基于单片机的电感参数测量设计
基于单片机的电阻、电感、电容测量系统
第一章绪论科学技术的飞速发展，特别是信息技术、精密工程的发展，催生了众多的新工艺、新材料、新产品，给人们的生产生活带来了日新月异的变化，然而所有这些新工艺、新材料、新产品都离不开测试测量技术和精密仪器，测试测量技术是这些产品质量的重要保证，而计量是为测试测量提供标准，精密仪器是其必不可少的工具。
随着被测试系统、产品的发展水平日趋提高——速度越来越快、体积越来越小、应用覆盖范围越来越广，人们对测试测量技术及精密仪器的要求也越来越高，促使测试测量技术和测量仪器不断出现新理论、新技术和新方法。
而电阻、电容、电感是电子线路中必定使用的零部件。
在进行电子线路的设计的基础上，准确地测量这些零部件的值是极其重要的。
测量这些零部件的值，一般使用LCR测试仪。
测量电子元器件集中参数R.L.C的仪表种类较多，方法也各有不同，但都有优缺点。
一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化。
随着智能化仪器的发展，元器件测量也变得十分简单，不象传统的模拟万用电桥那样操作复杂、调试困难，而采用LCR自动测量仪。
这种测量仪是以微处理器为基础的智能仪器，可以自动测量无源元件的各项基本参数。
RLC参数自动测式仪不仅能自动判断元件的性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值，还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。
这类自动测试系统具有极强的通用性和多功能性，对于不同的测试任务，只需增减或更换挂在它上面的仪器设备，编制相应的测试软件，而系统本身不变。
这种自动测试系统特别适合于要求测试时间短而数据处理量极大的测试任务中，以及测试现场对操作人员有害或操作人员参与会产生人为误差的测试场合。
因其具有很多传统仪器所不具备的优点，故RLC自动测试仪现在应用越来越广泛。
第二章方案设计与论证RLC参数的测量方法主要有电桥法.谐振法.伏安法三种。
电桥法具有较高的测量精确度，因而被广泛采用，而且电桥已派生出许多类型。
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务，特别是在嵌入式系统和传感器应用中。
以下是简要的介绍，具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。
1. 电阻测量：使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路，然后使用模拟输入通道或模数转换器（ADC）来测量分压后的电压。
基本步骤如下：•构建电压分压电路，将待测电阻与已知电阻串联。
•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。
•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。
2. 电容测量：电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。
具体步骤如下：•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。
•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。
•通过时间常数和电阻值计算电容值。
3. 电感测量：电感测量一般使用LC振荡电路来实现。
具体步骤如下：•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。
•通过单片机的定时器来测量振荡周期。
•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。
注意事项：1.校准：对于精度要求较高的测量，建议在使用前进行校准。
2.信噪比：在测量中要注意信号质量和干扰，尤其是在电容和电感的测量中。
3.电源电压：确保单片机和测量电路的供电电压稳定。
4.选择合适的元件值：为了提高测量的精度，选择合适的已知电阻、电容和电感值。
5.滤波：可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。
这仅仅是一个简要的概述，具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。
在设计时，请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。
基于单片机高精度电感测量的设计与实现
参考文献(2条) 1.邱关源 电路 1998 2.张迎新 单片微型计算机原理、应用及接口技术 1979
引证文献(1条) 1.XIONG Guang-ming.GUO Li-li.ZHOU Sheng-yan.XI Jun-qiang.DONG Yi-liang.LI Hong-jun Study on Control of Pneumatic Selecting and Shifting Actuators Using Rapid Control Prototyping[期刊论文]-北京理工大学 学报（英文版） 2010(1)
!##! 年第 ! 期 文章编号： （(""(） !""! # $%&’ "( # "")( # "*
研究与开发
=>7>8=?3 @ !>A>BCD0>EF
基于单片机高精度电感测量的设计与实现
艾树峰 刘波粒 王艳菊
（河北师范大学电子系， 河北 石家庄 "+""&!）
!
摘
要： 电感元件是电路中应用最为广泛的元件之一， 因此电感的精度将对电路的性能带来直接的
!" ! !! *
)
%()’ %&
0 ()’ / + !" 此关系可通过调节负 ! / +， !! * % " ()’
令 !’ 0 ! + $
阻抗变换器的参数得到满足。 （2） 0 ()’ / + %& " （2） 式是一个无阻尼振荡方程， 其固有振荡周期 1 # $ )’ 为
图"
) $ - 电路原理图
基于单片机的电阻、电容、电感测试仪毕业设计(论文)word格式
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被测参数。
在系统的软件设计是以Keil51为仿真平台，使用C语言与汇编语言混合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，LED动态显示模块，电容三点式振荡I IABSTRACTWith the development of electronic industry，electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually，in applications we often measured resistors，capacitors，inductors size. Therefore,the design of reliable，safe，convenient resistance，capacitance，inductance tester of great practical necessity.In the system hardware design，take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance，the electric capacity，the inductance reflectoscope reflector，the resistance，the electric capacity，the inductance，the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey.And the resistance and the electric capacity are use 555 multiresonant circuits to produce，but the inductance is produces according to the electric capacity bikini，the oscilation frequency will send AT89C52 the counting to be neat，through and fixed time counts may calculate by the frequency measurement rate，figures out again through this frequency meter is measured the parameter.In system's software design is take Keil51 as the simulation platform，used the C language and the assembly language mix programming has compiled the system application software；including master routine module，display module，resistance test module，electric capacity test module and inductance test module.Finally，the actual production of a prototype，tested in the laboratory results show that the prototype of the functions and indicators are the design requirements.KEY WORDS:Single slice of machine，555 resonance swings circuit，LED dynamic display module，Capacitance three-point shockII目录1 前言 (1)1.1设计的背景及意义 (1)1.2电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 (2)1.3本设计所做的工作 (3)1.4本论文的结构安排 (4)2 电阻、电容、电感测试仪的系统设计 (5)2.1电阻、电容、电感测试仪设计方案比较 (5)2.2系统的原理框图 (5)3 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 (7)3.1MCS-51单片机电路的设计 (7)3.2LED数码管电路与键盘电路的设计 (9)3.3测量电阻、电容电路的设计 (13)3.3.1 555定时器简介 (13)3.3.2 测量电阻电路的设计 (15)3.3.3 测量电容电路的设计 (16)3.4测量电感电路的设计及仿真 (17)3.4.1 测量电感电路的设计 (17)3.4.2 测量电感电路的仿真 (18)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 (28)5.2.1 系统软件调试 (28)5.2.2 系统硬件调试 (28)5.2.3 系统测试 (32)6 结论与展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)III附录 (37)附录一系统原理图及PCB (37)附录二源程序 (39)IV1 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51单片机的电容电感测量仪设计
2019年24期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application基于51单片机的电容电感测量仪设计*王杰（铜陵学院电气工程学院，安徽铜陵244061）在平常电子电路实验中，我经常会用到一些电容和电感，当我们用它的时候，我们是直接通过其自身的颜色标记或者买来的标签上面来读取它的容量或感量。
如果在某个电路中由一个未知值得电容或电感，或者电路中有个寄生的电容存在，那我们又该如何知道它的大小呢。
本文就介绍了一个用单片机构成的可以测量小容量电容电感的简易测量仪。
1测量仪设计原理该电容电感测量仪的测量原理就是基于测量振荡器频率的方法，测量仪的核心是一个由LM311芯片组成的振荡器，可以测出LC 振荡电路中的电容和电感的值。
不过由于单片机测量频率的范围有限，同时也为了减小测量误差，当单片机在测量LC 振荡回路频率的时候，可以先测量一个标准已知电容的振荡频率，然后再根据此基准电容值计算得出被测的电容量和电感量[1]。
2硬件电路的设计电容电感测量仪的硬件电路主要包括LC 振荡器、51单片机和LED 显示器这三大件。
其中LC 振荡器是由电容、电感，电阻和LM311比较器芯片组成。
在电路组装好之后，要对电路进行检查，看其振荡器是否能正常起振，可以用示波器在LM311的7引脚观察有无振荡波形输出，如果有，则可初步判定振荡器可以正常工作。
3LC 振荡电路设计当电容电感全为未知的时候，我们可以先用RC 振荡器先测量出电容的值，当电容值知道后，再将被测电感和电容组成一个LC 振荡电路，再测出电感的值。
其原理为把被测电容和电阻串联，构成RC 网络，即一个RC 振荡器，该振荡器的周期为T=A 0×RC ，A 0为常数，当R 为已知的时候，测出振荡器的周期即可算出电容的值。
然后把求得的电容值代入LC 振荡电路中，根据其振荡频率f=1/2π√LC [5]，测出此时振荡器的频率后即能算出电感的量[2]。
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量基于单片机电阻电容电感测量引言：单片机是一种集成电路芯片，具有处理、存储和控制功能。
在电子领域中，单片机常被用于各种测量和控制需求，其中包括电阻、电容和电感的测量。
本文将重点讨论基于单片机的电阻、电容和电感测量技术，探讨其原理、应用及可能的改进方向。
一、电阻测量电阻是电流通过的阻力，是电路中常见的元件之一。
在电子设计和维修中，准确测量电阻是十分必要的。
基于单片机的电阻测量技术通过利用单片机内部的模拟-数模转换器（ADC）和电压比较器实现。
1.工作原理基于单片机的电阻测量原理非常简单。
将待测电阻接入单片机的引脚和电源之间，形成一个简单的电路。
通过单片机的ADC来测量电路两端的电压。
根据欧姆定律，电阻值可以通过电压和电流的比值得到。
通过测量电压和已知电流值，可以计算出电阻值。
2.应用领域基于单片机的电阻测量技术广泛应用于电子设备维修和实验室测量中。
当我们需要检测电路板上的电阻是否正常工作时，可以使用这种技术。
该技术还在温度传感器、压力传感器和其他各种传感器中起到关键作用。
3.改进方向目前，基于单片机的电阻测量技术已经相对成熟。
然而，随着技术的进步，我们可以考虑一些改进方向。
可以进一步提高测量的精确度和稳定性，以适应更高精度要求的应用。
还可以研究如何通过改变测量电路的结构和参数，来实现对特定类型电阻的测量。
二、电容测量电容是电路中的存储元件，用于储存电荷。
在电子系统中，精确测量电容对于设计和故障排除十分重要。
基于单片机的电容测量技术通过使用单片机的定时器和IO口来实现。
1.工作原理基于单片机的电容测量原理基于充放电过程。
将待测电容通过一个电阻与单片机的引脚相连。
单片机通过IO口将引脚置为高电平，电容开始充电。
当电容充电到一定电压后，单片机将引脚置为低电平，开始计时。
当电容放电到低电平后，单片机停止计时。
通过测量计时的时间，可以计算出电容值。
2.应用领域基于单片机的电容测量技术在电子系统设计和故障排查中广泛应用。
基于单片机的高精度电阻电感电容测量仪器的设计
摘要本设计是一种基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计.本设计采用MAX038单片压控函数发生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值,利用51单片机控制测量和计算结果,采用1602液晶模块实时显示数值,可以手动调节量程,正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整,为了提高精度,我们把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产生的误差.实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高.关键词：电压比例法89C51 AD637 1602液晶ABSTRACTThe design is the design of a high-precision instrument for RLC measurement based on microcontroller(89C51).This design adopted MAX038 monolithic voltage-controlled function generator to produce high accuracy sine wave signal,which passed through the series circuit of the capacity or inductance and standard resistance,and then measured the respective voltage of the capacity or the inductance and the standard ing the voltage proportion method calculated the capacitance values or inductance values.The design used 51 microcontroller to control the measurement and calculation results,used 1602 LCD to show the result. The range can be adjusted manually, sine signal generator can adjust amplitude and frequency to improve accuracy, we measured the AC voltage through the ICL7650 to eliminate the error caused by the lower input resistance of AD637. Experimental results show that the performance of this design is stable and of high measurement accuracy.Key words: V oltage proportion method; 89C51; AD637; 1602 LCD;目录1 引言 (1)2 电压比例法测量原理 (1)3 系统方案 (2)3.1系统总体方案设计与结构框图 (2)3.2方案设计与论证 (3)4 硬件电路 (5)4.1稳压电源模块 (5)4.2正弦信号发生器 (5)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (7)5 系统软件设计 (8)5.1控制测量程序模块 (8)5.2按键处理程序模块 (9)5.3电阻电感电容计算程序 (9)5.4液晶显示程序模块 (10)6 系统测试与结果分析 (10)6.1对正弦信号源的测试 (10)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)1 引言现代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、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要.目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.2电压比例法测量原理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x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为:Xx x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗:cj 1X C w = (2) wL j X L = (3)C 、L 为待测电容和电感.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,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感:）（...U jw L LX LX U RU -=⋅ (4)jwC1jwC 1U U ..CX +=R (5) 电容: jwR 1C ..-=CXU U(6)测量Q 值时,加入交流信号测量出电感Q 值L jw R Z 1S 1+= (7)L jw R Z 2S 2+= (8)两个方程联立,求得电感2-12212W W -L 22z z = (9) 2-122121s W W -jw R 22z z -=Z (10) S R L Q jw = (11)1Z 为电感在电路中角频率为1w 的等效阻抗,2Z 为电感在电路中角频率为2w 的等效阻抗,L 为电感量,S R 为电感的等效电阻.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MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号,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,无失真的放大正弦信号.3.系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D 转换、单片机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:图1系统流程图3.2方案设计与论证3.2.1电阻电感电容测试采样模块电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、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.方案一利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用.方案二可编程序控制器(PLC）应用广泛,它能够非常方便的集成到工业控制系统中.可编程控制器速度快,体积小,可靠性和精度都比较好,在此系统中可以使用PLC对硬件进行控制,但是PLC的价格相当昂贵,因而成本过高,应用于要求比较高的场合.方案三利用震荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻、电容转化为频率,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率,这样就把模拟量近似转化为数字量了,而频率是单片机很容易处理的数字量,该方案测量精度较高,易于实现仪表的自动化,而且单片机构成的系统可靠性高,硬件的描述完全可用软件来实现,成本低.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大,外围电路非常复杂.且不符合需要一个独立信号发生器的要求.方案四电压比例法采用与标准电阻相比较的的方法,其原理是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流I，这样被测元件与标准元件上得到的电压分别为Vx与Vi;通过计算得出被测值,此方法精度高,需要一个具有输出频率稳定的信号源来提供激励.本设计采用此方案. 3.2.2正弦信号发生器模块正弦信号源发生器模块是决定系统误差的重要部分,要求有稳定的频率,另外为了测试系统的可靠性还要求正弦信号发生器的频率和电压具有可调性,本系统要求频率范围1HZ～1MHZ,电压大于5V.方案一 555信号发生器采用555信号发生器制作的发生器,其外围电路较复杂.这种方法能实现快速频率变换,具有低噪声以及所有方法中最高的工作频率.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大.方案二单片机信号发生器[5]使用单片机编程实现正弦波的产生简单易行.可以在外围电路不变的情况下通过程序来改变输出电压的幅值和频率.由于输出的是数字信号,可以做得很高,产生的信号精度及其性价比比较高,集成度也高并且需求电压低,功耗低.方案三 DDS信号发生器[6]利用直接合成DDS芯片的函数发生器,能产生任意波形并能达到很高的频率并且频率的稳定性比较好.但成本较高,主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益与灵敏度等.按不同的性能与用途分为低频信号发生器、高频信号发生器、频率合成式信号发生器等.方案四 MAX038信号发生器MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。
基于单片机的电容电感测量系统设计本科论文
三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于单片机的电容电感测量系统设计电气与自动化工程学院院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名吴含学号 12011071010 指导教师康明才职称副教授指导教师工作单位南京理工大学起讫日期 2015.2.22-5.23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容电感的大小。
因此，设计可靠，安全，便捷的电容电感测试仪具有极大的现实必要性。
本文分析测量了电容和电感量原理并且研究了单片机测量频率的方法，介绍了以MCS-51单片机为核心的电容电感测量系统的设计，将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。
该测试仪具有低功耗、高精度、携带方便等特点，把所测数据保存在单片机里，然后通过LCD显示。
其中电容是采用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。
本设计采用Keil51为仿真平台，设计测量系统软件包括主程序模块、显示模块、电容测试模块和电感测试模块。
最后测试结果表明，本设计性能稳定，测量精度高。
关键词：MCS-51单片机；Keil51仿真平台；电容；电感；LCDAbstractWith the development of electronic industry, electronic components rapidly increased the scope of electronic components becomes more and more popularin the application,we often measured the size of the inductor and capacitor.Therefore,the design of reliable,safe,has a great practical necessity capacitance inductance tester convenient.This paper analyzes the method to measure the capacitance and inductance of the principle and measure the frequency of SCM,the system design of capacitance and inductance measurement using MCS-51 microcontroller as the core of the oscillation circuit capacitance and inductance using the corresponding frequency into the measurement parameters to achieve the.The instrument has the characteristics of low power consumption,high precision,easy to carry,the measured data is stored in the microcontroller,and thenthrough the LED display.The capacitance is generated by the 555 multivibrator circuit,but the inductance is generated according to the three point capacitance.This design uses Keil51 as the simulation platform,the design of the measurement system software consists of main program module,display module,test module capacitance and inductance test module.The test results show that the design of stable performance,high measurement precision.Keywords: MCS-51 microcontroller; Keil51 platform; capacitance; inductance; LCD第一章前言 (1)1.1 研究的目的意义 (1)1.2 电容电感测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (2)第二章电容电感测试仪的系统设计 (1)2.1 分析测量电容和电感量原理 (1)2.2单片机测量频率的方法。
- 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)。
基于单片机的电感参数测量设计肖良松【摘要】The resonant circuit can be formed by the storage property of inductance and electric capacity.The property of direct-current impedance and alternating current impedance of inductance may be used as current limiting inductors,rectifier filter and ban pass filter.The inductance parameter including the inductance number,permitted deviation,quality factor,and distributing electric capacity must be measured before the application.The inductance number L,quality factor Q and distributing electric capacity C are the primary parameters.The resonant circuit from the single chip STC5410AD with an AD adaptor and the DDS chip AD9833 can be used to measure the inductance number,quality factor and distributing electric capacity.The instruments for the measurement of the inductance are inductance apparatus,Q measurement and micro-processor.%利用电感的储能特性,可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性,可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等.使用时必须对电感参数进行测量,电感的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.使用带AD转换的STC5410AD单片机结合DDS芯片AD9833产生谐振频率来测出电感量、品质因数、分布电容.测量电感的工具主要有电感量仪、Q表、微处理器电感测试装置等.【期刊名称】《曲靖师范学院学报》【年(卷),期】2011(030)006【总页数】4页(P71-74)【关键词】电感量;品质因数;分布电容;单片机【作者】肖良松【作者单位】曲靖应用技术学校,云南曲靖655000【正文语种】中文【中图分类】O441.1电感是电子系统中常用的元件之一，使用时必须对电感参数进行测量，电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.目前市面上测量电子元器件参数R、C和L的仪表种类较多，方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.尚未有人用单片机结合DDS产生谐振频率的方法测量电感量L，品质因数Q，分布电容C.基于上述问题，本文设计一种用微处理器及DDS芯片产生出谐振频率测量电感量L，品质因数Q，分布电容C的方法.电感是电子系统中常用的元件之一，主要用途有:一是储能，二是通直流阻交流.利用电感的储能特性，可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性，可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等［1］.电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量，电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等.通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大.有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大.品质因数也称Q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数［2］.它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q 值越高，其损耗越小，效率越高.分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间、线圈与地之间、线圈与金属之间都存在的电容.电感器的分布电容越小，其稳定性越好.分布电容能使等效耗能电阻变大，品质因数变大.减少分布电容常用丝包线或多股漆包线，有时也用蜂窝式绕线法等.额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值.若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁. 2.1.1 测量出电感系数L，测量范围1nH－10H之间.2.1.2 测量出品质因数Q.2.1.3 测量出分布电容C.2.1.4 在显示位置显示出相关参数.系统如图1，分三大部分:测量电路，显示电路和控制电路.测量电路包括:LC选频电路;控制电路包括:AD9833产生不同频率的正弦波，STC单片机控制正弦波的频率，单片机内部AD监测LC电路谐振;显示部分:显示测量出来的参数.STC5410AD单片机是由宏晶科技生产的单机器周期兼容AT8051内核单片机STC12C5410系列中的一种，是高速/低功耗的新一代AT8051单片机，指令代码完全兼容AT89051单片机，内部集成MAX810专用的复位电路，内部还有RC震荡电路，我们在下载程序时可以选择内部晶振提供时钟频率.外部可接24M晶振，下载程序时，选择使用外部晶振.STC12C5410AD单片机中包括了数据存储器、程序存储器、中央处理器、定时/计数器、I/O输入输出口(输入输出口可设置为四种模式:准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏)、高速8路十位高速A/D转换模块、PWM发生模块以及电子看门狗、电源监控、片内RC振荡器等模块.换句话说，STC12C5410AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统，可以很容易地构成典型的测控系统.AD9833型可编程波形发生器是一款为各种需要得到高精度正弦波、三角波、方波信号的应用而设计的器件，该器件采用第三代频率合成技术——直接数字频率合成技术.AD9833无需外接元件，输出频率和相位都可通过软件编程，易于调节，频率寄存器是28位的，主频时钟为25MHz时，精度为0.1Hz，主频时钟为1MHz时，精度可以达到0.004Hz.可以通过3个串行接口将数据写入AD9833，这3个串口的最高工作频率可以达到40MHz，易于与DSP和各种主流微控制器兼容.AD9833的工作电压范围为2.3V－5.5V［4］.AD9833是一块完全集成的DDS电路，仅需要1个外部参考时钟、1个低精度电阻器和一个解耦电容器就能产生高达12.5MHz的正弦波.除了产生射频信号外，该电路还广泛应用于各种调制解调方案.这些方案全都用在数字领域，采用DSP技术能够把复杂的调制解调算法简化，而且很精确.AD9833的引脚排列如图2所示.引脚功能:1脚COMP，DAC偏移引脚，该脚用来为DAC偏移解耦.2脚VDD电压电压.3脚CAP/2.5V，数字电路电源端.4脚DGND，数字地.5脚MCLK，主频数字时钟输入端.6脚SDATA，串行数字输入端.7脚SCLK，串行时钟输入.8脚FSYNC，控制输入，低电平有效.9脚AGND，模拟地.10脚VOUT，输出频率. 如图3所示为并联谐振法测电感的电路，其中C为标准电容，L为被测电感，Co 为被测电感的分布电容.测量时，调节信号源频率，使电路谐振，即电压表指示最大，记下此时的信号源频率f，则由此可见，还需要测出分布电容Co，不接标准电容C，调节信号源的频率，使电路自然谐振，设此频率为f1，则由上述两式可得把Co代入L的表达式，即可得到被测电感的感量.电路设计如图4所示液晶12864显示所测量的参数，STC5410AD单片机控制AD9833产生不同频率的正弦波，产生的正弦波通过LC并联选频网络和R，选频网络和单片机的AD采样端口连接使得单片机监测选频网络是否达到谐振，达到谐振时，单片机记下此时的频率，并通过内部计算，将计算出来的参数显示到液晶上.根据设计要求及硬件电路的设计，智能测试仪的软件设计可分为五个模块，分别是:主程序模块、中断采样程序模块、转量程序模块、显示程序模块及数据处理程序模块.(1)主程序模块:主程序模块是程序运行的核心软件，它是专门用来协调各执行模块之间的关系，在整个系统软件中充当组织调度的角色.它的主要功能是对程序进行初始化，调用各个子程序，使程序能够正常有序的运行.(2)中断采样程序模块:该模块的主要功能是将电感的模拟电压量转换为数字量，使单片机控制系统能够对数据进行处理.(3)显示程序模块:12864大液晶显示屏.(4)数据处理程序模块:该模块是程序内部的一些数据处理程序.用STC5410单片机及DDS芯片产生出谐振频率测量电感量L，品质因数Q，分布电容C的方法可行，而且测量出的误差较小.产生的误差主要来源于:(1)标准电容的误差，标准电容的误差直接影响着测量结果.(2)单片机AD采样速度不够.(3)程序有待优化.【相关文献】［1］康华光.电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社，2005:102－154.［2］张南.电工学［M］.北京:高等教育出版社，2007:174－179.［3］高吉祥.模拟电子线路设计［M］.北京:电子工业出版社，2007:42－78.［4］邓兴成.单片机原理与实践指导［M］.北京:机械工业出版社，2009:1－28.。