简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计方案

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简易电阻、电容和电感测量仪

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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。

简易电阻、电容和电感测试仪设计说明

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 LM337NE555 NE5532STC89C52 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)心得体会 (31)参考文献 (32)附件 (33)附件1:电路图 (33)附件2:元件清单 (34)附件3:程序代码 (35)附件4:实物图 (45)摘要近几年来,电子行业的发展速度相当快,电子行业的公司企业数目也不断增多。

电容电阻电感测量仪设计报告

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。

简易数字式电阻、电容和电感测量仪

简易数字式电阻、电容和电感测量仪

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计摘要:本系统设计主要有控制模块、正弦信号产生模块、测量模块、显示模块组成。

以MSP430作为主控制器,通过SPWM产生频率可调的正弦波信号,标准正弦信号流经待测电感与标准电阻的串连电路,通过峰值检波得到测量电压值,利用电压比例计算的方法推算出电感值。

电容及电阻测量则是通过MSP430控制IO口电平对RC电路充放电测电阻电容。

通过单片机控制12864液晶显示屏显示测试元件类型以及元件参数,并通过手动拨码选择测量的量程,实现精确读数。

一、方案分析与论证1.系统设计方案分析:方案①:用恒流源测量电阻,NE555谐振测量电容以及用LC三点式震荡测量电感的方法。

方案②:用MSP430控制IO口电平对RC电路充放电测电阻电容,用电压比例法来测量电感。

多档位选择用拨码开关实现。

方案一原理简单,但焊接困难、调试复杂,同时考虑到系统的精度,最后选用方案二。

整体系统框图:2.单元电路分析:电阻测量方案分析:用MSP430的IO口产生不同的电平控制RC充放电,对不同的测量档位选取不同的电阻参考阻值。

具体档位分为:100-300Ω、300-20KΩ、20KΩ-200KΩ、200KΩ-1MΩ档位。

电容测量实现方案分析:用MSP430的IO口产生不同的电平控制RC充放电,对不同的测量档位选取不同的电阻参考阻值。

具体档位分为:100-300Ω、300-20KΩ、20KΩ-200KΩ、200KΩ-1MΩ档位。

电感实现方案分析:本设计采用电压比例法来测量电感。

由于电感属电抗元件 ,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ω的交流信号的作用下 ,电感获得的电压为:(式中Lx为待测电感)标准元件的选择有许多种方法 ,但为了提高测量精度和降低成本 ,本设计采用了标准电阻 ,它获得的电压为:根据电压比例法 ,经过计算可得:(式中:、分别是、向量电压的模值)。

三、系统测试1、主要测试仪器数字万用表、YB1732B3A型直流稳压电源、精密数字电桥。

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

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。

简易电阻、电容、电感测量仪

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。

电阻、电容、电感测试仪毕业设计1 精品

电阻、电容、电感测试仪毕业设计1 精品

编号:毕业设计题目:电阻、电容、电感测试仪院(系):应用科技学院专业:电子信息工程题目类型:☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发在使用电子元器件时,首先需要了解参数。

采用传统的仪表进行测量时,首先要从电路板上焊开器件,再根据元件的类型,手动选择量程挡位进行测量,这样不仅麻烦而且破坏了电路板的美观。

基于单片机控制实现的RLC测量仪可以在线测量、智能识别、量程自动转换等多种功能,大大提高测量仪的测量速度和精度,扩大了测量范围。

因此这种RLC测量仪既可改善系统测量的性能,又保持了印刷电路的美观,较传统的测量仪还具有高度的智能仪和功能的集成化,在未来的应用中将具有广阔的前景。

本课题主要研究内容为设计一个基于单片机的RLC智能测量仪器,能够智能地识别出待测元件是电容、电感还是电阻;能精确测量出电阻、电容、电感的参数值,同时还能加入语音播报的功能;可以实现量程电阻的自动转换,无须人工选择档位;对测量仪进行扩充后还实现了二极管、三极管的测量。

关键词:RLC测量仪;AT89S52;NE555In the use of electronic components, the first need to understand ing the traditional instrument to measure, the first circuit board from a welding device, according to the type of components, manually select range Shift to measure, this is not only troublesome but also undermine The appearance of the circuit board. Based on SCM control to achieve the RLC-measuring instrument can measure, intelligent identification, range automatic conversion, and other features, thereby greatly increasing the meter measuring speed and accuracy, expanded the range. So this RLC measuring instrument can improve the performance measurement system, and maintain the appearance of the printed circuit, the more traditional measuring instrument also is highly intelligent and functional instrument of integration and application in the future will have broad prospects.The main topics for the design of research has been based on the RLC SCM smart measuring instruments, smart and able to identify components under test is capacitors, inductors or resistance; can be accurately measured resistors, capacitors, inductors of the parameters, while adding V oice of the broadcast function can be automatically converted range of the resistance, not artificial selection stalls; measuring instrument to carry out the expanded also to achieve the diodes, transistors measurement.Key words:RLC meter;AT89S52;NE555目录引言 (1)1 硬件电路 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 电路方框图及说明 (2)1.3 各部分电路设计 (2)1.3.1 电阻测量电路 (2)1.3.2 电容测量电路 (3)1.3.3 电感测量电路 (4)1.3.4 多路选择开关电路 (4)1.3.5 按键及显示电路 (5)1.3.6 单片机模块 (6)1.3.7 量程选择模块 (7)1.3.8 电源模块 (8)2 软件部分 (8)2.1 主程序流程图 (8)2.2 程序清单 (9)3 相关元器件 (19)3.1 元件清单 (19)3.2 AT89S52资料 (20)3.3 ICM7218资料 (31)3.4 74LS390资料 (32)3.5 CD4052资料 (32)3.6 NE555资料 (33)3.7 共阳4位LED数码管资料 (39)3.8 三极管相关资料 (40)3.9 三端稳压管LM7805资料 (41)3.10 继电器资料 (42)4 调试总结 (43)5 结论 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)附录 (47)引言测量电子元器件集中参数R、C、L的仪表种类较多,方法也各有不同,但都有其优缺点。

简易数字电阻、电容、电感测量仪

简易数字电阻、电容、电感测量仪

简易数字电阻、电容、电感测量仪摘要:本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和LM311、LM334对电阻、电容和电感参数的测量。

本系统以锂电池自制电源作为各个主要控制芯片输入电源,采用通过测量电阻的电压和电容或者电感的频率利用频率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。

关键字:MSP430F149单片机;电阻测量;电容测量;电感测量Abstact: This system uses TI's 16-bit ultra-low power microcontroller MSP430F149 and LM311, LM334 on resistance, capacitance and inductance parameters of measurement. The self-power lithium battery system control chip as the major input power, using the voltage by measuring the resistance and capacitance or inductance of the frequency of use of the frequency ratio method of calculating projected resistance, capacitance or inductance. MSP430F149 MCU using measurements and calculations, the use of self-calibration circuit to improve the measurement accuracy, with the differential pressure method to eliminate the power fluctuations on the results. 12864 measured using real-time display LCD module. Experimental results show that the system is stable and high precision.Keywords:MSP430F149 Microcontroller; Resistance measurement; Capacitance measurement; Inductance measurement目录1 引言 (2)2 方案论证 (2)2.1总体方案描述 (2)2.2微处理器模块 (3)2.3电阻测量部分 (3)2.4电容和电感部分(和电桥方案对比) (4)2.5信号调理部分 (6)2.6按键和液晶显示部分 (7)3 系统硬件、软件的实现 (7)3.1硬件部分的实现 (7)3.1.1微处理器(MCU)电路 (7)3.1.2电阻测量模块 (8)3.1.3电容电感测量模块 (9)3.1.4 LCD液晶显示和按键模块 (9)3.1.5信号调理模块 (10)3.1.6电源模块 (10)3.2软件实现(软件框图) (11)4 系统测试 (12)4.1主要测试用的仪器 (12)4.2指标测试结果 (13)5 附录 (14)1 引言高精度低功耗的手持数字式简易测量设备被我们越来越多的使用到学习和生产当中。

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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。

在设计前本文对各种方案进行了比较: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,电感可用时间常数发和同步分离法等,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。

方案二.可编程逻辑控制器(PLC>此方案采用PLC对硬件进行控制,应用较为广泛。

它能够非常方便地集成到工业控制系统中。

其速度快,体积小,可靠性和精度都较好,在设计中可采用PLC对硬件进行控制,但是用PLC实现价格相对昂贵,因而成本过高。

方案三.采用CPLD或FPGA实现此方案则采用广泛应用的VHDL硬件电路描述语言,实现电阻,电容,电感测试仪的设计,利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真,并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中,完成系统的控制作用。

但相对而言设计规模大,系统结构复杂。

方案四.利用LRC数字电桥与单片机结合利用LRC数字电桥将电阻、电容和电感参数转化为电压模拟信号,此模拟量由高精度AD转换芯片转换为数字量。

这样由单片机处理数字量,能够满足测量精度高、易于实现自动化测量等设计需要,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,容易构成各种规模的系统。

通过对上述方案的比较,利用LRC数字电桥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,本文选定以单片机为核心来实现对电阻、电容和电感测量的设计。

三、系统设计3.1系统总体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。

系统硬件总体框图如下:图1 系统硬件总体框图软件由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> 电阻电感电容计算程序,单片机根据A/ D 转换得到的电压值计算出电阻、电感或者电容值。

(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3.2系统模块设计3.2.1 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。

3.2.2 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和电感时,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。

3.2.3 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。

3.2.4 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。

3.2.5 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。

3.2.6 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。

四、理论分析与计算本系统主要的功能就是电阻、电容和电感的测量,因此对电阻、电容和电感测量的原理做详细的分析。

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:是在待测电阻与标准电阻的串联电路中加一电流。

这样和上将得到电压和,则测量电阻为:<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和电感。

由于电容和电感属电抗元件,因此不能采用直流来产生测量信号,而只能采用交流信号。

在角频率为的交流信号的作用下,电容和电感获得的电压分别为:<2)<3)、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,且与电阻测量公用一套标准电阻。

所以有:<4)经过计算可得:<5)<6)其中、和分别为、和的模值。

由公式<5)、<6)式可见,为保证测量精度,必须保证电阻的精度和的高稳定值。

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。

五、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3 稳压3.3V产生电路5.2 LRC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;当探针的两端接电感元件时,此电路就组成的是基本的RL电路。

输入的正弦波可以接频率为100HZ、1KZ和10KHZ。

图4 LRC测量电路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所示。

图5整流滤波电路六、系统软件设计6.1 控制测量程序模块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。

控制测量流程图如图8所示。

图8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9所示。

图9 按键处理程序流程图6.3电阻电感电容计算程序 单片机根据A/ D转换得到的电压值计算出电阻、电感或者电容值,该程序流程图如图10所示。

无图10电阻电感电容计算程序流程图6.4液晶显示程序模块该程序模块只有一个功能,就是对测量结果清晰正确的显示出来,并能够保持稳定。

程序流程图如图11所示。

图11液晶显示程序模块流程图七、系统测试7.1测试原理:在系统设计中,以MSP430F149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电压实现各个参数的测量。

其中100HZ/1M HZ/10MHZ的正弦波是采用ICL8038芯片产生的,将模拟电压信号送入AD采样,通过AD把模拟信号转换为数字信号,再把数字信号送入MSP430F149单片机处理。

以IAR Embedded Workbench为仿真平台,使用C语言编写了系统应用软件;包括主控制模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块。

7.2测试方法: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,得到本系统的测量精度。

7.3 测试仪器:示波器,万用表。

7.4测试结果:通过按键操作,实现测量类型和量程的选择,根据测量结果对设计进一步进行校正和对实现功能的可靠性的确认。

测试结果如下:1.电阻测试数据如表1所示。

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