共发射极电流放大系数，有一些还能测试电容量，电导，温度等，但是对于电感量却不能直接测出，也不能够免掉在不同测量量之间切换的麻烦。

在模拟电子技术中，最基本的元器件莫过于电阻、电容和电感，如何准确、快速的测出这三者各项系数对于快速选择元器件和设计和搭建电路至关重要。

本组成员通过参看国内外万用表数据资料，了解其工作原理，并借鉴有关RLC测量的方法，通过对比谐振法和电桥法，并根据客观条件，选用了一种既能够较准确的测量各项参数，又符合实际条件的方法——电桥法。

2.方案论证总体方案题目要求系统能对电阻、电容、电感测量，测量范围：电阻100Ω~1MΩ；电感100Pf~10000pF；电感100uH~10mH；测量精度为±10%。

方案一：运用谐振法，利用不同的频率使RLC电路产生谐振，从而测量出R、L、C参数。

利用信号源产生两种不同分辨率、两种不同频率范围的纯正弦波信号；经宽带稳压放大电路放大，形成检测电路需要的10V 恒压；测试接口电路根据测试参数自动切换量程；通过A/D 转换芯片检测接口电路中电容两端电压，经MCU 处理；MCU 根据谐振时，电容两端电压最大原理判断电路是否处于谐振，在谐振时，多次重复测量相关参数以减少随机误差，最后将计算结果显示。

课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计初始条件：LM317 LM337NE555 NE5532STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶要求完成的主要任务:1、测量围：电阻 100Ω-1MΩ；电容 100pF-10000pF；电感 100μH-10mH。

2、测量精度：5%。

3、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。

时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日目录摘要 (3)ABSTRACT (4)1、绪论 (5)2、电路方案的比较与论证 (5)2.1电阻测量方案 (5)2.2电容测量方案 (7)2.3电感测量方案 (8)3、核心元器件介绍 (10)3.1LM317的介绍 (10)3.2LM337的介绍 (11)3.3NE555的介绍 (11)3.4NE5532的介绍 (13)3.5STC89C52的介绍 (14)3.6TLC549的介绍 (16)3.7ICL7660的介绍 (17)3.81602液晶的介绍 (18)4、单元电路设计 (20)4.1直流稳压电源电路的设计 (21)4.2电源显示电路的设计 (21)4.3电阻测量电路的设计 (22)4.4电容测量电路的设计 (23)4.5电感测量电路的设计 (24)4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (25)5、程序设计 (26)5.1中断程序流程图 (26)5.2主程序流程图 (27)6、仿真结果 (27)6.1电阻测量电路仿真 (27)6.2电容测量电路仿真 (28)6.3电感测量电路仿真 (28)7、调试过程 (29)7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (29)7.2液晶显示电路调试 (29)8、实验数据记录 (30)心得体会 (31)参考文献 (32)附件 (33)附件1：电路图 (33)附件2：元件清单 (34)附件3：程序代码 (35)附件4：实物图 (45)摘要近几年来，电子行业的发展速度相当快，电子行业的公司企业数目也不断增多。

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。

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。