智能电阻、电容、电感测试仪设计

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。在本设计中我们着重介绍一种把电子元件的参数R、C和L转换成频率信号f, 然后用单片机计数后再运算求出R、C和L并用LCD显示的方法。转换原理分别是RC振荡和LC三点式振荡, 这样就能够把模拟量近似转换为数字量, 而频率f是单片机很容易处理的数字量, 这种数字化的处理一方面使测量精度提高了, 另一方面也便于使仪表实现智能化。

1 系统硬件设计

1.1 电路方框图及说明

系统分三大部分, 即测量电路、通道选择和控制电路, 系统电路方框图如图1所示。

1.2 各部分测试电路

1.2.1 电阻测量电路

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, 555接成多谐振荡器的形式[1], 其振荡周期为:

1.2.2 电容测量电路

电容的测量同样采用“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容的大小[1]。555接成多谐振荡器的形式, 其振荡周期为

我们设置R1=R2, 得出

1.2.3 电感测量电路

电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。LC回路中与发射极相连的两个电抗元件是同性质的, 另外一个电抗元件为异性质的, 而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时的三点式电路, 成为电容三点式电路[2]。

2 系统软件设计

2.1 主程序流程图

本系统是通过定时器定时并在定时期间对RLC电路所产生的脉冲进行统计, 通过内部程序计算出相应的值并在LCD上显示。主程序流程图如图2所示。

2.2 中断服务程序流程

我们这里采用Timer的T0接口, T0定时3s时间, 3s时间到则产生中断[3], 具体中断服务程序如图3所示。

3 系统测量误差分析

电阻、电容、电感测量数据对照如表1、表2、表3所示。

4 结语

51单片机是很常用的单片机, 其功能满足我们设计的需要, 其32路I/O口为我们硬件设计提供了便利的条件, 其常用性为我们设计过程中查阅资料提供了很大的方便, 加之其价格便宜为我们的设计减少了元器件上的开销。LCD更直观的查看和切换模式, 使现代化的测试工具更加智能化。

摘要：本设计是利用51单片机测量电阻、电容和电感对应振荡电路所产生的频率, 从而实现各个参数的测量。一方面测量精度较高, 另一方面便于使仪表实现智能化。

关键词：单片机,多谐振荡电路,电容三点式振荡

参考文献

[1] 阎石.数字电子技术基础 (第5版) [M].高等教育出版社, 2006.

[2] 华成英, 童诗白.模拟电子技术基础 (第4版) [M].高等教育出版社, 2006.

[3] 闫玉德, 等.MCS:51单片机原理与应用:C语言版[M].机械工业出版社, 2004.