简易电感电容测试仪(改过)

1、简易电容电感测试仪简易电容电感测试仪摘要摘要:本系统是基于 AT89S52 单片机相对测量方式测量电容、电感的对应振荡电路所产生的频率，从而实现对各个参数的测量，其中电容是根据 555 多谐振荡电路产生的频率计算得到的，而电感则是根据 LC 振荡电路产生的频率计算出的。AT89S52 的定时器可以利用外部时钟来计数，这里我们将 RCL 的测量电路产生的频率作为单片机的时钟源，通过计数则可计算出被测频率，再通过该频率计算出各个参数。这种数字式万用表的测量范围较广，精度较高，还能自动切换量程。关键词关键词:数字式万用表 555 多谐振荡电路 LC 振荡电路 自动切换 相对测量方式Abstract：

2、This system is based on the relative measurement methods measuring AT89S52 SCM capacitance and inductance of the oscillating circuit corresponding produced by the frequency, so as to realize all parameters of the measurement, which is based on more than 555 resonance capacitance swing circuitry freq

3、uency calculated, and inductance is produced according to LC oscillating circuit frequency calculated, the resistance of is the most common points pressure. AT89S52 devices timer can use external clock to count, here we will RCL measurement circuit as the frequency of the single chip produce, throug

4、h the count is the clock source may be calculated by measuring frequency, again through the frequency calculated the various parameters. This digital multimeter measurement range a broader, high accuracy, still can switch range.Key Words：digital multimeter More than 555 resonance swing circuit LC os

5、cillating circuit automatic switchover Relative measurement methods目录目录1 总体方案设计与论证 .41.1 方案论证与比较 .4 （1）电容测量方案 .4 （2）电感测量方案 4 （3）系统方案52 硬件电路设计72.1 总体电路模块图 .72.3 电感的测量电路 .72.4 电容的测量电路 .83 软件设计.94 测试数据分析结果.11设计的亮点. 135 总结.136 参考文献.13附录一：主要元器件列表.14附录二：整体电路图.14 1 总体方案设计与论证总体方案设计与论证1.1 方案论证与比较方案论证与比较（1）电容

6、测量方案方案一：在线测量电容。根据微分积分电路性质，可将电容的测量转化为电压的测量，测量原理图如图 1 所示：方案二：给电容充电一定时间后，测电容电压，用公式算出被测电容，该方案的不足之处在于难以掌握充电时间。方案三：555 振荡电路。该方案测量电容的范围更广。综上所述，设计方案选择方案三。（2）电感测量方案方案一：感抗法，具有局限性，抑制交流电压,且感抗法的操作较为复杂，对电路要求高，测量精度较低。方案二：振荡测频率法。振荡测频率法是采用三点式谐振电路来使电路发生谐振，对产生的正弦波进行整形，形成方波，再通过单片机对整形之后的信号进行频率测量。调节频率方便，可获得较宽的频率调节范围。综上所述

7、，设计选用方案二。图 1.1 在线测电容2 硬件电路设计硬件电路设计2.1 总体电路模块图总体电路模块图 2.2 电感的测量电路电感的测量电路电感的测量也有比较多的方法，常见的有阻抗法、振荡测频率法。阻抗法的操作较为复杂，对电路要求高，测量精度较低。对于常见电感我们采用三点式振荡相对测量方式测频率法，我们首先通过控制继电器测基准电感的振荡频率，0L再控制继电器测基准电感和被测电感串联后的振荡频率，通过以下公式)(0XLL 可算出被测电感的电感量。XL振荡测频率法是采用三点式谐振电路来使电路发生谐振，对产生的正弦波进行整形，形成方波，再通过单片机对整形之后的信号进行频率测量，根据待测电感的振荡频

8、率的大小，基准电容的大小,基准电感的大小， 基准xf0L频率的大小，则可得电感值的大小：0f电感测量电路电容测量电路控制器 （AT89S52）显示电路因为=,又因为是已知的，假设如；LCf21CL 21C21AC21=；化简后得出：LCf21LA；即02201LLffXx0220) 1(LffLxx综上所述，可求出的值。xL 理论上，以上测量是比较准确的，但是，也存在非线性的误差，即用公式计算出来的结果不是完全准确的，并且，随着待测电感与基准电感差距的增大，误差累积增大。如图表 2-1，所以可以相应的通过调节的大小来减少误差。0L图 2.2 电感测量电路2.4 电容的测量电路电容的测量电路对于

9、一般的电容测量方法，常见的有脉宽法、充电测电压法、充电测时间（频率）法、容抗法、振荡测频率法等等。在本设计中和测量电感的方法一样，相对测量方式振荡测频率法。采用 555 间接反馈型无稳态电路，根据电容量的不同充放电过程，振荡频率也不同，采用相对测量方式用 AT89C52 计算出被测电容的值，首先我们用单片机控制继电器测基准电容的振荡频率，再控制继电XC0C器测和并联后的振荡频率.通过以下公式算出电容量的大小XC0C)(0CCXXC其中 或(1)CRRT693. 01921）（充CRRT693. 01920）（充或 (2)CRT693. 021放CRT693. 020放 (3)放充TTF1化简后

10、得出：001CFFCXX可以计算出待测的电容值，如图 5 所示。图表 2-1 F-L 曲线3 软件设计软件设计系统的软件设计采用的是 C 语言编程，对单片机进行编程以实现各项功能，其编程环境为 WINDOWS XP 环境下的 KeiluVision2，整个系统的软件工作流程如图所示：图 6 电容测量电路图 2.4 电容测量电路YYYNNNNNNYYY控制继电器测频率)(0CCXT1 计时,T0 计数开始初 始 化测电阻开关测电容开关测电感开关量 程 控 制大 到 小量 程 控 制大 到 小量 程 控 制大 到 小TLC549 读数据，存入数组里控制继电器测 C0频率T1 定时，T0 计数控制继

11、电器测 L0频率T1 定时，T0 计数读了60 次T1 定时1sT1 定时1s算出电压控制继电器测频率)(0LLX判断最佳量程判断 f0 是否大于 f1判断 f0是否大于 f1显示输出返回初始化结束算出电容量算出电感量4 测试数据分析结果测试数据分析结果4-1 电容测试数据分析电容测试数据分析标称值频率（：标称频率0f ：振荡频率）1f标准测试仪（UT603）自制仪表（实测值10PF7.205 7.1330f1f9PF47PF7.218 6.9150f1f48PF68PF7.198 6.7620f1f69PF100PF7.218 6.6220f1f91PF470PF7.209 5.5020f1

12、f473PF3.9nF7.208 1.5270f1f3.930nF3.930nF33nF7.213 0.2900f1f29.500nF28.258nF100nF7.208 0.0800f1f110.400nF110.794nF1uF258.327 0.8270f1f633.000uF632.073nF1uF 258.234 0.5450f1f920.000uF945.860nF4.7uF258.223 0.1110f1f4.670uF4650.864nF47uF258.264 0.0110f1f44.400uF45546.436nF 4-2 电感测试数据分析电感测试数据分析标称值频率（：标称频

13、率0f ：振荡频率）1f标准测试仪（UT603）自制仪表（实测值）0.1uH0.113uH3.3uH3.051uH4.8uH5.432uH10uH10.436uH56uH74uH63.240uH150uH24.906 23.5860f1f162uH161.661uH470uH24.644 21.1470f1f474uH479.998uH2.2mH24.666 15.3260f1f2.05mH2107.061uH3.3mH24.894 0f3.19mH3.343mH注：标称值一样，可工艺的误差不一样，所以测得的值有所不同经过测试，此次设计可以测量 10pF-100nF 的小电容，误差在 2%以内

14、；可以测量 1uF-100uF 的大电容，误差在 0.5%以内；可以测量 0.1uH-10mH 的电感，误差在 1%以内。设计的亮设计的亮点点该设计是测量电容电感参数，设计中考虑到元器件的热稳定性和外界对电路的干扰影响，造成测量结果会有所不同的情况，设计采用了相对测量的方案，这样大大的提高了测量的精度。5 总总结结本设计采用单片机和振荡电路的组合，计算电容电感的值。系统拥有比较智能的测量方法和简单操作方法。通过单片机的 IO 口来判断所要测量的对象，然后进行频率的测量和测量结果的计算，最终计算出被测对象的真实值。该系统通过相应的实验和实验的测量，能准确的测量和电感的数值，测量范围为 10pF-

15、100nF,1uF-100u 和 0.1uH-10mH，测量精度在 1%以内。改进的意见：用标准的电感、电容来进行相对方式测量，可提高相对比较的测量精度。6 参考文参考文献献1.童诗白 华成英 模拟电子技术基础 清华大学电子学教研组 编2.李群芳 张士军 黄建 单片微型计算机 电子工业出版社 附录一附录一：主要元器件列：主要元器件列表表名称简称封装数量TLC549U1DIP-41LM339U4DIP-141NE555U6DIP-81LCD-1602U7DIP-161单片机（AT89S52）U5DIP-401附录二：整体电路附录二：整体电路R11MR2100KR310KR41KR5100R61K

16、R71KR81KR91KR101KR111KR131KR141K1KRX1MS1SW-SPSTS2SW-SPSTS3SW-SPSTS4SW-SPSTS5SW-SPSTREF+1ANLG IN2REF-3GND4CS5DO6I/O CLK7VCC8U1TLC549CDcab5V5V12VQ18050C10.1uFC20.1uFC30.1uFC41uFC51uFL11mHLXU2U3K1Relay-SPDT5V5VQ28050Q380505V5V12V5VP3.1P3.0AB12V位位位位位位位位位位位位位位位位位位位-5V245312U4ALM339ADR161KR171KRP10KOUT5V5

17、V2P1.13P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.79RST10RXD11TXD12/I/N/T/013/I/N/T/114T015T116/W/R17/R/D18XTAL219XTAL120VSS21P2.022P2.123P2.224P2.325P2.426P2.527P2.628P2.729/P/S/E/N30ALE31/E/A32P0.733P0.634P0.535P0.436P0.337P0.238P0.139P0.040VCC1P1.0U5AT89C51P1.0P1.1P1.2P3.0P3.15VC733pFC833pFS6SW-PBC610uF12Y1XTALR1810K位位位位位位位位位1234JP1Header 2X2+5V12V-5VPortVSS1VCC2VEE3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16U9L