简易电阻电容电感测试仪
电阻电容电感测量仪
总体原理方框图
• 如图一所示：
被测 电阻
RC振荡 器 单 片 机 msp
430g 2553
三路通道 选择开关
被测 电容
RC 振 荡 器
模 拟 开 关
AD4052
被测 电感
电容三点 式震荡器
数 字 显 示
图一
模块调试分析及数据分析
VCC
电阻电容模块：
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 小即可求得电阻电容的大小，利用公 1 f 式 ，如果固定电 (ln 2 ) C ( R 2 R ) 阻值，则可测得电容值，固定电容值， 电阻也利用同样的原理测得。该方案 硬件电路实现简单，能测出较宽的电 容电阻范围，完全满足题目的要求。 同时输出波形为TTL电平的方波信号 所以不需要再对信号做电平变换。即 可直接输入单片机处理。测量数据也 满足误差在5%左右,经调试电路改进 误差达到更低。
RST DIS THR TRI CON GND 1
LM555CM
单片机模块：
在系统设计中，以MSP430Ｇ２２５ ３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。由ＡＤ４０５２控制电 阻电容电感的换档测试。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。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、键盘 模块、整形模块、模拟开关模块。在 测试时将被测参数通过本系统测量出 来的示值与参数的标称值进行对比， 进而可以知道系统的测试精度较高。
VCC L1 100mH R1 100kΩ Q1 C3 100nF C5 2N2222 C1 100nF R2 1.0kΩ 100nF R3 1.0kΩ C6 0.1µF 10nF C4 Q2 R5 100kΩ VCC 5V
简易RCL测试仪报告
简易电阻、电容和电感测试仪摘要：在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，它不能够测量电感，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。
本系统是以STC89C52单片机为基础，用555定时器振荡电路测量电阻、电容，用电容三点式测电感。
三种方式产生的频率值送到单片机的计数器口进行计数，通过单片机操作实现频率到各个电参数的转换，然后用数码管显示出来。
本系统实现了使用三个按键分别控制R、C、L的测试，用红、黄、绿三个发光二极管分别代表三种类别的测试，同时每个电参数都有两档，用发光二极管的自动转换来指示。
关键词：STC89C52单片机555多谐振荡电路电容三点式振荡Abstract：In modern production, learning, experiment, often require specific parameters of a component is measured, the multimeter with its easy to use, low power consumption advantages used by most people. so making a reactance components easy to use measuring instrument is very necessary.The system is based on STC89C52, using 555 timer oscillator circuit measuring the resistance, capacitance, inductance capacitance measurement with three point. Three ways to produce frequency counter to the port count, through the SCM operation to realize frequency conversion to various electrical parameters, and then use the digital tube display. This system has realized using three buttons control R, test C, L, three categories representing with red, yellow, green three light-emitting diode test, at the same time, each of the electrical parameters are two files, automatic conversion LEDs to indicate.目录一、设计功能及要求 (3)1.1 设计要求 (3)1.2 系统功能 (3)二、方案设计与论证 (3)2.1 方案一电桥法 (3)2.2 方案二振荡法 (4)三、系统硬件电路设计 (4)3.1 电路方框图及说明 (4)3.2 各部分电路设计 (4)3.2.1 电阻测量电路 (5)3.2.2 电容测量电路 (5)3.2.3 电感测量电路 (6)3.3 测量数据 (7)3.3.1 电阻值及误差 (7)3.3.2 电容值及误差 (8)3.3.3 电感值及误差 (9)四软件实现 (10)4.1主程序流程图 (10)4.2用软件补偿后的测量值 (11)4.2.1 电阻值及误差 (11)4.2.2 电容值及误差 (12)4.2.3 电感值及误差 (12)4.2.4 分析 (13)五心得 (13)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，示意框图如下：1．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
电容电感测试仪使用方法
电容电感测试仪使用方法电容电感测试仪是一种用于测量电容和电感值的仪器。
它广泛应用于电子工程、通信工程、电力工程等领域。
本文将介绍电容电感测试仪的使用方法。
一、电容测试1. 连接电路：将被测电容器的两端分别连接到测试仪的电容测试接口上。
2. 设置测量范围：根据被测电容器的额定值，选择合适的测量范围。
一般来说，选择最接近被测电容值的测量范围可以提高测量的准确性。
3. 开始测量：按下测试仪的测量按钮，仪器将开始对被测电容进行测量。
在测量过程中，测试仪会显示被测电容的值，并根据需要提供其他相关数据，如等效串联电阻等。
4. 记录测量结果：在测量完成后，将测量结果记录下来，可以通过测试仪上的显示屏或者连接到计算机上进行数据记录。
二、电感测试1. 连接电路：将被测电感器的两端分别连接到测试仪的电感测试接口上。
2. 设置测量范围：根据被测电感器的额定值，选择合适的测量范围。
与电容测试类似，选择最接近被测电感值的测量范围可以提高测量的准确性。
3. 开始测量：按下测试仪的测量按钮，仪器将开始对被测电感进行测量。
在测量过程中，测试仪会显示被测电感的值，并根据需要提供其他相关数据，如等效串联电阻等。
4. 记录测量结果：在测量完成后，将测量结果记录下来，可以通过测试仪上的显示屏或者连接到计算机上进行数据记录。
三、注意事项1. 在进行电容电感测试时，应确保测试仪的正负极连接正确，避免短路或其他错误操作导致的测量失败或仪器损坏。
2. 在进行测量时，应注意避免外界干扰。
尽量选择无电磁干扰的环境，并保持测试仪与其他电源设备的距离。
3. 在进行电感测试时，应注意被测电感器的自感影响。
为了减小自感影响，可以采用串联电阻或其他补偿方法。
4. 在进行电容测试时，应注意被测电容器的电压等级。
如果被测电容器的电压等级较高，应选择相应的测试仪器和测量范围，以确保测量的准确性和安全性。
5. 在进行电容电感测试时，应根据具体要求选择合适的测试方法和参数，以获得准确的测量结果。
电阻电容电感测量仪
电阻、电容、电感测试仪一、题目要求1、测量范围：电阻100Ω-1MΩ；电容 100pF-100000pF；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。
二、方案选择２．１电阻测量方案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Rx和已知电阻R0上的电压，记为Ux和U0.Rx UxU0R0ＡＤ采集一个电阻上的电压，然后根据比例求电阻值２．２电容测量方案利用555构成单稳态原理的方案根据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 1ln2*(R12R2)*Cx13ln2*f*R1 若R1=R2,得 Cx２．３电感测量方案利用电容三点式正弦波震荡原理的方案由 f=2π1C1*C2C1+C2*Lx得Lx=(2πf)21C1*C2C1+C2２.４电源制作模块本系统采用双电源供电，故应设计正、负两路直流稳压电源。
三、程序设计方案四、仿真效果图五、实验数据记录电阻、电容、电感测量数据记录表附录单片机程序//简易电阻、电容、电感测量仪程序//初始化#include <reg52.h> #include <math.h> #include<intrins.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long #definePI 3.1415926uchar code table1[8]="Welcome!";uchar table2[16]="f(Hz)=";uchar table3[16]="R(Ohm)=";uchar table4[16]="C(pF)=";uchar table5[16]="L(uH)=";uchar num,a=0,th0,tl0;ulong C,L,adval;ulong f,R;sbit lcden=P2^4; //液晶使能端sbit lcdrs=P2^5; //液晶数据命令选择端sbit rd=P2^6;sbit wr=P2^7;sbit key_R=P1^5; //测量电阻按键sbit key_C=P1^6; //测量电容按键sbit key_L=P1^7; //测量电感按键sbit R_out=P1^2; //测量电阻信号输入sbit C_out=P1^3; //测量电容信号输入sbit L_out=P1^4; //测量电感信号输入//声明子函数void delayms(uint xms); //延时函数void write_com(uchar com); //液晶写命令函数void write_data(uchar date); //液晶写数据函数void led_init(); //液晶初始化函数void t_init(); //定时器0初始化函数void keyscan(); //键盘检测函数(确定被测元件为电阻、电容或电感)void display_f(ulong f); //频率显示函数void display_R(ulong R); //电阻显示函数void display_C(ulong C); //电容显示函数void display_L(ulong L); //电感显示函数void ADC();//主函数void main(){led_init();t_init();keyscan();write_com(0x01);while(1){switch(a){case 1:R=(33000*adval/(253-adval));display_R(R);break;case 2:display_f(f);C=((ulong)(3123330.0/f)); display_C(C);break; case3:display_f(f);L=(ulong)(1000000000000.0/0.1/PI/PI/f/f+0.5);display_L(L);break; }}}//AD启动void ADC() //启动AD转换{wr=1;_nop_();wr=0;_nop_();wr=1;delayms(5);P3=0xff;rd=1;_nop_();rd=0;_nop_();adval=P3;}//中断函数void T0_count() interrupt 1 {switch(a){case 1:ADC();break;case 2:while(C_out);while(!C_out);TH0=0;TL0=0;while(C_out);while(!C_out);th0=TH0;tl0=TL0;TR0=0;break;case 3:while(L_out);while(!L_out);TH0=0;TL0=0;while(L_out);while(!L_out);th0=TH0;tl0=TL0;TR0=0;break;}f=1000000.0/1.400069/(th0*256+tl0)+0.5; }//延时函数void delayms(uint xms){uint i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}//液晶写命令函数void write_com(uchar com){lcdrs=0;P0=com;delayms(5);lcden=1;delayms(5);lcden=0;}//液晶写数据函数void write_data(uchar date){lcdrs=1;P0=date;delayms(5);lcden=1; delayms(5); lcden=0; } //液晶初始化函数 void led_init() { lcden=0;write_com(0x38); //设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口 write_com(0x0c); //设置开显示，不显示光标 write_com(0x06); //写一个字符后地址指针加1write_com(0x01); //显示清0，数据指针清0 write_com(0x80); //显示欢迎界面for(num=0;num<8;num++) { write_data(table1[num]); delayms(5); } } //定时器0初始化函数 void t_init() { TMOD=0x01; //设置定时器0工作方式1(M1M0=0x0001) TH0=0; //装初值 TL0=0;EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器0中断 TR0=1; //启动定时器0 }//键盘检测函数(确定被测元件为电阻、电容或电感) void keyscan(){if(key_R==0){delayms(10);if(key_R==0)a=1;}elseif(key_C==0){delayms(10);if(key_C==0)a=2;}elseif(key_L==0){delayms(10);if(key_L==0)a=3;}elsewhile(key_R&&key_C&&key_L); }//频率显示函数void display_f(ulong f){uchar count=0;ulong f0;f0=f;while(f){count++;}for(num=5+count;num>5;num--) {table2[num]=f0%10+48;f0=f0/10;}write_com(0x80);for(num=0;num<6+count;num++) { write_data(table2[num]);delayms(5);}}//电阻显示函数 //按键按下时退出死循环void display_R(ulong R) {uchar count=0;ulong R0;R0=R;while(R){R=R/10;count++;}for(num=6+count;num>6;num--) {table3[num]=R0%10+48; R0=R0/10;}write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<7+count;num++) { write_data(table3[num]); delayms(5);}}//电容显示函数void display_C(ulong C) {uchar count=0;ulong C0;C0=C;{C=C/10;count++;}for(num=5+count;num>5;num--) { table4[num]=C0%10+48; C0=C0/10; }write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<6+count;num++) { write_data(table4[num]); delayms(5); }}//电感显示函数void display_L(ulong L) {uchar count=0;ulong L0;L0=L;while(L){L=L/10;count++;}for(num=5+count;num>5;num--) { table5[num]=L0%10+48; L0=L0/10; }write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<6+count;num++) { write_data(table5[num]); delayms(5); }}。
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。
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一、系统方案论证1.1 电阻测试模块电路方案一:电阻分压法。
电容电感测试仪使用方法
电容电感测试仪使用方法
电容电感测试仪是用来测试电容和电感的仪器。
以下是一般的使用方法：
1. 确保测试仪处于关闭状态，将测试仪的两个测试针或夹子插入电容或电感器的引脚。
2. 打开测试仪，并将测试模式设置为电容或电感测量模式。
根据测试仪的型号不同，可能需要旋转选择钮或按下按钮来选择所需的模式。
3. 调整测试仪的量程，使其适应被测电容或电感的范围。
一般情况下，测试仪会自动选择合适的量程，但也可以手动调整。
4. 观察测试仪显示屏上的读数。
对于电容测量，它将显示电容的大小，通常以法拉为单位。
对于电感测量，它将显示电感的大小，通常以亨利为单位。
5. 在测试完成后，将测试仪的测试针或夹子从电容或电感器的引脚上拔出，并将测试仪关闭。
请注意，具体的使用方法可能会根据不同的测试仪型号有所不同。
因此，在使用电容电感测试仪之前，请务必阅读并遵循测试仪的操作指南和使用说明书。
简易电阻、电容和电感测量仪
简易电阻、电容和电感测量仪(总13页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除竞赛题目：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2.1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。
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Howland 恒流源
AD637
1
设计任务与要求 1.1 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，并用发光二极管分别指示 所 测 元件的类型和单位。也可用液晶显示屏显示。 1.2 发挥部分 （1）扩大电阻、电容或电感的其中一种的测量范围：测量上限或者下限扩 10 倍。 （2）提高测量精度，电阻、电容或者电感其中一种的测量精度提高到 1%。 （3）测量量程自动转换。 方案比较与论证
电压降
求真有效值 芯片 AD637
数模转换芯片 AD 压降有效值
求得待测 元件大小
图（1） 方案框图
我们选择方案二， 因为方案二电路结构简单， 测电阻电感和电容都统一在一个主电路中， 电路可靠性高、 成本低。 硬件档位少， 因为电流值大小可以通过切换输入信号的频率来改变，
输入信号由AD9850产生，其频率可以由单片机控制。 3 系统硬件组成
表（3）电容测量档位的划分 档位
信号源频率 10 KHz 1 KHz 100 Hz
标准电容 Co 470K 47K 4.7K
信号源幅值 1Vpp
10pF--260pF 260pF--26nF 26nF--2.6uF
Vo
2.7V
0 10pF 4.4.3测电感电路 4.4.3.1 测电感主电路
260pF
2
方案一：谐振法。将待测L/C/R接入振荡电路中，通过测量RC或LC振荡频率来计算L/C/R值。 将被测元器件参数转换成频率后， 频率易于实现高精度测量。 但此方案在振荡频率 低于1MHz时，很难保证频率稳定度，故测量误差比较大。 方案二：电压法。通过 AD9850 芯片和 Howland 电流泵产生交流恒流源，交流恒流源流过 待测元件两端产生与待测量呈线性关系的电压值。 在待测电 待测电阻和待测电感， 容两端加交流电压， 产生的电流流过与电容串联的取样电阻产生与电容量呈线性关 系的电压值。根据欧姆定律求得待测元件的大小。方案框图如下图（1） AD9850 芯片 频率可调的正弦信号 Howland 电流泵 恒流源 待测元件
硬件设计主要分为六部分：第一部分是主控制模块,采用低功耗的 MSP430F149微处理器对 整个系统进行控制、运算和处理，同时其自带12位数模转换芯片AD。当AD的基准电压为2.5V 时,其精度达到0.06%。 第二部分是 DDS(AD9850芯片)产生正弦波信号模块， 通过单片机可以 实现频率由1~100kHz(实际需要的范围)连续变化的正弦波信号，频率稳定、失真小。第三部 分是电阻电容电感测量电路模块。第四部分利用AD637芯片进行有效值转换模块，使其工作 在精度为1%的情况下， 第五部分是4*4独立键盘和12864液晶显示模块。 第六部分是继电器开 关模块。采用模块化电路有益于调试电路和资源重复利用。系统硬件总体框图如下图（2） ： 4*4 矩阵键盘 12864 液晶屏
26nF
2.6uF
Cx
图（9）电容量和电容两端电压关系曲线
图（10）测电感电路
待测电感的阻抗为：
Z
2VoRo fVi
Z
(4)
设V与Vi的相位差为 ， 待测电感的内阻为r， 则有
2fLx 2 r 2
r Z
（5） (6)
cos
由（4） 、 （5） 、 （6）三式知，
Lx
2VRo sin fVi
图（12）过零比较器原理图 表（3）电感测量档位的划分
测量档位 10uH--260 uH 260uH--26mH 26mH--2.6H 2.6H--260H
信号源频率 10 KHz 1 KHz 1 KHz 100 Hz
标准电阻Ro 22 Ω 22 Ω 220 Ω 2 K
信号源幅值 1Vpp
图（13）
AD 637 频率与输出有效值关系曲线
由上面的讨论可知，频率f的精度对测量精度有很大影响，本设计方案中频率的上限主 要受制于有效值转换芯片 AD 637 ,如图（13）所示。频率很高而输出有效值电压又很小的 情况下就会影响测量精度，例如频率为10K Hz，输出电压有效值不低于10mV时，精度为1%。 当频率为10KHz，而输出有效值电压小于10mV,精度将劣于10% 。 5 系统软件设计 开始 系统初始化
(7)
4.4.3.2 测相位差电路 4.4.3.2.1 脉冲计算法测相位差框图
Vo
过零比较器 1 R--S 触发器 与门 计数 译码显示 NhomakorabeaVi
过零比较器 2 标准脉冲 发生器
图（11）脉冲计算法测相位差
输入电压 Vi 和输出电压 Vo 先经过过零比较器,将正弦波转化为占空比为1:2的方波, 利用波形的上升(或下降)沿来触发MSP430单片机的计数器来计数,将相应测量值保存至寄存 器.然后进行计算得出相位差。 4.3.3.2.2 过零比较器原理图
编号: 中南民族大学第五届大学生电子设计竞赛
C 题: 简易电阻、电容和电感测试仪
指导老师：尹建新
参赛学生：
* * *
* * *
系 专
院: 电子信息工程学院 业： 电子信息工程
2012 年 5 月
简易电阻、电容和电感测试仪
摘要：本系统以低功耗 MSP430F149 单片机为控制核心，以键盘和 12864 液晶屏为人机交 换界面。 采用 DDS 信号发生器产生 1Vpp 的正弦信号， 通过单片机控制实现输出频率可调。用 Howland 电流泵产生交流恒流源，流过负载（电阻、电容、电感）时产生压降，用 MSP430F149 单片机自带的数模转换芯片 AD 对真有效值转换芯片转换后的电压进行采 样，根据欧姆定律可求出待测元件的阻抗大小，从而求得待测元件的值。 关键词： RCL 测量 DDS 技术(AD9850) MSP430F149
待测元件
标称值/Ω
值 294.9Ω 1.969K 19.85K 202.0K 50.66Ω 196.3pF 10.57nF 49.4pF 44.76nF 99.8uH 10.92mH 50.0uH 83.16mH
300Ω 2K 电阻 要求部分 20K 200K 发挥部分 51Ω 200pF 要求部分 电容 发挥部分 10nF 51pF 47nF 100uH 要求部分 电感 发挥部分 10mH 51uH 100mH
表（4）测电阻数据记录表
标准仪器测量
相对标准仪器 本仪器测量值 296.2Ω 1.998K 19.7K 202.9K 50.8Ω 195.9pF 10.75nF 50.7pF 46.2nF 98.4uH 11.13mH 48.7uH 87.2mH 测量误差 0.44% 1.47% 0.76% 0.45% 0.28% 0.20% 1.7% 2.63% 3.22% 1.4% 1.92% 2.6% 4.92%
Io
Vi 2 2R
(1）
Vi为用AD9850芯片作正弦信号发生器产生的1Vpp，频率连续可调的正弦信号。
图（3） Howland 电流泵
4.2 电压采样电路 我们采用电压跟随器和AD637作电压采样， 电压跟随器起隔离作用， 避免给测量电 路引入负载。
图（4）电压采样电路
4.3 继电器开关电路
表（2）电阻测量档位的划分 档位
信号源频率 10 KHz 1KHz 10KHz 1KHz 100Hz
标准电容 Co 470nF 470nF 4.7nF 4.7nF 4.7nF
信号源幅值
26Ω--260Ω 260Ω--2.6K 2.6K--26K 26K--260K 260K--2.6M Vo 2.7V
MSP430F149 单片机（及自带数模转换芯片 AD）
有效值转换模块 AD637
继电器开关模块
DDS 模块
RCL 测量电路
电感测量端口
电阻测量端口
图（2）系统硬件组成框图
电容测量端口
4
单元硬件电路设计 4.1 Howland 恒流源电路 如图（3）所示， 当 R1 R 2 R3 R 4 时，有：
1Vpp
0 26Ω
260Ω
2.6K
26K
260K
2.6M
Rx
图（7）电阻值和电阻两端电压关系曲线
4.4.2 测电容电路
图（8）测电容电路
Cx
2Vo fRoVi
（3）
此时同样可以通过改变频率 f 和Ro,使得电流呈现阶梯方式递减，得到电容量与电压量之间 的关系如下图（4）所示,电容测量档位的划分如下表（3）:
图（5）继电器开关电路
4.4 RCL测量电路 RCL测量电路其实是同一个电路，只不过通过继电器开关的控制可以转变为测电 阻、侧电感和侧电容电路。 4.4.1 测电阻电路
图（6）测电阻电路
Rx
2Vo fCoVi
（2）
从上式中我们可以看到我们既可以通过改变频率 f ，也可以改变 Co ,使 Rx 两端的电压呈 阶梯方式递减，相应的就将电阻测量分为了若干个档位。电阻测量档位的划分如下表（2） ：
6
系统电路存在的不足和改进的方向 测量时，电阻测量范围很难调高，电容值非常小时会有谐波。
测小电阻时，我们可以采用给待测电阻串联合适的已知标准电阻的方法，来提高测量精 度；测电感时，给待测电感串联合适的已知标准电感。
参考文献 [1]童诗白 华成英 主编.《模拟电子技术基础》第三版 .高等教育出版社，2001年3月 [2]彭其圣 尹建新 主编《模拟电子技术实验》.科学出版社 ,2010年9月
提示信息
按键选择测 量对象
切换 DDS 频率或者切换 继电器开关
AD 采集数据 AD_value
Umin<AD_value <Umax Y 对数据进行运算分析
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