基于单片机的高精度电阻电感电容测量仪器的设计

1、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 89C51AD6371602液晶IABSTRACTThe desig n is th

2、e desig n of a high-precisi on in strume nt for RLC measureme nt based on microc on troller(89C51).This desig n adopted MAX038 mon olithic voltage-c on trolled fun cti on gen erator to produce high accuracy sine wave sig nal,which passed through the series circuit of the capacity or in ducta nee and

3、 sta ndard resista nce,a nd the n measured the respective voltage of the capacity or the inductanee and the standard resistance.Using the voltage proportion method calculated the capacitanee values or inductanee values.The design used 51 microcontroller to control the measurement and calculation res

4、ults,used 1602 LCD to show the result. The range can be adjusted manu ally, sine sig nal gen erator can adjust amplitude and frequency to improve accuracy, we measured the AC voltage through the ICL7650 to elimi nate the error caused by the lower in put resista nee of AD637. Experime ntal results sh

5、ow that the performa nee of this desig n is stable and of high measureme nt accuracy.Key words: Voltage proportion method; 89C51; AD637; 1602 LCD;31引言 12电压比例法测量原理 13系统方案 23.1系统总体方案设计与结构框图 23.2方案设计与论证 34硬件电路 54.1稳压电源模块 54.2正弦信号发生器 54.3采样电路 64.3液晶显示模块 75系统软件设计 85.1控制测量程序模块 85.2按键处理程序模块 95.3电阻电感电容计算程序

6、95.4液晶显示程序模块 106系统测试与结果分析 106.1对正弦信号源的测试 106.2对电阻电容电感的测量 116.3误差分析 127总结 13参考文献 14致谢 151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

7、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Rx与标准电阻R1的串联电路中加一直流电压 V,A

8、D采样得到Rx上电压Vx ,则测量电阻为：VxRRV-Vx(1)设计中我们采用了与测量电阻一样的方法一一电压比例法 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1jwcXL 二 jwLC 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:,Ulx RLjw( U-Ulx)1Ucx _jwCR iwc电容:jwR测量Q值时,加入交流信号测量出电感 Q值Zi = Rs jwiLZ2 二 Rs jw2L两个方程联立,求得电感(8)(9)(10)(11)Z1为电感在电路中角频率为 w1的等效阻抗,Z2为电感在电路中角频率为 W2的等效阻抗丄为电感量,Rs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