基于51单片机的LCR测量仪(含程序、电路)
基于单片机的RLC测量仪
学校代码11059学号：01本科毕业论文BACH ELOR DISSERTATION论文题目：简易 R、 L、C测量仪学位类别：工学学士学科专业：作者姓名：导师姓名：完成时刻：简易 R、L、C测量仪中文摘要在本设计里，采纳单片机89S52做为设计的操纵核心，89S52单片机是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大利用者的好评。
由于单片机在频率计数时，计数的误差值超级的小，因此在本设计中，单片机的最要紧的一个作用确实是完成频率的计数。
通过搭建外围的电路，把所要求的电阻、电容、电感参数转换成频率信号f，转换的原理别离是利用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路。
用89S52单片机计数得出被测频率，通过必然软件编程，把该频率计算出各个参数值，将数据处置后，送显示部份显示，若是测量值不在频率范围内，通过软件操纵端口，通过继电器形成量程转换。
通过该电阻、电容、电感测量仪器的设计，本人大体了解和把握了如何运用单片机硬件和软件技术来完成一些小设计。
关于本人来讲，这是一次极为宝贵的体会。
关键词：RC振荡电路；LC电容三点式；89S52单片机；测量R、L、C measure instrumentAbstractIn this design，use of SCM 89S52 as the core design of control. SCM 89S52 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users . As SCM in frequency count, the count of error is very little .So in this design, SCM is the most important a role the frequency of complete count. Through the external structures of the circuit ,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，Through the software programming, to calculate the frequency of various parameters, data processing, sent to show that some, if not measured frequency range, by software control port, through the formation of the relay range conversion.I know and grasp how to use 89S52 single chip computer technology to develop the R、L、C measure instrument through this practice. It's an extremely valuable experience to me.KEY WORD: RC surging circuit；LC surging circuit；89S52 single chip computer；measure instrument目录第一章系统的设计............................................ 错误!未定义书签。
基于51单片机的智能型金属探测器设计
基于51单片机的智能型金属探测器设计任务书1．设计的主要任务及目标金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。
进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。
2．设计的基本要求和内容(1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书3．主要参考文献[1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72[2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159[3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57.[4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999.4．进度安排基于51单片机的智能型金属探测器设计摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。
该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
系统软件采用汇编语言编写。
在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved.Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2探测器的发展状况及应用 (1)1.3本文研究的主要内容 (4)2系统的总体设计 (5)2.1系统设计的理论依据 (5)2.1.1线圈介质条件的变化 (5)2.1.2涡流效应 (6)2.2系统组成 (6)3系统硬件设计 (8)3.1系统硬件选型 (8)3.2系统电路设计 (13)3.2.1系统组成框图 (13)3.2.2电路原理图 (14)3.2.3线圈振荡电路 (14)3.2.4数据采集电路 (16)3.2.5 A/D转换电路 (17)3.2.6显示报警电路 (18)3.2.7整机工作原理描述 (19)3.2.8灵敏度分析 (20)4系统软件设计 (21)4.1软件设计思想 (21)4.2软件流程 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2中断服务程序 (23)4.2.3初始化子程序 (23)4.2.4数字滤波程序设计 (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录一电路原理图 (30)附录二程序清单 (31)1绪论1.1引言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
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51单片机的数字电容测量仪
电子系统设计创新与实习报告设计课题基于单片机的电容测量仪设计学院信息科学与工程学生姓名学号专业班级队友指导教师设计时间 2014.6.4-2014.7.3本设计详细介绍了一种基于单片机的数字式电容测量仪设计方案及实现方法。
设计的主要方法是采用555芯片构成单稳态触发器,将电容容量转换为脉冲宽度。
通过单片机的计时器测量脉宽, 根据已知的R值，通过单片机的运算功能，计算出电容容量,最后，再通过单片机的普通I/O口控制液晶屏显示出电容容量的计算结果。
系统的测量范围为10pF~ 500uF, 具有多个量程，可根据用户需要由用户选择，与用户的交互是通过键盘实现，不同量程的实现是通过单片机的I/O口控制继电器的吸合与断开来选择不同的R值，从而实现不同的量程。
同时，本设计注重设计方法及流程，首先根据原理设计电路，再通过protues仿真，利用keil 编程，进而借助altium designer 制作PCB，最后到焊接元器件，调试直至成功。
1 系统方案设计1.1 设计说明及要求1.1.1 设计说明框图中的外接电容是定时电路中的一部分。
当外接电容的容量不同时，与定时电路所对应的时间也有所不同，即C=f(t)，而时间与脉冲数目成正比，脉冲数目可以通过计数译码获得。
1.1.2 设计要求（1）基本要求①自制稳压电源。
②被测电容的容量在10pF至10000μF范围内③设计四个的测量量程。
④显示测量结果，测量误差小于2.5%。
数字显示：显示分辨率:每档满量程的0.1%；电容测量：电压可选择5V,25V,50V；为实现该设计，达到相应的设计要求，本次设计中考虑了三种设计方案，三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设计的不同，对于本设计，三种方案均能够实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了基于STC89C52单片机和555芯片构成的单稳态触发电路测量电容的方案。
现在一一介绍论证如下。
1.3方案Ⅱ根据积分电路原理可得C=Ui*dt/R*Uo，将经过RC充电电路后，输出的与电容对应的电压值输入到ADC0809中，经过处理后，将相应的数值传到单片机里，再通过公式运算，求得相应的电容C值，在LCD上显示。
51单片机做电容测量仪解析
第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛电容测量仪（A题）2016年5月14日摘要电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。
随着科技的不断发展，电容在电路中有着越来越多的应用，其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。
因此，电容值的的测量在日常使用中不可避免。
为了深入了解和学习52单片机的功能，本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。
先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后利用单片机对脉冲进行中断计数，再使用公式计算出电容值。
在多谐振荡器终端加一个HD74LS08（二输入与门）稳定输出波形，从而使测量中更精确。
多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同，从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。
如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容，便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围，以方便筛选。
当电容测定完以后，其数值通过LCD1602显示出来，以便阅读。
关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；目录1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1 电容测量仪的论证与选择.............................................................. 错误！未定义书签。
1.2 控制系统的论证与选择.................................................................. 错误！未定义书签。
2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。
基于51单片机的电阻_电容_电感测试仪_郝鹏
2011年第20期●0.引言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。
由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计以单片机MCS-51为核心，在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。
是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC 的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端，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各个参数。
1.系统原理框图本设计中，考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS-51单片机为核心来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。
系统分四大部分：测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。
系统设计框图如图1如下所示。
图1系统原理框图2.电阻、电容、电感测试仪系统硬件设计该测试仪的核心部分是实现各种功能的电路板，该系统主要包括MCS-51单片机电路、LED 数码管电路与键盘电路、测量电感电路、多路选择开关电路和测量电阻、电容电路。
2.1MCS-51单片机电路的设计在本设计中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。
还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。
另外，本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口等等，所以，选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。
在硬件设计中，选用MCS-51系列单片机，其各个I/O 口分别接有按键、LED 灯、七位数码管等，通过软件进行控制。
2.2测量电阻、电容电路设计2.2.1测量电阻电路设计定时器555是一种用途很广的集成电路，只需外接少量R 、C 元件，就可以构成多谐、单稳及施密特触发器。
电阻测量采用脉冲计数法，由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。
基于单片机的高精度电容电感测量仪
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正弦信号ｕ
标准电阻Ｒ待测电感或电容 图３电压比例测量电路
控制继电器切换电路和编程来实现。在单片机的运算和 控制下，可以实现量程的自动转换。
在电压模值的计算中应该注意的是：测量电容时，电 容电压Ｌｋ的相位落后标准电阻上电压Ｕ＿的相位９０。，如 图４所示。而测量电感时情况则相反，如图５所示。电流 的相位跟标准电阻上电压相位相同。
［４］陈江华．一种实用的电容、电感和电阻自动测量仪［Ｊ］．计 量与测试技术，２００２（１）：２１—２２．
度和高稳定度的波形产生芯片ＡＤ９８５０。
２硬件电路
２．１系统组成框图
本设计硬件部分主要由以下几个部分组成：（１）５ｌ单 片机作为主控制处理器，其主要任务是控制测量，获取数 据和量程转换；（２）ＡＤＣ模数转换器；（３）标准正弦波产生 芯片ＡＤ９８５０；（４）斩波自稳零式精密运放ＩＣＬ７６５０；（５） 高精度交流／有效值转换芯片ＡＤ６３７；（６）１６０２液晶模块 负责显示测量数据。系统框图如图１所示。 ２．２测量信号产生电路
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：
ｒ
Ｄｊ一—Ｌ＿
（２）
‘
Ｊ“凡々
ＵＩ—ｊｊ“ＪＬ。
（３）
式中：ｅ和Ｌ。为待测电容和电感。
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：
Ｄ＿兄一豫。
Ｈｉｇｈ。ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｎｄ
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。
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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- 1 -R 、L 、C 测量仪- 2 -第一章 系统设计 (3)1．1 设计要求 (3)1．1．1 设计任务 (3)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R 、L 、C 测量仪- 3 -1．1设计要求1．1．1 设计任务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。
电阻R 的测试方法最多。
最基本的就是根据R 的定义式来测量。
在如图1.2.1中，分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和通过电阻的电压，根据公式/R U I =求得电阻。
这种方法要测出两个模拟量，不易实现自动化。
而指针式万用表欧姆档是把被测电阻与电流一一对应，由此就可以读出被测电阻的阻值，如图1.2.2所示。
这种测量方法的精度变化大，若需要较高的精度，必须要较多的量程，电路复杂。
能同时测量电器元件R 、L 、C 的最典型的方法是电桥法（如图1.2.3 ）。
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。
电桥的平衡条件为12()()12n x j j n x Z Z e Z Z e ϕϕϕϕ⋅+⋅+⋅⋅=⋅⋅通过调节阻抗1Z 、2Z 使电桥平衡，这时电表读数为零。
根据平衡条件以及一些已知的R、L、C测量仪电路参数就可以求出被测参数。
用这种测量方法，参数的值还可以通过联立方程求解，调节电阻值一般只能手动，电桥的平衡判别亦难用简单电路实现。
这样，电桥法不易实现自动测量。
Q表是用谐振法来测量L、C值（如图1.2.4）。
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，这种测量方法要求频率连续可调，直至谐振。
因此它对振荡器的要求较高，另外，和电桥法一样，调节和平衡判别很难实现智能化。
图 1.2.4用阻抗法测R、L、C有两种实现方法：用恒流源供电，然后测元件电压；用恒压源供电，然后测元件电流。
由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。
很多仪表都是把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。
基于此思想，我们把电子元件的集中参数R、L、C转换成频率信号f,然后用单片机计数后在运算求出R、L、C的值，并送显示，转换的原理分别是RC振荡和LC三点式振荡。
其实，这种转换就是把模拟量进拟地转化为数字量，频率f是单片机很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于使仪表实现智能化，另一方面也避免了由指针读数引起的误差。
1．3方案论证1．3．1 总体思路本设计中把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，单片机根据所选通道，向模拟开关送两路地址信号，取得振荡频率，作为单片机的时钟源，通过计数则可以计算出被测频率，再通过该频率计算出各个参数。
然后根据所测频率判断是否转换量程，或者是把数据处理后，把R、L、C的值送数码管显示相应的参数值，利用编程实现量程自动转换。
1．3．2 设计方案该设计方案的总体方框图如图1.3.1所示。
图1.3.1 设计的总体方框图- 4 -R 、L 、C 测量仪- 5 -第二章 主要电路设计与说明2．1 TS556芯片简介方案选择中，利用555时基电路构成多谐振荡器来测量电阻R 、电容C ，为了测量两个物理量需要两块555时基电路，为节省一部分硬件空间，以一片556时基电路来代替。
2．1．1 芯片的顶视图及各引脚的功能556双时基集成是COMS 型的，内含两个相同的555时基电路，它的顶视图如下图2.1.1所示，双列直插14脚封装。
图2.1.1 555时基电路顶视图顶视图各引脚的功能分别为：1、13脚：放电；2、12脚：阈值；3、11脚：控制；4、10脚：复位；5、9脚：输出；6、8脚：置位触发；7脚：GND ；14脚：+电源Vcc 。
2．1．2 芯片的等效功能方框图及工作原理芯片的等效功能方框图如下图2.1.2所示，由于556双时基集成块内含两个相同的555时基电路，它的等效功能方框图与一个555时基电路的等效功能方框图相同，在下面的分析中，可就12个556芯片单独分析。
图2.1.2 555时基电路等效功能方框图芯片的工作原理R 、L 、C 测量仪- 6 -12TS556的等效功能框图中包含两个COMS 电压比较器A 和B ，一个RS 触发器，一个反相器，一个P 沟道MOS 场效应管构成的放电开关SW ，三个阻值相等的分压电阻网络，以及输出缓冲级。
三个电阻组成的分压网络为上比较器A 和下比较器B 分别提供23Vcc 和13Vcc 的偏置电压。
当上比较器A 的同相输入端R 高于反相输入端电位23Vcc 时，A 输出为高电平，RS 触发器翻转，输出端V o 为逻辑“0”电平。
即当V TH >23Vcc 时，V o 为 “0”电平，处于复位状态；而当置位触发端S 的电位，即V S ≤13Vcc 时，下比较器B 的输出为“1”，RS 触发器置位，输出端V o 为“1”电平。
即当V S ≤13Vcc 时，V o 为 “1”电平，处于置位状态。
可见，该12TS556的等效功能框图相当一个置位—复位触发器。
在RS 触发器内，还设置了一个强制复位端MR ，即不管阈值端R 和置位触发端S 处于何种电平，只要使MR =“0”，则RS 触发器的输出必为“1”，从而使输出V o 为“0”电平。
从芯片的等效功能方框图得出各功能端的真值表，如表2.1.1所示。
注：“0”→ 电平≤3Vcc “1”→ 电平 >23Vcc “×”→表示任意电平2．2 CD4066芯片的简介在电路中采用CD4066四路模拟开关来实现不同量程的相互转换。
CD4066芯片（全称：四路模拟开关集成电路）内部含有A 、B 、C 、D 四路模拟开关，A 路模拟开关由引脚13控制、B 路模拟开关由引脚5控制、C 路模拟开关由引脚6控制、D 路模拟开关由引脚12控制。
所有的控制引脚由软件编程控制，当控制线由软件置“1”时，该模拟开关闭合，当控制线由软件置“0”时，该模拟开关断开，且四路模拟开关可独立使用。
CD4066的内部结构图如图2.2.1所示：R 、L 、C 测量仪- 7 -图2.2.1 CD4066的内部结构图2．3测X R 的RC 振荡电路2．3．1 用556时基电路构成多谐振荡器在电路中采用RC 振荡电路来测量电阻R 、电容C 的值，用556时基电路构成RC 振荡器。