基于矢量自由轴法的RLC测量仪设计(软件)
基于单片机的RLC测试仪设计论文
毕业设计（论文）基于单片机的RLC测试仪设计Design of RLC Instrument Based on SCM长春工程学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面，以51单片机为核心。
测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。
这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。
软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
基于arduino的rlc测量仪的研究与设计
2.1 主控板
主控板采用的是Arduino UNO板，Arduino是一块基于 开放源代码的USB接口simple I/O接口板[3]；Arduino UNO 板是一款 入门级的单片机开发板，其主控芯片采用的是 高性能、低功耗、高耐力的ATmega328P，它的核心处理器 是AVR。Arduino UNO与其他型号开发板一致所用的开发 环境是Arduino IDE，集成的Arduino IDE能够帮助初学者 快速掌握和利用单片机功能。Arduino UNO的工作电压为 5 V；有14 个数 字 输入 / 输出引脚（其中有3、5、6、9 -11这 几 个引脚 可以用作 P W M 输出），最大输出电流为4 0 m A；6 路 分 辨 率为10 位的 模 拟 量 输入（A0 -A 5），可以直 接 将现实 中的 模 拟 量 直 接 转 换 成 对应的10 位 数 字量；一 个模 拟输 入信号的参 考电压 引脚（A R E F）；16 M H z晶振时钟；具 有 32KB的Flash内存（其中有0.5KB用作于引导程序）。
工业019.18.121
科技创新导报 2019 NO.18
Science and Technology Innovation Herald
基于Arduino的RLC测量仪的研究与设计①
赖瑞镪 (泉州华光职业学院 福建泉州 362121)
电子测量仪器是从事电子设计工作的电子工程师们在 设 计、检 测电 路 时一种必不 可少的 测量工具，随 着智能 化 的不断发展，测量工具也必将朝着智能化的功能多样化发 展。目前最常用的电子测量仪器是数字万用表，进入20世纪 90年代以来，数字万用表在我国不断发展，在实际生产中不 断被使用，现在已经成为学习、实验、电子设计、维修工作 的一个重要工具。数字万用表主要是要测量的元器件数值 通过转换电路转换成直流电压的信号[1]，转换之后的信号 由A/D（模拟和数字信号相互转换）转换器将采集到的模拟 信号转换成数字信号，再通过计数器进行计数，最终将结 果呈现在显示屏上；该类型仪器的测量精度主要决定于A/ D转换器的转换精度。目前国内外仪器设备制造公司在设 计数字万用表时都一直往低功耗、高精度、体积小等方向考 虑；在精度提高、功耗降低、体积变小的同时价格也不断在 上升。在使用数字万用表的时候很大部分使用的是其测量 电压和电流的功能，并且具有一定的局限性，比如：大部分 无法测量电感，无法测量容量较大的电容。因此设计一个 操作简单、测量方便、价格低的电抗性元器件测量仪是很 有必 要的。本文 所 设 计的R L C 测量仪 是能 够 测量电阻、电 感、电容的测量仪器，主要是通过测量其电抗性元器件组 成的电路所产生波形的频率，Arduino主控板上的单片机通 过外部中断采集其频率，经过换算将对应元器件的值显示 OLED屏幕上。使用少数的元器件以及IC，该测量仪具有价 格低、操作简单、测量方便等特点。
基于单片机的智能rlc测试仪的设计【毕业设计论文】[管理资料]
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基于单片机智能RLC测试仪的设计毕业设计摘要本文主要论述了基于凌阳SPCE061A单片机的智能RLC测试仪的设计，利用单片机对R、L、C等参数进行测量，可以充分利用单片机的运算和控制功能，方便地实现测量，使测量精度得到提高。
同时用软件程序代替一些硬件测量电路，可在硬件结构不变的情况下，修改软件以增加新的功能。
能够很好的完成对RLC参数的测量，以满足现代测控系统的需要。
关键词：单片机；SPCE061A；RLC测试仪ABSTRACTIt is mainly discussed in this paper that the design of intellectual RLC parameter measurer based on Lingyang SPCE061A MCU. MCU use of R, L, C, and other parameters measured, can take full advantage of MCU processing and control functions, to facilitate the realization of measurements for improved measurement accuracy. Simultaneously uses the software procedure to replace some hardware metering circuits, may in the hardware architecture invariable situation, revi se software to increase the new very good completing to the RLC parameter survey, satisfy the modern observation and control system the need.Keywords: MCU；SPCE061A；RLC testing device目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)前言 (V)1 系统测试原理与总体方案设计 (1)RLC测试原理 (1)相位+有效值测量 (1)相位+有效值测量方案的软仿真 (2)RLC参数测量方法 (3)总体设计方案 (4)系统原理框图 (4)整个系统工作流程 (4)系统设计中的难点和关键技术 (5)2 RLC测试仪硬件部分实现 (6)-5V电源的设计 (6)标准正弦信号发生模块 (6)标准正弦信号的原理 (6)AD9850芯片简介 (8)AD9850硬件电路图及单片机程序 (9)3 I-V变换模块 (11)I-V变换方案设计 (11)I-V变换的硬件电路 (11)4 同时采样模块 (12)同时采样模块方案设计 (12)A/D芯片的选择 (12)ADS7861芯片介绍 (13)ADS7861转换时序的逻辑控制 (13)5 单片机系统设计 (16)SPCE061A单片机概述 (16)单片机的电源设计 (16)SPCE061A最小系统 (17)6 RLC测试仪应用软件设计 (18)数据采集模块程序流程图 (18)中断程序流程图 (19)主程序流程图 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)前言随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高度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出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。
基于数字鉴相的自由轴法RLC测量
基于数字鉴相的自由轴法RLC测量时间：2009-09-28 11:26:43 来源：现代电子技术作者：黄利君何蓉0 引言R，L，C是电子电路及系统的主要元件，R，L，C参数的测量方法有电桥法、谐振法、伏安法。
其中，电桥法具有较高的测量精度，但电路复杂且需要进行电桥平衡调节，不宜完成快速的自动测量。
由于测量方法的制约，谐振法需要很高的频率激励信号，一般无法完成较高精度的测量。
伏安法在设计中必须完成矢量测量及除法运算，为了实现高精度测量，还需要采用低失真的正弦波信号和高精度的A／D，早期实现比较困难。
由于计算机技术的发展，智能仪器的计算能力和控制能力有了较大提高，使伏安法在实际中得到广泛应用。
伏安法测量中，有固定轴法和自由轴法两种，固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格地与标准阻抗电压的相位相同，对硬件要求很高，并且存在同相误差，已很少使用。
自由轴法中相敏检波器的相位参考基准可以任意选择，只要求保持两个坐标轴准确正交(相差90°)，从而使硬件电路简化。
常见的自由轴法RLC测试仪采用模拟相敏检波器，测量精度低，速度慢。
本文介绍一种基于数字鉴相的自由轴法RLC测量电路设计。
1 系统组成及测量原理基于数字鉴相的自由轴法RLC测量系统构成如图1所示，主要由正弦信号源U0、前端测量电路、相敏检波器、A／D转换器、微处理器、基准相位发生器以及键盘、显示电路等组成。
为了提高信号源精度，正弦信号源U0采用直接数字频率合成信号源(DDS)。
R0为信号源内阻，RS是标准电阻，Zx为被测阻抗，A为高输入阻抗、高增益放大器，主要完成电流一电压变换功能。
测量时，开关S通过程控置于Ux或US端。
由图1有：UX=IOZX，US=-IORS，被测阻抗ZX为：由式(1)可知，只要测出UX，US在直角坐标系中两坐标轴x，y上的投影分量，经过四则运算，即可求出测量结果。
图1中，被测信号与相位参考基准信号经过相敏检波器后，输出就是被测信号在坐标轴上的投影分量。
RLC测试仪设计
RLC测试仪设计双击自动滚屏发布者：ebnar 发布时间：2012-2-7 阅读：865 次【字体：大中小】QQ 651552016 专做电子类毕业设计，机电一体化毕业设计。
熟悉51、ARM、电路设计、电路仿真等，欢迎咨询!绪论电子产品中,电阻(Ｒ)、电容(Ｃ)和电感(Ｌ)是最基本的元器件,也是使用最多的元器件。
在充满激烈竞争的电子行业中,要求电子产品必须具有越来越高的性能、质量及性价比,从而对所使用的元器件提出了更高、更严格的要求。
元器件在不同的信号频率、不同的信号电平下,其性能和技术指标会发生变化。
尤其在高频段,元器件参数以及元器件所表现出的特性变化更大。
此外,元器件虽然能满足出厂时的技术指标,但装入实际电路中会表现出不同的特性。
因此,了解元器件在实际工作条件下的性能特性,有助于设计出高质量的电路,提高产品的性能和可靠性。
总之,RLC测试仪在产品设计、研发、生产和维护的过程中必不可少。
1 方案选择RLC参数的测量方法主要有电桥法、谐振法和伏安法。
1.1电桥法电桥法是能同时测量电器元件R、L、C最典型的方法，如图1.1所示。
电阻R可用直流电桥测量，电感L、电容C可用交流电桥测量。
电桥平衡的条件为SHAPE \* MERGEFORMAT图1.1 RLC测量电桥通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。
根据平衡条件及一些已知的电路参数就可以求出被测参数。
用这种测量方法，参数的值还要通过联立方程求解，调节电阻值一般只能手动，电桥平衡的判别亦难以用简单的电路实现。
这样，电桥法不易实现自动测量。
1.2谐振法谐振法可以用来测量L、C值，如图1.2所示。
它可以在工作频率上进行测量，使测量的条件更接近使用情况。
但是，这种测量方法要求的频率连续可调，直至谐振。
因此它对震荡器要求较高，另外，和电桥法一样，调节和平衡判断很难实现智能化。
图1.2 谐振法测量L、C原理图1.3伏安法伏安法是测量电阻的最基本方法，如图1.3所示。
RLC测量仪
R、L、C测量仪R、L、C测量仪摘要：把R、L、C转换成频率信号f，转换的原理分别是RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路。
单片机计数得出被测频率，由该频率计算出各个参数值，数据处理后，送显示。
关键词：RC振荡电路 LC电容三点式R、L、C measure instrumentLiu zaile Zhou qunwei Lv xiaojuan（Nanhua University HengYang Hunan 421001）Teacher：Wang YanAbstract:The resistance、the inductance and the capacitance are translated into frequency on account of RC surging circuit and LC surging circuit。
Single chip was measured frequency and computed each parameter value from this frequency，showing the parameter。
Key words:RC surging circuit LC surging circuit.目录第一章系统设计 (3)1．1 设计要求 (3)1．1．1 设计任务 (3)- 1 -R 、L 、C 测量仪- 2 -1．1．2 技术要求 (3)1．2 方案比较 (3)1．3 方案论证 (4)1．3．1 总体思路 (4)1．3．2 设计方案 (4)第二章 主要电路设计与说明 (5)2．1 TS556芯片简介 (5)2．1．1 芯片的顶视图及各引脚的功能 (5)2．1．2 芯片的等效功能方框图及工作原理 (5)2．2 CD4066芯片的简介 (7)2．3测X R 的RC 振荡电路 (7)2．3．1 用556时基电路构成多谐振荡器 (7)2．3．2 测量电阻的电路模块 (9)2．4 测X C 的RC 振荡电路 (10)2．5 测X L 的电容三点式振荡电路 (11)第三章 软件设计 (11)第四章 系统测试 (12)4．1 测试仪器 (12)4．2 指标测试及误差分析 (12)4．2．1 电阻的测量 (12)4．2．2 电容的测量 (13)4．2．3 电感的测量 (13)第五章 总结 .............................................................................................. 13 参考文献 .................................................................................................... 13 附 录 ........................................................................................................ 14 附录1 元器件清单 ...................................................................................... 14 附录2 程序清单 ......................................................................................... 15 附录3 总体电路图 ...................................................................................... 17 附录4 印制板图 ......................................................................................... 18 附录5 系统使用说明 .. (19)第一章 系统设计1．1设计要求1．1．1 设计任务R 、L 、C 测量仪- 3 -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：1．1．2 技术要求基本要求（1）测量范围电阻 100Ω～1M Ω电容 100 pF ～10000 pF电感 100 µH～10 mH（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别和单位发挥部分（1）扩大测量范围（2）提高测量精度（3）测量量程自动转换1．2方案比较目前，测量电子元件集中参数R 、L 、C 的仪表种类较多，方法也各不相同，这些方法都有其优缺点。
一种RLC测量仪及测量方法[发明专利]
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.11.12C N 104142430A (21)申请号 201410321835.7(22)申请日 2014.07.07G01R 27/02(2006.01)G01R 27/26(2006.01)(71)申请人盐城工学院地址224051 江苏省盐城市希望大道9号(72)发明人安晶 徐友武 刘学然 李青祝阳程(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人杨海军(54)发明名称一种RLC 测量仪及测量方法(57)摘要本发明涉及一种RLC 测量仪，采用CPLD 技术替代用数字电路产生正弦检测信号，且CPLD 开发板上芯片资源丰富、内含PLL 锁相环，方便实现倍频和分频，且包含存储单元，可以直接调用ROM 表宏模块、而且可以应用SOPC 来实现内核，便于实现高频测试信号能够提高正弦检测信号的波形质量；本发明还设计了基于本发明设计RLC 测量仪的测量方法，采用直接数字频率合成技术，能够精确控制输出正弦检测信号的频率和相位，同时具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续、具有低相位噪声和低漂移、易于集成、易于调整等优点。
(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页 附图6页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页 附图6页(10)申请公布号CN 104142430 A1.一种RLC测量仪，包括前置检测电路模块、差分处理电路模块、检波电路模块、积分模块、信号采集处理控制单片机、双端口RAM、输入输出控制模块、输入模块、输出模块、低通滤波器模块和D/A转换器；其特征在于：还包括CPLD控制板，其中，前置检测电路模块的输出端与差分处理电路模块的输入端相连接，差分处理电路模块的输出端与检波电路模块的其中一个输入端相连接，检波电路模块的输出端与积分模块的输入端相连接，积分模块的输出端与信号采集处理控制单片机的输入端相连接，信号采集处理控制单片机的输出端与CPLD控制板的输入端相连接，信号采集处理控制单片机同时与双端口RAM进行交互通信，CPLD控制板的两个输出端分别与检波电路模块、D/A转换器相连接，D/A转换器的输出端与低通滤波器模块的输入端相连接，同时分别与检波电路模块、D/A转换器相连接，双端口RAM与输入输出控制模块进行交互通信，输入输出控制模块的输入端、输出端分别与输入模块、输出模块相连接。
新型RLC测试仪设计
０ 引 言
在电子 系统 的组成 中 ， 了微 计算 机 、 用集 成 电路 、Ｐ 除 专 Ｆ Ｇ等 功能部 件外 ， 一般 都需要 独 立 Ｒ Ｃ元 件 。 Ｌ
Ｒ Ｃ的质量是 决定 电子 系统性 能 的一个 重要 因素 。传 统 的 Ｒ Ｃ测 量 方 法 主要 有 ３种 ， Ｌ Ｌ 即谐 振 法 、 电桥 法 及伏 安法 。谐振 法要 求有 较高频 率 的激励 信号 ， 一般 不容 易满 足 高精 度测 量 的要 求 。 电桥 法 虽然 具有
信号投 影 分量 的测 量时 间 ＜ｌＩＳ元 件参 数 测 量 时 间 ＜２ ， ｌ， ｌ ０ｍｓ测量 误 差 ≤０ ２ 。这 种 方 法 比传 ．％
统 自由轴 式 Ｒ Ｃ测 量方 法测 量精度 高、 度 快。 Ｌ 速
关键词 ：Ｒ Ｃ测 量 ；自由轴 法 ； 率合 成 ；数 字滤波 ； 字鉴相 ；相位参 考基 准 Ｌ 频 数
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西 安 科 技 大 学 学 报
２ １ 阜 ０ｌ
。
图 １ 自 由 轴 法 测 量 原 理 图
Ｆ ｇ Ｍ ｅ ｓ ｒｎｇ ｐｉ ｃ ｐｅ ｏ ｒｅ ａ ｅ ｔ ｄ ｉ．１ ａｕ ｉ ｒｎ ｉ ｌ ｆｆｅ — ｘ ｓｍｅｈｏ
通过 开关 ， 切 换 ， 分别 得到矢 量 ， 。经过 Ａ Ｄ转 换后 得到相 应 的数字矢 量 ／
较高 的测量 精度 ， 但需 要进行 反 复调 节 ， 测量 时 间 长 ， 难 实 现 快速 自动 测 量 。伏 安法 的基本 原理 是 ， 很 先 测量被 测 阻抗 的矢 量 电压及 矢量 电流 ， 然后通 过矢 量 除法运 算求 取 被测 阻 抗及 被测 参 数 。伏安 法有 固 定轴法 与 自由轴法 两种 。固定轴 法要求 相敏 检波 器 的相位参 考基 准严格 地 与标准 阻抗 的 电压 相量方
基于PIC单片机控制的RLC智能测量仪
由此可见，此测量仪具有高度的智能化和集成化，可精确地对元器件参数进行测量，这正符合当今测量仪器的发展趋势，他将具有广阔的应用前景。
1 硬件电路设计
此测量仪硬件设计思路。
由于PIC单片机只能正确采集0～5 V之间的电压，而输入的信号是正弦波信号，因此在将此正弦信号送入单片机之前需对其进行电位提升，使整个正弦信号任意时刻的电位均大于或等于0。另外本测量仪具有量程自动转换和增益自动可控的特点，实现电路。
图2中U1(CD4051)是一个单刀八掷的模拟开关，用以完成量程电阻挡位的转换；U2(CD4052)是一个双刀四掷的模拟
4 结 语
本文设计了一种基于PIC单片机的RLC智能测量仪，其主要功能如下：
(1) 能够智能地识别出待测元件是电容、电感、还是电阻。
(2) 能精确测量出电容、电感、电阻的参数值。
(3) 可以实现量程电阻的自动转换，无须人工选择档位。
(4) 当测量正弦信号的幅度过小时，可以自动实现增益放大，从而不影响精度。
这样通过程序控制单片机与74LS273相接端口的高低电位，就可以控制模拟开关选择不同的通道，从而实现自动的量程档位转换和增益控制。
2 软件程序设计
本测量仪的测量原理是以正交采样为基础。首先选用频率恒定的正弦信号作为标准测量信号，然后用待测元件和基准电阻串联对测量信号进行分压，最后由单片机分别对待测元件和基准电阻分压后所得的信号进行正交采样处理。
由于流过电容或电感的电流与其两端的电压存在90°的相位差，因此只需在任一时刻采样得到交流信号瞬时值V1，然后相移90°，再采样得到瞬时值V2，就可用V1和V2表示完整的交流信号：V2=V1+jV2。
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学科分类号 0712本科生毕业论文(设计)题目（中文）：基于矢量自由轴法的RLC测量仪设计（软件）（英文）：The measuring instrumentDesign based on the vector freeshaft method of RLC(software)学生姓名： XXX学号：0910XXXXXX系别：物理与信息工程系专业：电子信息科学与技术指导教师：起止日期：年月日怀化学院本科毕业论文(设计)诚信声明作者郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。
对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。
本声明的法律结果由作者承担。
本科毕业论文（设计）作者签名：年月日目录摘要............................................................................................ 错误!未定义书签。
关键字............................................................................................ 错误!未定义书签。
Abstract .......................................................................................... 错误!未定义书签。
Key words ...................................................................................... 错误!未定义书签。
1 前言 (1)2 方案论证与选择 (3)2.1 系统总体方案 (3)2.2 设计方案论证 (6)2.2.1正弦信号发生方案论证与选择............................ 错误!未定义书签。
2.2.2 基准相位发生方案论证与选择 (7)2.2.3 前置测试电路方案论证........................................ 错误!未定义书签。
2.2.4 放大电路方案论证 (9)2.2.5 相敏检波方案论证与选择 .............................................. 错误!未定义书签。
2.2.6 微处理器方案论证与选择 (10)3硬件电路设计与参数计算 (12)3.1系统总体设计 (12)3.2子系统电路设计 (12)3.2.1基准相位信号发生电路 (13)3.2.2正弦信号发生电路 (14)3.2.3前置测试电路 (15)3.2.4放大电路.............................................................. 1错误!未定义书签。
3.2.5相敏检波电路 (17)4 软件设计 (19)4.1 软件主流程图 (19)4.2 系统时钟软件设计 (20)4.3方波产生软件设计 (22)4.4测量状态控制软件设计 (23)4.5AD采样软件设计 (26)4.6 显示部分软件设计 (29)5 系统测试及结果分析 (29)5.1 测试仪器 (29)5.2 测试方案 (30)5.3 测试结果及分析 (30)5.3.1电阻测试 (30)5.3.2电容测试 (32)5.3.3电感测试 (33)6 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录A (37)摘要：本文是基于矢量自由轴法的RLC测量仪设计。
采用的是超低功耗MSP430G2553单片机和Nokia5110液晶显示测量电阻、电容、电感及相关辅助变量。
该系统由自制电源、基准相位发生器、正弦波发生器、前置测量电路、放大电路、相敏检波电路与单片机最小系统等构成超低功耗。
采用MSP430G2553单片机的PWM输出功能和内部10位AD分别进行方波信号的产生和AD数据采集。
前置测量电路由八级标准电阻和高精度的仪表运放组成，通过单片机和模拟开关能够自动选择相应的标准电阻档级与放大控制，使小阻抗信号可以精确采样，实现自动测量。
系统采用双π/4脉冲积分鉴相原理，结合矢量自由轴法提高了RLC测量的精度。
关键字：自由轴；RLC；MSP430G2553；低功耗Abstract:This paper is based on vector free shaft method of RLC measuring instrument design. Use of low power consumptionMSP430G2553 SCM and Nokia5110 liquid crystal display measurement resistor, capacitor, inductor and related auxiliary variable. This system is composed of homemade power supply, the reference phase generator, sine wave generator, leads the measurement circuit, the amplification circuit, phase-sensitive detection circuit and MSP430G2553 minimum system composition. The MSP430G2553 SCM PWM output function and internal 10 AD respectively square wave signal generation and AD data acquisition. Lead measurement circuit by very standard resistance and high precision instrument op-amp composition, through the single-chipmicrocomputer and analog switch can automatically choose corresponding standard resistance grades and amplification control, make the small impedance signal can accurate sampling, the realization of automatic measurement. The system adopts double π / 4 pulse integral phase theories, combined with vector free shaft method improves the RLC the accuracy of measurement.Key words:Free shaft;RLC;MSP430G2553;Low power consumption1、前言随着科技的不断发展，电子产品正以前所未有的速度，向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展，机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业。
无论是日常生活乃至航空航天和军事领域高端科技领域，电子技术的应用均日益深入。
掌握必要的电子知识成为我们常生活必要技能。
在生活中我们测量电阻、电感、电容时实际需要用到多个仪表，而那些能够完成同时测量的仪器仪表存在诸多不便，如传统的RLC测量仪体积庞大，功耗大，国内外主要仪器厂家还产生了内含微处理器的各种RLC参数测量仪。
这种专用的RLC测量仪具有多功能、多参量、多频率、高速度、高精度、大屏幕、菜单方式显示等优点。
如高频LCR 数字电桥，该产品是一种高准确度，宽测试范围的LCR测量仪，有液晶显示屏，全中文菜单。
可提供稳定的6位测试分辨率，测试信号电平可进行0.01 V-2.0 V可编程设置，自动分配选择匹配系数实现自动化，能适用生产现场高速检测等应用。
虽然高频LCR数字电桥具有许多的有点，但功耗高、价格十分昂贵。
人类是不断进步发展的，科技技能和知识不断积累，数字信号处理技术越来越成熟，各类芯片性能不断提升，伴随着新技术的出现，各项技术都有突破进展。
现在设计者们采用数字信号处理的方法逐渐替代了传统模拟测量信号相位、频率、幅度信息，降低了模拟器件的使用量和系统复杂程度，便于智能化控制。
这与以往传统的RLC测量方法不同，这是一种将R、L、C参数转换成频率信号f，然后用单片机计算后再运算求出R、L和C的方法。
其转换原理分别是RC振荡和LC三点式振荡，这样就能够把模拟量近似转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，这种数字化的处理一方面使测量精度提高了，另一方面也便于使仪表实现智能化。
但这种方法实现上有很大的难度。
设计者往往不选这种设计方法。
RLC测量方法有很多，对电阻的测量最为简单。
电容电感对时变信号敏感，可将电容电感转换成与电量、时间和频率相关的物理量，通过对电量、时间或频率的测量获得电感电容值。
RLC测量有电桥法、比例法、谐振法等，目前通过不同的模拟电桥电路可以实现RLC参数的较精确测量，在测量时需要预先判别RLC类型再选择合适的测量电桥和测量频率，因此测量时智能化水平不高。
RLC测量方法各自有着不同的优缺点，根据实际需要选择适合的设计方法。
①交流电桥法：运用交流电桥法进行RLC测量时系统要达到平衡，实现平衡必须满足两个条件，必须调节两个桥臂的参数，才能使电桥完全达到平衡，而且往往需要对这两个参数进行反复地调节，所以交流电桥的平衡调节要比直流电桥的调节困难一些。
具有较高的测量精度，被广泛采用，现已派生出许多类型。
但电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间长，很难实现快速的自动测量。
②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。
③伏安法：最经典的方法，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相量并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率便可得到被测阻抗的相量。
采用了基于矢量自由轴伏安法测量原理和四端测量技术。
矢量自由轴法可将复数变换成是实数的计算。
大大降低了计算的复杂度。
现阶段各类RLC测量设计广泛使用矢量自由轴法，此方法能智能小、巧高灵敏度地测量电阻、电感和电容，利用MSP430单片机设计一种基于矢量自由轴法的智能化的RLC测量系统。