数字式电阻电容测量仪设计实现实验报告

电子电路综合实验

总结报告

题目：数字式电阻电容测量仪设计实现

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题目：数字式电阻电容测量仪设计实现

一、实验目的

1、熟悉振荡电路的设计

2、熟悉单稳态电路的设计

3、熟悉计数器的级联工作原理

4、集成芯片7400、7404的工作原理

5、熟悉数码管显示原理。

二、所用仪器

函数信号发生器、示波器、直流稳压源

三、总体框图设计

四、设计步骤

1、显示电路由数码管静态显示

数码管是由发光二极管组成的。在焊接前应该确定其极性是否与设计相符及检测其完好性。数码管按极性可分为共阳型和共阴型。按显示方式又可分动态显示和静态显示。数码管的极性确定可用5V稳压电源串联300欧姆电阻接触数码管管脚的方式。数码管管脚如下图所示。

2、译码器

4511译码器管脚图及功能表如下图所示。

译码器的主要作用是把输入信号转换成下一级芯片/电路可以处理的信号。

根据4511真值表，其主要功能是把二进制信号转换成相应十进制的显示信号。当LE=0，LT非=1，BL非=1时，转换信号。

3、计数器74HC160

计数器的主要作用是计算输入脉冲的个数。74HC160是边沿触发型。74HC160管脚如下图所示。A、B、C、D是置数输入。

参考电路图：

基准时钟信号为电路提供最小计时单位。此设计中，采用的是皮尔斯晶体振荡电路。皮尔斯电路结构如图所示。二极管用于垫的静电放电。7404是个大增益的放大器。反馈电阻R3大于1M 欧。它使反相器在工作初期处于线形区。 R2作为驱动电位调整之用，可以防止晶振被过分驱动而工作在高次谐波频率上。电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。分压点为参考点，输入和输出是反相的，形成一个正反馈以保证电路持续振荡。

任选一初始时刻，记录下基准周期。稳定后记录下周期，据此计算单稳态阻容参数。 5.

555管脚图及单稳态触发器

单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC 延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态，并在输出端获得一个脉冲宽度为w

t 的矩形波。

在单稳态触发器中，输出的脉冲宽度w

t ，就是暂稳态的维持时间，其长短取决于555外接

电阻电容值。

单稳态触发器脉冲宽度公式: 33

0ln ln RC V V V RC t CC

CC CC w

=--=

6. 负脉冲电路：由开关控制电容的充放电，从而产生尖峰负脉冲。

五、理论计算

经仿真可知基准时钟信号（皮尔斯晶体振荡电路）周期为90ns ，则在测量10pF

时，应使为w t

=900ns,即计数显示10。根据单稳态触发器脉冲宽度计算公式：

上式可得：

R=82k Ω

六、仿真

1.数码管显示电路

ln ln

RC V V V RC t CC

CC CC w =--

2.皮尔斯晶体振荡电路

3.555单稳态触发电路

4.负脉冲电路

七、模块结果

八、调试电路

1.计数显示电路测试

加电前，测试焊接连接的正确及完好性。万用表二极管挡位。

函数信号发生器输出2~5Hz ，送计数，显示数字变化。函数发生器输出12MHz ，观察计数器反映是否正常。

2. 振荡器电路测试

经测试皮尔斯振荡器输出11.0589MHz。

在示波器上看波形,记录频率周期.

3.单稳态电路部分电路测试

实际555单稳态触发器输出波形。

记录下外接电阻值6.7MΩ，电容值:20nF和脉宽tw=144ms。

4. 负脉冲电路测试

实际负脉冲波形如图所示。

负脉冲输出波形

宽度：9ms、峰值：2.32v、下降时间：0ms、上升沿时间：14ms。

九、总结

通过本次实验熟悉了振荡电路的设计、单稳态电路的设计、计数器的级联工作原理、集成芯片7400、7404的工作原理以及数码管显示原理。掌握了电路焊接以及排查短路、断路、虚焊等现象的基本方法。更加娴熟的运用仿真软件以及实验仪器，动手操作能力有了很大提高。

十、误差分析

十一、误差分析555单稳触发器外接电阻：R=6.7MΩ; 外接电容：

C=20nF 测得脉冲宽度：tw=144ms;s理论

根据脉冲宽度计算公式：tw理论值应为147.4ms;s经计算可得：误差ε=[(147.4-144)/147.4]x100%=2.3%

附：

波形：

实验日志：

基于51单片机的数字电容测量仪设计说明

电子系统设计创新与实习报告设计课题基于单片机的电容测量仪设计学院信息科学与工程学生姓名学号专业班级队友指导教师设计时间2014.6.4-2014.7.3

本设计详细介绍了一种基于单片机的数字式电容测量仪设计方案及实现方法。设计的主要方法是采用555芯片构成单稳态触发器,将电容容量转换为脉冲宽度。通过单片机的计时器测量脉宽, 根据已知的R值，通过单片机的运算功能，计算出电容容量,最后，再通过单片机的普通I/O口控制液晶屏显示出电容容量的计算结果。系统的测量范围为10pF~ 500uF, 具有多个量程，可根据用户需要由用户选择，与用户的交互是通过键盘实现，不同量程的实现是通过单片机的I/O口控制继电器的吸合与断开来选择不同的R值，从而实现不同的量程。同时，本设计注重设计方法及流程，首先根据原理设计电路，再通过protues 仿真，利用keil编程，进而借助altium designer 制作PCB，最后到焊接元器件，调试直至成功。

1 系统方案设计 1.1 设计说明及要求 1.1.1 设计说明框图中的外接电容是定时电路中的一部分。当外接电容的容量不同时，与定时电路所对应的时间也有所不同，即C=f(t)，而时间与脉冲数目成正比，脉冲数目可以通过计数译码获得。 1.1.2 设计要求（1）基本要求 ①自制稳压电源。 ②被测电容的容量在10pF至10000μF范围内 ③设计四个的测量量程。 ④显示测量结果，测量误差小于2.5%。数字显示：显示分辨率:每档满量程的0.1%；电容测量：电压可选择5V,25V,50V；为实现该设计，达到相应的设计要求，本次设计中考虑了三种设计方案，三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设计的不同，对于本设计，三种方案均能够实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了基于STC89C52单片机和555芯片构成的单

简易电阻、电容和电感测试仪设计说明

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 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 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)

基于单片机电容测量仪设计

摘要目前，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容的大小。在电子产品的生产和维修中，电容测量这一环节至关重要，因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。本文提出了以MCS-51单片机为控制核心，结合多谐振荡器来实现电容测量的方法。并介绍了测量原理并给出了相应的电路及软件设计。关键词：电容测试仪；单片机；测量

目录 1概述 (1) 1.1 设计目的和意义 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 2 硬件电路设计及其描述 (1) 2.1 设计方案 (1) 2.2 原理框图 (2) 2.3 基于A T89C51电容测量系统硬件设计详细分析 (2) 2.3.1 A T89C51单片机工作电路 (2) 2.3.2 基于A T89C51电容测量系统复位电路 (3) 2.3.3 基于A T89C51电容测量系统时钟电路 (4) 2.3.4 基于A T89C51电容测量系统按键电路 (4) 2.3.5 基于A T89C51电容测量系统555芯片电路 (5) 2.3.6 基于A T89C51电容测量系统显示电路 (6) 2.4 各部分电路连接成整个电路图 (9) 2.5 系统所用元器件 (10) 2.6 PCB制图 (11) 3 软件流程及程序设计 (11) 3.1 系统模块层次结构图 (11) 3.2 程序设计算法设计 (12) 3.3 软件设计流程 (13) 3.4 源程序代码 (13) 4 系统调试及仿真 (17) 5 总结 (16) 5.1 本系统存在的问题及改进措施 (16) 5.2 心得体会 (18) 参考文献 (19)

电阻、电容、电感基础知识

电阻、电容、电感基础知识（一）电阻常用电阻有碳膜电阻、碳质电阻、金属膜电阻、线绕电阻和电位器等。表1是几种常用电阻的结构和特点。图1 电阻的外形电阻种类(电阻结构和特点): 碳膜电阻气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。金属膜电阻在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。碳质电阻把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。

线绕电阻用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。碳膜电位器它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。还有一种直滑式碳膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。线绕电位器用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。大多数电阻上，都标有电阻的数值，这就是电阻的标称阻值。电阻的标称阻值，往往和它的实际阻值不完全相符。有的阻值大一些，有的阻值小一些。电阻的实际阻值和标称阻值的偏差，除以标称阻值所得的百分数，叫做电阻的误差。表2是常用电阻允许误差的等级。表2 常用电阻允许误差的等级国家规定出一系列的阻值作为产品的标准。不同误差等级的电阻有不同数目的标称值。误差越小的电阻，标称值越多。表2是普通电阻的标称阻值系列。表3中的标称值可以乘以10、100、1000、10k;100k;比如1.0这个标称值，就有1.0Ω、10.OΩ、100.OΩ、1.0kΩ、10.0kΩ、100.0kΩ、1.0MΩ;10.0MΩ;

基于单片机电阻电容电感测试仪

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。因为测量电阻，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。在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特征在于，(1>将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计

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：测量对象 LCD显示电阻/电容/电感简易的数字电阻、电容和电感测量仪自制电源 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。在设计前本文对各种方案进行了比较：

简易电阻电容电感测量

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 V Rx 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

电容测试仪的设计

目录 1、设计指标 (3) 2、设计原理 (3) 2.1设计原理框图 (3) 2.2设计方案 (3) 2.3模块介绍 (4) 2.3.1 控制电路 (4) 2.3.2 时钟脉冲发生器 (4) 2.3.3 计数器和显示器 (6) 3、单元电路的设计 (6) 3.1多谐振荡器 (6) 3.2单稳态触发器 (8) 3.3.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9) 3.3.2直流稳压电源的原理框图分析 (9) 3.3.3直流稳压电源特点 (10) 4、设计制作过程及整体电路图 (10) 4.1设计制作过程 (10) 4.2整体电路图 (11) 5、芯片介绍 (11) 5.1555芯片功能介绍 (11) 5.274LS192芯片介绍 (13) 总结 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)

1、设计指标 1.1 设计目的 (1) 掌握数字电容测试仪的构成、原理和设计方法。 (2) 掌握集成电路的使用方法。 1.2 基本要求（1）电容测量范围为1000pF～10uF，输出应能直接显示其值，误差≤5%，电源电压为+5V。（2）量程可切换，显示值能够标定。（3）要求最终正确无误地完成全部电路设计，并具有一定先进性，对电路设计也应提出建议性意见并写出合格的课程设计说明书，圆满完成各项任务。 2、设计原理 2.1设计原理框图图1.电容测试仪原理框图 2.2 设计方案利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲宽窄，即控制脉冲宽度Tx 与Cx成正比。只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示。如果时钟脉冲的频率等参数合适，数字显示器显示的数字N便是电容Cx的大小。之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。

简易电阻、电容和电感测试仪报告

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。该方案成本低，其输出波形为正弦波，将其波形整形后交给单片机测出其频率，并转换为电感值。二、理论分析与计算 1.电阻测量的分析及计算根据题目要求，如图2.1，采用555多谐振电路，将电阻量转化为相应的频率信号值。考虑到单片机对频率的敏感度，具体的讲就是单片机对10KHz-100KHz的频率计数精度最高。所以要选用合理的电阻和电容大小。同时又要考虑到不能使电阻的功率过

单片机课程设计电容、电阻参数单片机测试系统的设计

湖北师范学院课程设计

1.任务书设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统。具体要求： (1)测量范围：电阻100Ω——1MΩ;电容100pF——10000pF。 (2)测量精度：±5%。 (3)选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 (4) 利用Protel DXP软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。目录 1.设计要求 (4) 2.方案比较与论证 (4) 2.1电阻、电容测试仪设计方案的比较 (4) 2.2方案论证 (5) 3.系统原理和参数计算 (6) 3.1系统原理 (6)

3.2参数计算 (7) 3.2.1电阻测量电路 (7) 3.2.2电容测量电路 (7) 4.电路的工作原理 (8) 4.1 555定时器简介 (8) 4.2 电阻测试电路 (9) 4.3 电容测量电路 (10) 4.4 多路选择开关设计 (10) 4.5 89C51单片机电路 (11) 4.6 发光二级管接口电路 (13) 4.7 LED显示接口电路 (14) 4.8 电路总原理图 (15) 5.总结 (16) 6.系统需要的元器件清单 (17) 参考文献 (17)

绪论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，在应用中本设计常常要测定电阻，电容的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，有极大的现实必要性。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。电阻和电容的测量是采用555多谐震荡电路产生的，定时器可以利用外部的时钟源来计数，这里本设计将RC的测量电路产生的频率作为单片机的时钟源，通过定时和计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出各个参数。本系统是通过16位单片机89C51测量电阻、电容对应震荡电路所产生的频率实现各个参数的测量，一方面可以提高测量精度，另一方面便于使仪表实现自动化，而且还能加入语音播报的功能使其更加智能化。关键词：单片机，555多谐振荡电路，LED动态显示模块，电容三点式振荡 2.方案比较与论证 2.1电阻、电容测试仪设计方案的比较电阻、电容测试仪的设计可用多种方案完成，例如利用模拟电路，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，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。在设计前对各种方案进行了比较： 1)利用纯模拟电路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。 2)可编程逻辑控制器(PLC)

数字电容测量仪-课程设计

数字电子技术课程设计报告书课题名称数字电容测量仪的设计姓名吴亚香学号 1212501-35 学院通信与电子工程学院专业电子科学与技术指导教师张学军 2014年 6月 10 日 ※ ※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※ ※※ ※※※※※※ 2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计

数字电容测量仪的设计 1设计目的（1）掌握multisim12仿真软件的应用技巧。（2）掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。（3）熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法，并掌握其工作原理。 2设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—译码显示系统就可以得到电容量的数据。外部旋钮控制量程的选择。用计数器控制电路控制总量程。。 3设计过程 3.1设计框图

图1 数字电容测量仪原理图 3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。 555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R 1和R 2 对电容C充电，其电压U C 由0按指数规律上升。当U C ≥2/3V CC 时，电压比较器C 1 和C 2 的输出分别为U C1 =0、U C2 =1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U 0跃到低点平U oL 。与此同时，放电管V 导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。随着电容C放电， Uc下降到Uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C 1和C 2 的输出为U c1 =1、U c2 =0，基本RS 触发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U 0由低点平U oL 跃到高电平Uo H 。同时，因Q’=0，放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R 1和R 2 对电容C充电。电路又返回前一个暂稳态。因此，电容C上的电压Uc将在2/3Vcc和1/3Vcc之间来回充电和放电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲，作为基准信号频率。555组成多谐振荡器输出波形如图3。图2 555组成多谐振荡器图3多谐振荡电路及输出波形 3.3 单稳态触发器电路的设计单稳态触发器所产生波形用于控制计数，由555定时器组成的单稳触发器，它既为下级的多谐触发器提供输入脉冲，又为后面计数器开始计数提供信号脉

数字电容测量仪设计设计

摘要当前现代化电子市场正朝着快速及便利同时大容量的方向发展，现代电子产品几乎能运用到社会的各个领域当中，有力的推动了社会现代化的发展。同时，电子产品也被要求以更快速度的升级和更快速的处理。本设计以STC89C52单片机和555振荡器作为主要元件，来实现对电容容量的基本测量。本设计基于555振荡器构成多谐振荡器来产生输入脉冲信号，然后再通过STC89C52单片机对方波脉冲进行中断计数而测量电容的。在多谐振荡器输出端加入一个74HC08使输出波型毛刺减少，从而使单片机测量结果变精确。555振荡器所产生的信号会根据所选的电阻的阻值不同，从而调节电容的参数值，这样就可以确定被测电容的容值范围，最后通过LCD1602显示器显示被测电容容值。在软件设计中，该设计使用C语言来编写程序。该仪器具有方便快捷，简单实用，价格低廉等特点。关键词：电容测量;555振荡器;STC89C52;LCD1602

Abstract The current modern electronic market is headed in fast and convenient large capacity and the direction of development, modern electronic products to use to almost all areas of society of powerful promoted the development of modern society. At the same time, the electronic products also are required to faster speed upgrade and more fast process. This design to STC89C52 single-chip microcomputer and 555 oscillator as the main components, to realize the basic capacity of capacitance measurement. This design based on the 555 oscillator to generate more than a harmonic oscillator input pulse signal, and then through the STC89C52 microcontroller each other to interrupt pulse count and measurement of capacitance. In order to join the output oscillator a 74 HC08 to make the output waveform burr reduced, so that the single chip microcomputer variable precision measurement results. 555 oscillator generated signal will be selected according to the resistance of the resistance is different, which regulates capacitance parameter value, which can determine the capacity of the capacitance value range, the last through the LCD1602 display shows measured capacitance let value. In software design, this design using C language to write the program. The instrument has convenient and quick, simple, practical, and low prices, etc. Keywords: capacitance measurements;555 oscillator;STC89C52;LCD1602

简易电阻、电容和电感测试仪设计_毕业设计论文

课程设计任务书题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶要求完成的主要任务: 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 (4) ABSTRACT (5) 1、绪论 (7) 2、电路方案的比较与论证 (7) 2.1电阻测量方案 (7) 2.2电容测量方案 (9) 2.3电感测量方案 (10) 3、核心元器件介绍 (12) 3.1LM317的介绍 (12) 3.2LM337的介绍 (13) 3.3NE555的介绍 (13) 3.4NE5532的介绍 (15) 3.5STC89C52的介绍 (17) 3.6TLC549的介绍 (18) 3.7ICL7660的介绍 (20) 3.81602液晶的介绍 (21) 4、单元电路设计 (23) 4.1直流稳压电源电路的设计 (24) 4.2电源显示电路的设计 (24) 4.3电阻测量电路的设计 (25) 4.4电容测量电路的设计 (26) 4.5电感测量电路的设计 (27) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (28) 5、程序设计 (29) 5.1中断程序流程图 (29) 5.2主程序流程图 (30) 6、仿真结果 (30) 6.1电阻测量电路仿真 (30) 6.2电容测量电路仿真 (31) 6.3电感测量电路仿真 (32) 7、调试过程 (33) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (33) 7.2液晶显示电路调试 (33) 8、实验数据记录 (34)

实用电容测量仪设计

实用电容测量仪设计姓名: 刘立鹏专业: 电子信息工程班级: 电子10 学号: 时间: 2013年4月8日目录 1功能说明 (3) 2 整体方案设计 (4) 2.1 方案论证 (4) 2.2 方案选择 (6) 3 单元模块设计 (6) 3.1 AT89C51单片机工作电路 (6) 3.2 系统时钟电路 (7) 3.2.1 内部时钟电路 (7) 3.2.2 外部时钟电路 (8) 3.3 555芯片电路 (9) 3.4 系统显示电路 (10) 3.5 系统按键电路 (11) 3.6 系统总电路图 (12) 4 软件设计 (13) 4.1 软件设计原理及所用工具 (13)

4.2 软件设计流程图 (15) 4.3 编写程序 (16) 6 设计总结 (22) 7 参考文献 (23) 1功能说明：基于AT89C51单片机和555芯片的数显式电容测量。该方案主要是根据555芯片的应用特点，把电容的大小转变成555输出频率的大小，进而可以通过单片机对555输出的频率进行测量，再通过该频率计算出被测参数。在系统软件设计中，是以Proteus为仿真平台，使用C语言编程编写了运行程序。该测量仪具有结构简单，成本低廉，精度较高，方便实用等特点。 2整体方案设计本设计的整体思路是：基于AT89C51单片机和555芯片的数字式电容测量。该方案主要是根据555芯片的应用特点，把电容的大小转变为555输出频率的大小，进而可以通过单片机对555输出的频率进行测量。 2.1 方案论证设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。方案一：利用多谐振荡原理如图2.1所示。电容C电阻R和555芯片构成一个多谐振荡电路。在电源刚接通时，电容C上的电压为零，多谐振荡器输出V0为高电平V0通过R对电容C充电。当C上冲得的电压Vc=Vr时，施密特触发器翻转，V0变为低电平，C又通过R放电，Vc下降。当Vc=Vr时施密特触发器又翻转，输出Vc又变为高电平，如粗往复产生震荡波形。图2.1 多谐振荡原理图这种方法是利用了一个参考的电容实现，虽然硬件结构简单，软件实现却

简易电阻、电容、电感测量仪

简易电阻、电容和电感测试仪的设计一、任务设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统，包括测量、控制与显示三部分。其中测量电路包括：被测电阻，被测电容，被测电感，其中包括模拟快关、整形、分频等部分；显示电路包括：二极管的显示、数字显示；控制电路括：按键的选择测量电路与单片机的控制部分。二、要求 1、基本要求（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 2．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。 3 评分标准项目得分基本要求设计与总结报告：方案设计与论证、理论 50 计算与分析、电路图，测试方法与数据结果分析实际完成情况50 发挥部分完成第（1）项9 完成第（2）项9 完成第（3）项12 特色与创新20

摘要：本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后综合考虑之后选定方法，再对电阻，电容，电感的测量电路进行设计。本设计是利用单片机来实现测试的，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，从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。关键词：单片机 555多谐振荡电容三点式继电器 In this article, the function and the requirement of design were introduced, and then puts forward to want to complete the function, the design of the last comprehensive consideration selection methods, and then a resistor, capacitor, inductor measurement circuit design. This design is to realize the test using single chip computer, of which the resistor and capacitor is used more than 555 resonance swing circuitry, and inductance is produced according to the capacitance SanDianShi, so as to realize the measurement of each parameter. In the resistance and capacitance measurement circuit, we put it into two files to make the measurement, and single chip microcomputer to drive the relay to realize, so that, on the one hand, has high accuracy, on the other hand to make intelligent instrument and automation. Key words: more than 555 single chip microcomputer chip oscillation capacitance SanDianShi relay

简易数字式电阻、电容测量仪设计

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

CL_I电容电感测试仪说明书

CL-I电容电感测试仪使用说明书苏州华电电气股份有限公司

目录一、产品介绍 (1) 1.1 技术指标 1.2 功能特点二、操作指导 (2) 2.1 面板说明 2.2 测量操作三、现场测试 (4) 3.1 接线 3.2 注意事项四、仪器附件 (5) 五、维修及售后服务 (6)

一、产品介绍 CL-I电容电感测试仪是专门用来测量电容、电感器组在不用断开连线的情况下的电容、电感值，特别适用于发、变电站内已投运的电力电容、电感器组。 1.1技术指标电容测量范围误差 0.01μF～1.0μF ±0.05μF 1.0μF～100.0μF ±（1%读数+0.2%满度） 100.0μF～2000.0μF ±（1%读数+0.2%满度）最小分辨率： 0.001uF 电感测量范围误差 0.2mH～20mH ±0.05mH 20mH～200mH ±(2%读数+0.2%满度） 200mH～10H ±(2%读数+0.2%满度）最小分辨率： 0.001mH 电阻测量范围误差 0.5Ω～5Ω±0.05Ω 5Ω～500Ω±（1%读数+0.2%满度） 500Ω～2000Ω±（1%读数+0.2%满度）最小分辨率： 0.001Ω 电源（市电）电压：220V±22V （AC）频率：50Hz±0.5Hz 输出试验电压 1

0.5VAC、1.0VAC、2.0VAC、5VAC、25VAC工频使用环境条件温度：-10°C～50°C 湿度：≤90%RH 不结露体积重量体积：500mm×350mm×200mm 重量：≤15kg 钳表口径不小于68mm 1.2功能特点 ◆操作简单，选择测量电容、电感、电阻只需要通过简单的接线和按键操作就可以完成用户需要的试验设定，测量过程由仪器自动控制完成，测试结果由液晶全汉字显示，简便、直观。 ◆保护提示钳表检查提示接线错误提示 ◆配备微型打印机，测量结束，可手动打印测试数据二、操作指导 2.1面板说明 1.电源插座（连接220V电源，带3A保险丝） 2.仪器电源开关 3.试验电压输出开关 4.液晶显示屏 2