电感、电容、电阻参数测试仪便捷化、小型化研制

1、电感、电容、电阻参数测试仪便捷化、小型化研制【摘要】本设计是以mcs-51单片机为核心，使用 对应的振荡电路转化为频率实现电阻，电容，电感三个参数 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，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。本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。【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【中图分类号】tm53【文献标识码】a【文章编号】 1672-5158 (2013) 0

2、7-0400-02【基金项目】本文为大学生创新创业训练计划项目 项目编号指导老师：赵波、郝武帮。1、设计的背景及意义目前，常见的高精度l、c、r电桥均采用阻抗一矢量电 压测量l、c、r参数。通常这些仪器都设置了高精度差动放 大器、精密鉴相电路、高性能的滤波器、比较器、积分器、 高分辨率的双斜式a/d等一系列功能电路。因正弦信号源直 接影响测量精度，所以在正弦电路中均采取了一系列稳频、 稳幅和降低失真的措施1。虽然这类仪器的精度较高，但 整个仪器结构复杂，对元器件要求高，选配和调试困难，生 产成本高，体积较大，需220vac供电等，使其推广受到限 制。本设计开发的这

3、测试仪采取阻抗一相角法测量l、c、r 参数。这测试仪以mcs-51单片机2为核心，采用过零鉴 相填充计数法3进行测相，由程序控制定时实测正弦信号 频率，从而大大降低了仪器对正弦信号电路的要求，故不必 像阻抗一矢量电压法仪表那样对正弦发生电路采取专门的 稳压、稳频措施。仪器采用自行设计的低成本、高精度测相 电路和正弦发生电路，并由程序控制定时实测正弦信号频 率，采用多次测量中值滤波等，既保证了仪器的精度，又降 低了仪器的生产成本，适应了普通测量的需要。新型r、l、c测试仪设计的创新点：成本低、体积小、 便于携带、测试方便、双电源模式。2、系统的原理框图本设计中，考虑到单片机具有物美价廉、功能强、

4、使用 方便灵活、可靠性高等特点，拟采用mcs -51系列的单片机 为核心来实现电阻、电容、电感测试仪的控制4。系统分 四大部分：测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。通 过p1. 3和p1. 4向模拟开关送两位地址信号，取得相应的振 荡频率，然后根据所测频率判断是否转换量程，或者是把数 据进行处理后，得出相应的参数值。系统设计框图如图2-1 如下所示。框图各部分说明如下：1）控制部分：本设计以单片机为核心，采用at89c52 单片机，利用其管脚的特殊功能以及所具备的中断系统，定 时/计数器和led显示功能等。led灯：本设计中，设置了 1 盏电源指示灯，采用红色的led以共阳极方式来连接，直

5、观 易懂，操作也简单。数码管显示：本设计中有1个74hc02. 2个74ls573. 1个2803驱动和6个数码管，采用共阳极方 式连接构成动态显示部分，降低功耗。键盘：本设计中有sr, sc, sl三个按键，可灵活控制不同测量参数的切换，实现一 键测量。2）通道选择：本设计通过单片机控制cd4052模拟开关 来控制被测频率的自动选择。3）测量电路：rc震荡电路是利用555振荡电路实现被 测电阻和被测电容频率化。电容三点式振荡电路是利用电容 三点式振荡电路实现被测电感参数频率化。通过51单片机 的i/o 口自动识别量程切换，实现自动测量。3、电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计3. 1 mcs

6、-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5。mcs-51单片机包含中央处理器、程序存储器（rom）、数 据存储器（ram）、定时/计数器、并行i/o 口、串行口和中 断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线等 三大总线。3.2测量电阻电路的设计由于555定时器是一种中规模集成电路，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6。电 阻的测量采用“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。555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为：参考文献1邱关源主编电路m.4版高等教育出版社，20092张毅刚.mcs-51单片机应用系统m.哈尔滨工业 大学出版社，19973余孟尝主编，清华大学电子学教研组编数字电子技术基础简明教程m.