基于单片机控制的智能电阻电容在线测试仪

基于单片机的简易自动电阻测试仪【摘要】设计了一种具有自动电阻筛选测试仪，选用低功耗单片机C8051F005、多路开关CD4051、步进电机驱动芯片TA8435、LCD LM9033液晶显示器等器件。

利用多路开关实现量程自动切换，测量量程为100Ω、1KΩ、10KΩ、10MΩ四档，测量精度为1%。

用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选误差值，测量时能在液晶显示器上显示出被测电阻的阻值以及被测电阻是否符合筛选要求，在自动测量时，液晶显示器能显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线。

所有电路结构简单，所选器件价格便宜，并给出了测试结果。

测试结果表明，该电阻测试仪在自动电阻筛选和自动测量等方面具有较好的指标、较高的实用性。

【关键词】电阻测量；C8051F005单片机；量程自动转换1.理论分析与计算1.1 电阻测量原理利用串联分压原理测量电阻阻值，原理如图1所示。

图中在被测电阻上接入恒流源，该恒流源电压由单片机提供，读取被测电阻上的压降，经放大器放大转换为0～10V直流电压，然后送入单片机中，在单片机中进行模数转换后，通过算法处理后经液晶显示器直接显示电阻阻值。

1.2 自动量程转换和筛选功能利用模拟开关切换档位，如图2所示，模拟开关的切换受单片机的控制。

被测电阻RX接入测试电路后，由单片机通过指令设置模拟开关某一路与RX导通，同时单片机输出恒流源电压接在RX上端节点5上，模拟开关内阻设为R0，根据安培定理，U=IR，即I=U/R。

在串联电路中，电流相等，则有(U5-U1)/RX=U0/R1,U5由单片机输出，U1和U0的值经过放大电路后进入单片机中的模数转换电路，经过模数转换后，单片机通过程序计算出RX的值，如果RX的值与某一路R(R1、R2、R3或者R4)档位接近，则直接在液晶显示器上显示RX的值；假如计算出的RX与此时的这一路R档位值相差比较大，则单片机输出命令字切换模拟开关的档位，再重新开始测试；如此循环，直到被测电阻阻值的某一路R档位接近时，在液晶显示器上显示RX的阻值。

1 前言1.1 设计的背景及意义目前，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。

因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。

通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。

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。

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。

随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。

电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。

由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。

是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。

1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，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。

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。

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。

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。

随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。

电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。

目录摘要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。

因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。

在系统硬件设计中，以MCS-51单片机为核心的电阻、电容、电感测试仪，将电阻，电容，电感，使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。

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，将振荡频率送入STC89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出被测参数。

在系统的软件设计是以Keil51为平台，使用C语言编程编写了系统应用软件；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。

最后，实际制作了一台样机，在实验室里进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。

关键词：单片机，555多谐振荡电路，LCD显示模块，电容三点式振荡I目录1 前言 (4)1.1设计的背景及意义 (4)1.2电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 (4)1.3本设计所做的工作 (6)1.4本论文的结构安排 (6)2 电阻、电容、电感测试仪的系统设计 (7)2.1电阻、电容、电感测试仪设计方案比较 (7)2.2系统的原理框图 (8)3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 (10)3.1MCS-51单片机电路的设计 (10)3.2显示电路与按键电路的设计 (11)3.3测量电阻、电容电路的设计 (14)3.3.1 555定时器简介 (14)3.3.2 测量电阻电路的设计 (17)3.3.3 测量电容电路的设计 (18)3.4测量电感电路的设计及仿真 (19)3.4.1 测量电感电路的设计 (19)3.4.2 测量电感电路的仿真.................................................................................3.5多路选择开关电路的设计 (20)4 电阻、电容、电感测试仪的软件设计 (22)4.1I/O口的分配 (22)4.2主程序流程图 (22)4.3频率参数计算的原理 (24)5 PCB板的设计与系统的调试 (26)5.1PROTEL99SE的介绍与PCB板的设计 (26)5.2系统调试与系统测试 (27)5.2.1 系统软件调试 (27)5.2.2 系统硬件调试 (28)5.2.3 系统测试 (28)6 结论与展望 (30)致谢 (31)目录参考文献 (32)附录 (33)附录一系统原理图及PCB (33)附录二源程序 (33)III1 前言1.1 设计的背景及意义目前，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。

基于单片机的电阻电容测量仪【摘要】本文将介绍一种由PIC单片机控制的电阻电容在线测量仪的工作原理、设计思想、及其硬件电路和软件程序。

本电阻电容测量仪以正交采样理论为基础，应用单片机分别对待测器件和基准电阻的测量信号进行瞬时正交采样，然后将采样得到的四个数据在单片机内部进行运算得出结果。

根据结果仪器可智能的判断出待测元件是电阻、还是电容，并自动选择合适的量程进行测量。

【关键词】正交采样；智能识别；在线测量；量程自动转换1.引言在对电子元器件使用时，必须首先了解它的参数，电阻有阻值、电容有容值。

这就要求能够对元器件的参数进行精确的测量。

电阻的阻值相对比较容易测量，用伏—安法就可以精确的测量出来。

但是对电容的测量就比较麻烦了，最初人们还是通过万用表来对电容值进行估算，这种方法不但麻烦而且测量精度也比较低。

随着微电子技术、计算机技术、软件技术的快速发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现。

人们对仪器的要求也在逐渐提高，本文设计了一款更智能化、体积更小、功能强大的便携式RC测量仪。

2.硬件电路设计与实现总体硬件电路主要包括四部分：正弦信号电路、前端控制电路、单片机控制电路、LCD显示电路。

2.1 主控芯片本系统采用PIC16F877单片机作为控制核心，PIC16F877单片机是PIC系列单片机的中级产品，采用RISC指令系统，一共只有35条单字指令，简单易用；工作速度快，可接收DC-20MHz时钟输入，指令周期可达到200ns；存贮空间大，具有高达8K字的FLASH程序存储器和368字节的数据存储器。

除此之外，它具有14个内部/外部中断源和8级硬件堆栈，便于编程；带有片内RC振荡器的监视定时器，保证其可靠工作；可根据不同需要选择不同的振荡器工作方式以减小功耗，同时在保持低价的前提下增加了A/D、内部EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、SP1接口、异步串行通信（USART）接口、模拟电压比较器、LCD驱动等许多功能。