基于单片机的电容电感测量系统设计本科论文
基于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altiumdesigner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。
基于单片机的精密电容测量仪设计
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的大小。
因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
在系统硬件设计中，以STC89C52RC单片机为核心的电容测试仪，使用对应的振荡电路转化为频率实现参数的测量。
电容是采用555多谐振荡电路产生的，将振荡频率送入STC89C52RC的计数端端口，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。
在系统软件设计中，是以Keil4.0为仿真平台，使用C语言编程编写了运行程序；包括主程序模块、显示模块、电容测试模块。
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，1602液晶屏AbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors size.Therefore,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.In the system hardware design,take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance,the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey. And the electric capacity is use 555 multi resonant circuits to produce,the oscillation frequency will send STC89C52RC 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 Keil4.0 as the simulation platform,used the C language programming has compiled the system application software;including master routine module,display module,display 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 multi resonant circuit; 1602 dynamic display module目录摘要Abstract前言1选题背景1.1电容测试仪的发展历史及研究现状1.2现今的电容测量技术手段2电容测试仪的系统设计2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)3电容测试仪系统的硬件设计 (5)3.1 RC振荡电路的设计 (5)3.1.1 555定时器简介 (5)3.1.2 RC振荡电路的设计 (8)3.2 单片机电路的设计 (9)3.2.1 单片机的选择-STC89C52RC (9)3.2.2 单片机时钟电路设计 (11)3.2.3 单片机复位电路设计 (13)3.2.4 单片机定时器/计数器设置 (15)3.3 显示电路的设计 (16)3.3.1 液晶显示器的选择 (16)3.3.2 显示电路设计 (17)4电容测试仪系统的软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2频率参数计算的原理 (18)5 PCB板的设计及系统的调试 (20)5.1 Protel99SE介绍与PCB板的设计 (20)5.2 系统的调试 (22)5.3 系统的测试 (23)结论致谢参考文献前言目前，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容的大小。
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。
基于单片机的电阻电容电感测试仪
电阻测量依据产生恒流源的方式分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
传统的测量电容方式有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的进展，在测量速度和精度上有专门大的改善，电容的数字化测量常采纳恒流法和比较法。
在系统的软件设计是以Keil51为仿真平台，利用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，结果说明该样机的功能和指标取得了设计要求。
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
在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方式及装置等电位隔离方式，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特点在于，(1)将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟从器；(2)将基准周密电阻(R)的一端与被隔离的在线元件(Z↓[x])的一端通过导线连接，基准周密电阻(R)的另一端与信号源(V↓[i])或地连接，被隔离的在线元件(Z↓[x])的另一端通过导线与地或信号源(V↓[i])连接，基准周密电阻(R)与被隔离的在线元件(Z↓[x])连接的一端同时与运算放大器的同相输入端连接；(3)通过导线将运算放大器的输出端与线路板上所有的隔离点(C)连接，隔离点(C)的确信方式是：在线路板上凡是与被隔离的在线元件(Z↓[x])靠近信号源(V↓[i])的一端(A)相连的电阻、电容、电感元件的另一端均为隔离端(C)。
3.缺乏标准件的材料配套体系。由于历史的缘故，中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业，标准化的研究也没有跟上需求的快速进展，从而致使仪器的材料配套行业的技术水平较低。尽管目前已有较大的改观，但距离整个产业的要求还有必然距离。因此，还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有，在技术水平没有达到的条件下，一味地追求精度或追求高指标，而没有处置好与稳固性之间的关系。上述这些都是制约本土仪器进展的因素。
基于单片机的电量检测论文
山东理工大学电气与电子工程学院课程设计说明书设计题目基于单片机的电量检测设计（一）专业班级学生姓名学号指导教师起止日期随着电力系统电量的日益扩大和电压运行等级的不断提高，传统的电量检测系统暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
本文首先系统的阐述瞬时无功功率理论计算方法，其中由瞬时有功功率和无功功率、瞬时有功电流和无功电流和瞬时无功功率理论和传统功率理论比较三部分组成；其次概述了霍尔传感器的工作原理和各项工作技术指标；最后，简单介绍本次设计硬件系统的设计方案，其中包括控制电路、单片机AT89C51的选择、ADC0809模数转换部分、独立式按键键盘输入部分、LED静态显示部分方面的设计。
由于本人能力有限没能很好的完成软件部分的设计以及仿真，这成为本次设计的一个很大的遗憾。
关键词瞬时无功功率理论霍尔传感器 AT89C51 ADC0809With the growing electricity power system and the increasing level voltage operation, the traditional power detection system exposes more and more shortcomings, it is difficult to meet the modern grid automation, digitization development needs. This article first systematic exposition of the instantaneous reactive power theory calculation method in which the instantaneous active and reactive power, the instantaneous active current and reactive current and instantaneous reactive power theory and the traditional theory of comparative power of three parts; followed by an overview of the Hall sensor works and technical specifications of the work; Finally, a brief introduction of this design of the hardware system design, which includes a control circuit, chip microcomputer AT89C51 choice, ADC0809 analog-digital conversion part, stand-key keyboard input section, LED static display some aspects of the design. Since I could not very well limited ability to complete the software part of the design and simulation, which became this design a lot of regret.Keywords Instantaneous reactive power theory Hall sensor AT89C51ADC0809目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)2 瞬时无功功率理论 (2)2.1瞬时有功功率和无功功率 (2)2.2瞬时有功电流和无功电流 (4)2.3瞬时无功功率理论和传统功率理论比较 (5)3 霍尔电量传感器…………………………………………… 7酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
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。
单片机的超级电容本科课程设计
近年来，随着工农业的迅速发展，世界能源消耗速度急剧增加。
因此，新能源和节能技术的开发已经成为世界各国科技工作者的当务之急。
而机车制动能量回收系统是目前国内外节能技术方面研究的热点之一。
对超级电容电压检测方案的研究和对超级电容时域模型的研究，将为超级电容的电压均衡方案和超级电容的电参数分析提供支持，从而为整个能量回收系统的控制策略提供理论依据。
本文首先对超级电容的发展及应用进行了探讨，主要针对串联超级电容组的充放电电压随时间变化的曲线设计了一个基于单片机的超级电容测试系统，可对超级电容在各种状态下的输出电压变化曲线进行测试。
该系统的设计思想是从超级电容组的各个单体电容两端采集电压信号，并通过电阻降压网络和多路开关通道切换电路将电压信号送至A/D转换器，单片机接收来自A/D转换器的数据，并通过程序控制在显示电路中显示，系统还设计了上位机部分，可对采集到的电压数据进行分析和保存等处理。
系统的软硬件设计都基于模块化思想，硬件部分设计有采样电路、A/D转换电路、显示电路等，软件可分为上位机和下位机两部分，上位机基于Visual C++ 6.0设计了一个可视化界面，方便操作，下位机有A/D转换、 LED显示等子程序，各个部分相互独立，方便主程序调用，便于修改，也简化了程序设计工作。
论文设计的基于A T89C51的超级电容测试系统可对超级电容在各种情况下的电压变化情况进行测试，并收集数据送至上位机分析处理，这对于超级电容的研究和应用都具有非常重要的作用。
关键词：超级电容，电压检测，proteus ，Visual C++Super capacitor test systemABSTRACTIn recent years, with the rapid development of industry and agriculture, world energy consumption rate increased dramatically. Therefore, the development of new energy and energy-saving technology has become a science and technology workers of the world's top priority. And locomotive braking energy recovery system at home and abroad and energy saving technology is one of the hot spot in the research,Studies of supercapacitor voltage detection scheme and on time-domain model of super capacitor, supercapacitor voltage balancing of electrical parameter analysis of programmes and Super capacitors to provide support, so as to control strategy provides the theoretical basis for the entire energy recovery system. Therefore these two studies will be throughout the core content of the paper.In this paper, first, the development and application of super capacitor is discussed, mainly in series super capacitor group of charging and discharging voltage changing with time curve based on single chip design a testing system, the super capacitor can be super capacitance in various states of the output voltage changing curves under test. Design ideas of the system of super capacitor group from every single capacitor voltage signal, and ends acquisition by resistancestep-down network and multi-channel switch channels switching circuit will voltage signal sent to the A/D converter, microcontroller receive signals from A/D converter data, and through the keyboard control in the display circuits showed that the system also devised a PC parts, but for the collected voltage data is analyzed and save processing. System based on the design of the software and hardware design of hardware part, modular thought A sampling circuit, A/D circuit, keyboard and display circuit, etc, the software can be divided into the PC and lower place machine two parts, PC based on Visual c + + 6.0 design A Visual interface, easy operation, lower level computer have A/D conversion, keypad scanning, LED display DengZi program, and parts of independent, convenient Lord procedure call, facilitate modification, also simplifies the program design work. The paper based on AT89C51 is designed to test system can super capacitor in various circumstances super capacitor voltage change of the situation, and collect test data sent first place machine analysis, this regarding the super capacitor research and application plays a very important role.KEY WORDS: Super capacitor, voltage detection, proteus,Visual C++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。
基于单片机的精密电容测量仪设计
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的大小。
因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
在系统硬件设计中，以STC89C52RC单片机为核心的电容测试仪，使用对应的振荡电路转化为频率实现参数的测量。
电容是采用555多谐振荡电路产生的，将振荡频率送入STC89C52RC的计数端端口，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。
在系统软件设计中，是以Keil4.0为仿真平台，使用C语言编程编写了运行程序；包括主程序模块、显示模块、电容测试模块。
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，1602液晶屏AbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors size.Therefore,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.In the system hardware design,take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance,the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey. And the electric capacity is use 555 multi resonant circuits to produce,the oscillation frequency will send STC89C52RC 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 Keil4.0 as the simulation platform,used the C language programming has compiled the system application software;including master routine module,display module,display 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 multi resonant circuit; 1602 dynamic display module目录摘要Abstract前言1选题背景1.1电容测试仪的发展历史及研究现状1.2现今的电容测量技术手段2电容测试仪的系统设计2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)3电容测试仪系统的硬件设计 (5)3.1 RC振荡电路的设计 (5)3.1.1 555定时器简介 (5)3.1.2 RC振荡电路的设计 (8)3.2 单片机电路的设计 (9)3.2.1 单片机的选择-STC89C52RC (9)3.2.2 单片机时钟电路设计 (11)3.2.3 单片机复位电路设计 (13)3.2.4 单片机定时器/计数器设置 (15)3.3 显示电路的设计 (16)3.3.1 液晶显示器的选择 (16)3.3.2 显示电路设计 (17)4电容测试仪系统的软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2频率参数计算的原理 (18)5 PCB板的设计及系统的调试 (20)5.1 Protel99SE介绍与PCB板的设计 (20)5.2 系统的调试 (22)5.3 系统的测试 (23)结论致谢参考文献前言目前，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容的大小。
简易电阻、电容和电感测试仪设计_毕业设计论文
与LM317正好相反，LM337可输出连续可调的负电压，可调电压范围1.2V—37V，最大输出电流为1.5A，内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠、应用方便、性能优良等特点。
引脚图：
典型电路：：
V
3.3 NE555
555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲震荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。它由于工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。
2.3
方案一：利用交流电桥平衡原理的方案（原理图同图2-2）
方案二：利用电容三点式正弦波震荡原理的方案
图2-5电容三点式正弦波震荡电路图
由
得
上述两种方案从对测量精度要求而言，方案二需要测量的电感值多，而且测量调节麻烦、电感不易测得准确值，不易操作与数字化，相比较而言，方案二还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案二。
本次设计的思想是基于以上原因提出来的。该系统以STC89C52单片机为控制核心，搭配必要的外围电路对电阻、电容和电感参数进行测量。系统的基本原理是将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化，利用计数器测频后通过单片机做运算，最后计算出待测元件的各个参数并显示在1602液晶屏幕上。系统使用按键选择被测元件类型，使用1602液晶屏作为显示部分。测量时，只需将待测元件引脚放在测试仪的输入端，用按键操作需要测量的参数，便可以很快测出被测元器件的参数，简便易用。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。
基于振荡的单片机电阻、电容和电感测试仪
摘要本文所设计的系统是基于AT89C52单片机控制的简易RLC测试仪。
为了充分利用单片机的运算和控制功能，方便的实现测量。
把参数R、L、C转换成频率信号f，然后用单片机计数后再运算求出R、L、C的值，并送显示。
转换的原理分别是RC振荡电路和电容三点式振荡电路。
为了比较准确的测试而频率的计数则是利用等精度数字频率计完成。
然后再将结果送单片机运算，并在LED显示器上显示所测得的数值。
通过一系列的系统调试，本测试仪到达了测试标准。
经过测试，第1章：绪论1.1 电路参数R,L,C电路参数—电阻、电容和电感是电路的三种基本参数，也是描述网络和系统的重要参数，广泛应用于科学研究、教学实验、工农业生产、通信、医疗及军事等领域中。
例如在强电系统中，输电线路中的传输线，电气设备中继电器、变压器、发电机等，都是用阻抗参数R、L、C来描述的。
人们通过测试阻抗参数可以判定设备的好坏，是否存在故障隐患。
在弱电系统中，电路参数元件的好坏、量值的大小直接影响所设计的线路板的正常工作和可靠性。
所以对它们的测试具有重要的意义。
1.2 电路参数的测量方法电路参数的测量通常是把被测参数通过转换电路变成直流电压或频率后进行测量。
1. 传统的RLC参数测量的方法种类很多，例如：对电阻的测量常用欧姆表直接测量，也可以使用对电阻施加一个电压，利用模拟电表和电流表测量得到电阻两端的电压值和流过电阻的电流值。
然后利用欧姆定理计算出电阻值；而对电感或电容的测试常采用测量阻抗角和负阻抗，然后用数学公式计算出电阻和电抗的参数。
也可以采用过度过程法测出时间常数，由于电路中使用已知的固定电阻，所以可以通过计算，得出电抗参数。
在要求测试准确度高的地方常采用交流电桥通过调整已知参数使得电桥达到平衡，读出电感或电容值。
上述方法，简单明了，测试也有一定的准确度；但必须采用手工操作，费时费力且测量精度带有一定的人为因素。
2. 在上世纪70年代后，由于数字电子技术的发展，出现了数字式的RLC测试仪。
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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；LCD Abstract With 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。 ..................................................................................................... 2 三江学院2011届本科毕业设计（论文）
1 第一章 前言
1.1研究的目的意义 电容电感测试仪针对变电站现场测量并联电容器组中的单个电容器电容值时存在的问题而专门研制的。电容电阻的测量在测试技术和产品研究中研发中应用的十分广泛。在应用中我们常常要测量电容电阻的大小。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和具有广泛的使用价值和应用前景。 传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。由于测量电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。 本毕业设计希望通过对电容、电感测试仪的设计来培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，系统的掌握单片机的开发设计过程，强化实际应用技能训练，为今后开展单片机应用系统的设计和开发打下初步的基础。 1.2电容电感测试仪的发展历史和研究现状 由于使用的场合不同，测量电容的方法各有不同，在电容的测量系统中，几乎都是普通的电路原理，比如把它作为阻抗的虚部来测量的有充电法、电感交流耦合电桥、比例法等而标准器件测量法、脉冲计数法、恒流源测量法和在线测量法则充分利用了单片机的可编程性，实现了电容测量的智能化。 测量电感有很多的方法，有电桥法、谐振法等等，但都不能精确地读出大小。例如：电桥法由于调节电阻值一般只能用手动，电桥的平衡判断亦难以用简单的电路实现，因此不宜实现自动测量；而谐振法对振动器的要求比较高，因此和电桥法一样，他调节平衡判别很难实现智能化。随着单片机的诞生，传统的测量方法得到了根本性的改革，促进了仪器仪表的更新换代，提高了测量精度。 在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量及装置等点位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离。 随着生产水平和测试技术的提高，测试仪器得到了迅速发展，近年来我国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。不论是航空和导航系统的设计、调试，或者是自动生产线上的产品测试与控制，发展自动测试已经成为唯一的出路。测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土仪器取得了长足的进步，现在误差为0.1%左右的测试仪器，大部分已经被具有高速度、高精确度、多参数、多功能三江学院2011届本科毕业设计（论文） 2 的自动测量仪器所代替。特别是通用电子测量设备研发方面，与国外先进产品的
差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。他是电测技术与电子测量仪器及数字电子计算机结合的产物。 1.3本设计所做的工作 本设计是以555为核心的振荡电路，将被测参数模拟转化为频率，并利用单片机实现计算频率，所以，本次设计需要做好以下工作： 1．分析测量电容和电感量原理。 2．研究单片机测量频率的方法。 3．LCD(液晶显示器)显示的使用和编程方法。 4．以MCS-51单片机为核心，设计测量系统硬件。 5．以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。 6．设计直流稳压电源。