简易数字式电阻、电容测量仪设计
电容电阻电感测量仪设计报告
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
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
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
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。
数字式电容测试仪的设计
寡人猪八戒设计摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。
C。
其脉冲输入信号是555定时器构单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x成的多谐振荡器所产生。
信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。
这样便C值的可以定量的确定被测电容的容值范围。
因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容x不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。
然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出v与被测量的电容值呈线性关系。
最后是输出电压的数字的信号滤波，使最终输出电压ov输入到7448译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
化，将o关键词：:电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管目录引言 (3)第1章毕业设计指标 (4)第2章毕业设计原理 (4)2.1设计原理框图 (4)2.2 方案设计 (5)2.3 模块介绍 (5)2.3.1 控制器电路 (5)2.3.2 时钟脉冲发生器 (6)2.3.3 计数和显示电路 (8)第3章单元电路的设计 (9)3.1 直流稳压电源设计 (9)3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9)3.1.2直流稳压电源的原理框图分析 (10)3.1.3直流稳压电源特点 (10)3.2 产生波形设计方案 (11)3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器 (11)3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器 (12)第4章设计的步骤和过程 (14)4.1 设计制作的过程 (14)4.2 时钟及控制信号的关系等 (14)第5章设计的仿真与运行结果 (15)5.1 电路的调试 (15)5.2 仿真测量 (16)5.2.1 仿真测量实验一 (16)5.2.2 仿真测量实验二 (16)5.3 结果分析 (17)第6章芯片介绍 (18)6.1 555芯片功能介绍 (18)6.2 74LS160芯片介绍 (19)第7章结论 (21)7.1 设计过程中遇到的困难及解决办法 (21)7.2 毕业设计心得体会 (21)第8章参考文献 (22)附录 (23)附录A (23)附录B (24)引言随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。
简易自动电阻测试仪(论文设计)
简易自动电阻测试仪摘要：简易自动电阻测试仪（G 题）【高职高专组】一、任务设计并制作一台简易自动电阻测试仪。
二、要求1．基本要求（1）测量量程为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档。
测量准确度为±（1%读数＋2 字）。
（2）3 位数字显示（最大显示数必须为999），能自动显示小数点和单位,测量速率大于5 次/秒。
（3）100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。
2．发挥部分（1）具有自动电阻筛选功能。
即在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。
（2）设计并制作一个能自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置，要求曲线各点的测量准确度为±（5%读数＋2 字）,全程测量时间不大于10 秒,测量点不少于15 点。
辅助装置连接的示意图如图1 所示。
（3）其他图1 辅助装置连接示意图三、说明1．在辅助装置中，要求电位器为4.7kΩ旋转式单圈电位器, 并规定采用线性电位器。
2．要求电位器的三个端子作为测试端子引出。
一、系统方案本系统主要由测量模块、数模转换模块、控制显示模块，驱动电机模块，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1测量模块的论证与选择方案一：谐振法，采用LC组成谐振回路，将被测电感串入电路或将电容并入回路中进行测量。
但谐振法要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。
由于测试频率不固定，测试速度也很难提高，误差就很难达到要求。
方案二：伏安法测量R,它的测量原理来源于阻抗的定义。
即若已知流经被测阻抗的电流，通过A/D将被测阻抗两端的电压的模拟量转化为数字信号送入单片机，可得被测电阻两端的电压，则通过欧姆定律可得到被测电阻阻值。
此方法原理简单，外部硬件较少，便于操作。
方案三：交流电桥测量法，交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗 Z1、Z2、Z3、Z4，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡的条件是此条件显示交流电桥不同于直流电桥：首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡；其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。
简易电阻、电容和电感测试仪报告概述
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。
简易数字电容测试仪的设计
电平跳变为高电平 ， 电路进入暂稳态 ， 放 电三极管Ｔ 截止。 此后 电容 ｃ 充电， 当 充 电至 ＝ ＿ 时， 电路的输出端 电压 由高 电平翻 转为低 电平 ， 同时Ｔ 导通 ， 于是电容 ｃ 放 电， 电路返回到稳定状态 。
２
２
如 果 忽 略Ｔ的饱 和压 降 ， 则 从 零 电平上 升 到 ＿ 的 时 间 ， 即
２系统概述
２ ． １ 测 量 系统构 成 该系统主要 由标准脉冲发生器 、 单稳态触发器、 测量控制 电路 、 计数器 、 译码器和显示器等部分组成。 其原理 图如（ 图１ ） 所示。 ２ ． ２系统 的 总体 方 案设 计 利用 ＮＥ ５ ５ ５ 电路 的多 谐 振 荡器 或 单 稳 态 电路 来 测量 。 本 方 案 采 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 冲的宽 窄 ， 即控 制 脉冲宽 度Ｔｘ严格 Ｃ Ｘ成 正 比。 只要 把 图 １ 数 字 电容 测 试 仪 的原 理 框 图 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 Ｃ Ｘ的大 小 。 简易 数 字 式 电 容测试仪主要分为 六大 板 块 ： 由５ ５ ５ 定 时器 构成 的多 谐 振
为输 出电压 的脉宽 ｔ 。
Ｔｗ ＝ＲＣｘ ｌ ｎ ３ １ ． １ ＲＣｘ
３ ． ２计数 、 译 码 和 显示 电路 （ １ ） 计 数器 。 计数器主要用来对时钟进行计数并送入显示 电路 显示 。 ４ ５ １ ８ ： ￣ ： ｇ Ｔ ． Ｂ Ｃ Ｄ 码同步十进制计数器 ， 每个计数器包含两个时 钟输入端 ： Ｃ Ｐ 和Ｅ Ｎ。 Ｃ Ｐ 用于上升沿触 发， 要求Ｅ Ｎ＝１ ； Ｅ Ｎ用于下降 沿触发 ， 要求 Ｃ Ｐ ＝Ｏ 。 Ｃ Ｒ是异步复位 端 ， 高 电平有效 ， 正常计 数时 Ｃ Ｒ＝ Ｏ 。 这里 ， 我们要测量的 电容范围是０ ￣ Ｊ ９ ９ ９ ｐ Ｆ， 需要三位十进 制 计数 器 进 行 级联 。 其级联 的方 法 是将 低 位 的Ｑ ３ 端 接高 位 的Ｅ Ｎ端 ， 高 位 计 数器 的 Ｃ Ｐ 端接地。 其 输 出 端Ｑ３ Ｑ ２ Ｑ１ Ｑ Ｏ 输出８ ４ ２ １ Ｂ Ｃ Ｄ 码， 接 显 示译码器 的代码 输入端 。 电路 图比较简单 ， 在这里就不再赘述 了。 （ ２ ） 译码 器 电路 。 译 码 显 示 电路 的 设计 比较 简 单 ， 选 用４ ５ １ １ ， 该 译 码器 为Ｂ Ｃ Ｄ一七段 锁存 ／译 码 ／驱 动 器 ， 其 数据 输 入端 接计 数器 Ｑ３ Ｑ ２ Ｑ１ Ｑ Ｏ 端输出的Ｂ Ｃ Ｄ 码， 译码器 的输 出端接共 阴极七段半导体 数码 显 示 器 。
数字电路课程设计报告_简易数字电容测试仪+原创
数电课程设计报告题目简易数字式电容测试仪简易数字电容C测量仪前言电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。
和电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。
顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。
尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。
两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。
两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。
电容器也分为容量固定的和容量可变的。
但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。
规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。
电容的基本单位为法拉（F）。
但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF）1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）。
电容器在电子线路中得到广泛的使用，它的容量大小对电路的性能有重要的影响，本课题就是用数字显示方式对电容进行测量。
本设计报告共分三章。
第一章介绍系统设计；第二章介绍主要电路及其分析；第三章为总结部分。
摘要：由于单稳态触发器的输出脉宽t W和电容C成正比，把电容C转换成宽度为t W的矩形脉冲，然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。
关键词：闸门信号标准频率脉冲目录第一章系统设计 (2)一、设计目的 (2)二、设计内容要求 (2)三、设计技术指标 (2)四、方案比较 (2)五、方案论证 (3)1、总体思路 (3)2、设计方案 (3)第二章主要电路设计和说明 (4)一、芯片简介 (4)1、555定时器 (4)2、单稳态触发器74121 (4)3、4位二进制加法计数器47161 (5)4、4位集成寄存器74 LSl75芯片 (6)5、七段译码器74LS47-BCD 芯片 (7)二、总电路图及分析 (7)1、总图 (7)2、参数选择及仪表调试 (9)3、产品使用说明 (9)4、以测待测电容Cx 的电容量为例说明电路工作过程及测容原理 (9)三、各单元电路的设计和分析 (9)1、基准脉冲发生器 (9)2、启动脉冲发生器 (10)3、Cx 转化为Tw 宽度的矩形脉冲 (10)4、计数器 (10)5、寄存—译码—显示系统 (10)第三章 总结 .............................................................................................. 11 参考文献 .................................................................................................... 11 附 录 .. (11)附录1 元器件清单 ................................................................................ 11 附录2 用集成元件代分立元件电路 ........................................................... 12 评 语 (13)第一章 系统设计一、设计目的1 掌握电容数字测量仪的设计、组装和调试方法。
简易电阻、电容和电感测试仪设计
元器件参数测量仪的设计1 ．加深对电路分析、摹拟电路、数字逻辑电路、微处理器等相关课程理论知识的理解；2．掌握电子系统设计的根本方法和普通规则；3．熟练掌握电路仿真方法；4．掌握电子系统的制作和调试方法；1．设计并制作一个元器件参数测量仪。
2．〔根本要求〕电阻阻值测量， *围： 100 欧~1M 欧；3．〔根本要求〕电容容值测量， *围： 100pF~10 000pF；4．〔根本要求〕测量精度：正负 5% ；5．〔根本要求〕 4 位显示对应数值，并有发光二极管分别指示所测器件类型；6．〔提高要求〕增加电感参数的测量；7．〔提高要求〕增加三极管直流放大倍数的测量；8．〔提高要求〕扩大量程；9．〔提高要求〕提高测量精度；10．〔提高要求〕测量量程自动切换；电阻电容电感参数测量常用电桥法，该方法测量精度，但是电路复杂。
也可为简化起见，电阻测量也可采用简单的恒流法，电容采用 555 定时电路；在现代化生产、学习、实验之中，往往需要对*个元器件的具体参数发展测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，比方：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。
所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有不少仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小向来是他们不断努力的方向。
该类仪器的根本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度 AD 采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。
2.1 电阻测量方案方案一：利用串联分压原理的方案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。
测量待测电阻R*和电阻 R 上的电压，记为 U 和 U0 * 0.方案二：利用直流电桥平衡原理的方案R 2根据电路平衡原理， 不断调节电位器 R 3，使得电表指针指向正中间， 再测量电位器电阻值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。