RLC测试仪的设计

RLC测试仪的设计广西师范学院师园学院2017届本科毕业论文RLC测试仪的设计摘要随着电子行业的蓬勃发展，人们对电子元器件的精度要求越来越高。一款高精度、低成本、便携式的电阻电容电感测试仪拥有巨大的应用空间。本文在参考传统测试仪器的基础上，结合现代微处理器应用，设计了一款满足要求的RLC测试仪。在测试方法选择上，本文详细比较了交流电桥法、L-C谐振法和伏安法，最终选择伏安法来设计RLC智能测试仪。设计的仪器中拥有信号发生器，能发出一系列频率可调的交流波形，通过振荡电路，将电感值L（或者电容C）变成相对应的频率信号，通过一系列的程序运算比对和信号反馈调节，单片机自动调整合适的量程和数值，也可以通过键盘直接输入选择，计算出检测的电感值或者电容值，最终将结果通过串行口传到移位寄存器，在LCD屏上显示出来。关键词：智能仪表；RLC测量；人机界面

ABSTRACTWiththevigorousdevelopmentoftheelectronicsindustry,peopleareincreasinglydemandingtheaccuracyofelectroniccomponents.Ahigh-precision,low-cost,portableresistiveandcapacitiveinductancetesterhasahugeapplicationspace.Inthispaper,basedonthetraditionaltestequipment,combinedwithmodernmicroprocessorapplications,designedameettherequirementsoftheRLCtester.Intheselectionoftestmethods,thispapercomparestheACbridgemethod,L-Cresonancemethodandvoltammetrymethod,andfinallyselectsthevoltammetrymethodtodesigntheRLCintelligenttester.Thedesignoftheinstrumenthasasignalgenerator,cansendaseriesofadjustablefrequencyACwaveform,throughtheoscillationcircuit,theinductanceL（orcapacitanceC）intoacorrespondingfrequencysignal,throughaseriesofprocedurestocalculatethealignmentandSignalfeedbackadjustment,themicrocontrollerautomaticallyadjuststheappropriaterangeandvalue,youcanalsoinputdirectlythroughthekeyboardselection,calculatethedetectedinductanceorcapacitancevalue,thefinalresultthroughtheserialporttotheshiftregister,displayedontheLCDscreen.Keywords:intelligentinstrument;RLCmeasurement;man-machineinterface

目录摘要 IABSTRACT II一、引言 1（一）研究背景 1（二）研究意义 1（三）研究现状 1二、智能仪器概述 2（一）智能仪器的发展 2（二）智能仪器的基本组成 3（三）智能仪器特点 4三、RLC的测量原理及分析 5（一）电阻测量 5（二）电感测量 6（三）电容测量 7四、RLC测试仪设计 9（一）系统整体框架 9（二）ARM1138开发板及其扩展部分 9（三）信号发生器电路 10（四）峰值检波电路 12（五）频率检测电路 13（六）A/D电路和D/A电路测试仪器 14（七）显示和键盘输入电路 15五、总结 16参考文献 16致谢 17一、引言（一）研究背景目前，随着国民经济各行业及科学技术的迅速发展，电力电子的应用日渐广泛，对各种电气部件的要求更加严格，这样必然要求电子产品具有越来越高的质量、性能及性价比。在电子产品中，电阻、电感和电容是应用最为广泛的元器件。其次，在高新技术迅猛发展的今天，安全和检测技术越来越受到重视，安全生产的问题，特别是生产设备的安全受人们的广泛关注，设备的安全检测技术是逐渐兴起的一项新的技术领域。（二）研究意义自从改革开放以来，我国经济开始高速发展，在几年间经济翻了几番，而经济的增长依赖于国家城市化战略的顺利实施，配电网对于实现城市化进程来讲，发挥的作用是不言而喻的，他在具体的发展过程中，一定要最大程度的实现对我国的城市化进程的高度契合，只有这样，配电网在具体的发展过程中，才能够发挥出较大的作用，这一点是尤为重要的，也是在具体的运作过程中，需要着力的关注和重视的问题。改革开放后我国的配电网建设经过几十年的建设和改造，配电网的供电能力有了很大的提髙，从目前的综合发展形势来看的话，我们不难发现，我国目前的配电设备从大的范围来讲，是能够极大程度的契合我国的综合的配电需求的，但是从未来的经济形式，以及从未来的国际化的综合发展形式来看的话，我们也不难发现，工业、商业和居民用电量比例还将会逐步增大，中等电压等级用户对供电可靠性要求也将越来越髙，这样我国的配电网不管是从供电的层面上，还是从技术的层面上，相较于之前，都是实现了较大程度的提升和加强。我国配电网的建设需要考虑的因素远比输电网多的多，除了许多的相互制约的技术方面的因素，还需要考虑外部的一些不确定因素。通过以上的分析，我们知道，我国配电网在具体的发展过程中，一方面要最大程度的实现对电力的各项综合负荷的较大程度的契合，同时对于不断发展的外界环境也要不断的适应，从而最大程度的实现我国的配电设备在具体的发展过程中，对各项综合的发展环境的较好的适应，这一点不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上来看，其综合的发展意义都是非常重大的，也是在具体的经营过程中，需要着力解决的问题。从我国近年来的综合发展形势来看的话，我们不难发现，储能技术在具体的运营过程中，不管是从其实用价值上，还是从其具体的商业价值上，其综合的发展形式都是实现了较好的发展。例如19世纪后期纽约的供电系统采用铅酸电池为路灯提供照明用电，由于各项电力技术在具体的发展过程中，实现了较大程度的提升和发展，利用抽水蓄能电站来实现对电网的较好的管理和控制。通过我国的电力技术在具体的发展过程中的较大的需求以及其综合的发展情况来看的话，并且结合我国的基本国情以及我国的综合战略发展情况来看的话，我们不难发现，我国对于该项技术在具体的发展过程中的重视程度，不管是从哪个层面上来看，相较于过往，都是实现了较大程度的提升和加强，并且在具体的发展过程中，得到的综合发展能力相较于过往，成就也是尤为瞩目的。储能与大容量风力发电、光伏发电等新能源的发电系统结合，通过储能的相关原件进行具体的结合的方式，从而最大程度的实现对新能源等相关问题的不可控等相关问题的较为有效的解决，实现分布式电网在具体的运作过程中，对于电磁波的较大程度的冲击，这样的一种性能在具体的发展过程中，其综合的发展性能也是需要着力的关注和重视的问题；另外储能系统在电力充足的时候，是可以较好的实现对电力的较好的储存的，在能量高峰的时候实现对能量的较好的释放，从而实现对各项综合性能的较大程度的契合，这一点在具体的经营过程中，不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上来看，其综合的发展意义都是非常重大的。传统电网的电能在具体的运行过程中，是遵循一定的规律和规则来执行和运营的，他的整个系统在具体的发展过程中，也是按照一个较为整体化统一化的模式来进行有序的运行的。储能技术在具体的应用过程中，发挥的综合作用也是尤为重大的，相较于传统的电网模式，这种模式增加了一种全新的储能环节，是的原来的电网模式相对来说更加的灵活性和多样性，电网在具体的运行过程中，不管是从其安全性还是从其具体的发展属性上来看，相较于过往，也是得到了较大幅度的提升和加强。并且由于我国的新能源相较于过往，也是得到了较大程度的提升和加强，不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上，都是得到了大众较多的关注和认可，电力电子技术在具体的运作和实际的发展过程中，微电网技术相较于过往，也是得到了空前的发展，这样的一种技术的存在，使得储能技术在具体的发展过程中，取得的各项综合的经营成效是非常令人瞩目的。储能技术在微电网中能够最大程度的实现电网在具体的运作过程中的系统性以及其稳定的特性，从而最大程度的确保微电设备在具体的发展过程中，保持一种较高较快的速度发展，整个管理系统在具体的运作过程中，也能够最终实现其较好的发展和综合的经营成效的较大化的发展。储能装置在分布式电源在具体的对外输出等相关指标的管理过程中，产生的综合效益是存在着较大的差异化的特征的，这一点是需要着力的关注和重视的问题，并且对最大程度的实现分布式电网的稳定性以及其安全性能的较大化的提升和加强，意义也是尤为重大的，从而对较大的电网和较大的电流的冲击实现较好的缓冲，这一点也是在具体的经营过程中，需要着力的加强和关注的问题。储能装置的应用是解决电压暂降、电压闪变、涌流和瞬间供电中断等供电动态问题的有效手段之一，在电力系统的宏观调控过程中，不管是从哪个层面上来看，发挥的综合作用都是尤为重大的，也是在具体的经营过程中，需要着力的关注和重视的问题。本论文旨在集成先进的电子、信息处理技术，设计开发出一种高精度的电阻电感电容测试仪，该设计为电子元器件精确测量提供技术依据，提出的思路也可以为智能仪器设计作进一步的参考，设计过程中分析对比的测量技术，在实际研发中具有一定的参考意义。（三）研究现状仪器是生产、科研等领域中不可缺少的测量和计量工具。1915年美国首先提出峰值电子电压表的设计，1928年已达到商品化。20世纪50年代初期，数字技术的出现使仪器仪表取到了重大突破，将模拟仪器的精度、分辨率与测量速度提高了几个数量级。1952年美国NLS公司基于电子管技术首先研制出了4位数字电压表。二、智能仪器概述（一）智能仪器的发展由于时代的发展，社会的进步，我国的电力事业相较于之前，也是实现了空前的提升和发展，分布式发电（distributedgeneration,DG）在其实际的发展过程中，逐渐得到了大众的认可和重视，并且在具体的电力事业发展的过程中，也是逐渐的进入到了大众的视野，成为了当下一项尤为重要的事业，在具体的发展过程中，不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上，她所发挥的综合效益都是尤为重大的，也是在具体的电力事业发展的过程中，需要予以着重的关注和重视的环节。分布式发电是指在用户现场或靠近用电现场由用户自行配置或独立发电商投资的较小容量的发电机组（典型容量范围在30MW以下），从而最大程度的实现对用户的各项综合需求的契合，他在具体的运作过程中，一方面能够对公共的电力设备进行较大程度的供应，同时又能够较好的独立于公共电力设备，，同时还能够实现较好的对电网的接入，这一点是分布式发电在具体的发电事宜进行的过程中，具备较为显著的特点的一点，与公共电网一起共同实现对用户的较大效能的供电。常见的分布式电源包括：风力发电、太阳能发电、生物质能发电、燃气机组、小水电、储能电池等。在分布式发电系统实现对其他的相关装置设备的导入，能够实现对电源的较好的导入，从而不管是从经济性上，还是从其实用性上，都能够较大程度的实现其各项综合性能的较大程度的提升和完善，这一点是毋庸置疑的，并且还能够极大程度的实现对再生能源的较好的利用和发展。对于分布式电源在具体的电源供应的过程中，是会存在着各项电磁波的发出的，并且在具体分布式电源应用的过程中，还存在着诸多的亟待优化和改善等其他方面的性能，这些性能在具体的运作过程中，是非常不稳定的，如何最大程度的实现这些功能的较大程度的完善和稳定，也是我们在具体的分布式电源管理的过程中，需要着力的关注的问题，能量存储使得分布式电源即使在一个不利于其他的电源稳定的环境之中，也能够最大程度的实现其较大程度的经营和发展，从而最终确保分布式电源在具体的管理过程中，能够始终保持一种较为客观和高效的方式进行运作，从而最大程度的确保相关的电源在具体的运转过程中，维持一种较好的状态，这一点不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上来看，其综合的发展意义都是非常重大的，也是在具体的经营过程中，需要重点关注的问题，并且对分布式电源在具体的运作过程中的可靠性以及其可实施性等相关性能实现较大化的改善，这一点是尤为重要的。分布式发电系统中的储能问题在未来的工业发电以及与之相关的领域内的研究具有较为重要的前沿化的意义，也是在具体的经营过程中，需要着力的关注和重点解决的问题，在含分布式电源的配电网中，合理的储能容量配置能够确保分布式发电在具体的运营过程中，产生更好的效益，从而最终实现其各项综合性能的较大化的提升和加强，这一点是尤为重要的，保证系统供电可靠性，并且也能够最大程度的实现对相关资源的有效管理，从而最大程度的实现对其各项综合性能的提升和管理。测量技术的发展在物理学方面表现尤为突出。19世纪以来，物理学得到迅速发展，出现了许多描述物理现象的规律，他们都需要相应的测量仪器仪表来定量验证，这一阶段发明了许多基于物理规律的测试仪器，常见的有电压表，电流表，功率表和温度测量仪等，主要以磁电式仪器为主。（二）智能仪器的基本组成1.微机系统单片机芯片配以必要的外部器件就能构成最小微机系统。对于较复杂的智能仪器，需要较大的存储空间和较多的I/O外设接口，单片机具有良好的扩展能力，可以直接与外部存储器和I/O接口电路相连接，满足系统测试需要，构成功能较强的微机系统。2.输入通道输入通道是采集的信号输入到微机系统的通道，是与采集对象相连接的部分。由于采集的信号有开关量信号、频率量信号、模拟量信号，这些信号并不能直接被微机系统识别，需要通过一定的调节电路进行信号变换，如放大电路、滤波电路、A/D转换电路等。（三）智能仪器特点智能仪器一般采用嵌入式微处理器系统芯片，数字信号处理器或一个专用电路，仪器内部的智能软件具有超强的处理能力。智能仪器具有如下功能特点：1、操作和控制自动化。智能仪器在操作上一般都具有很高的自动化水平，仪器在测量过程中，单片机或微控制器会自动控制诸如如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等操作，尽可能的减少手工操作，这样做不仅方便，而且可以减少人为误差。2、具有自身检测功能，包括自动调零、自动检测故障与状态、自动校准、自诊断以及量程自动转换等功能。三、RLC的测量原理及分析（一）电阻测量由于时代的发展，社会的进步，人们为了最大程度的实现对电源的相关情况进行有效的探索，分布式电源在实际的发展和具体的应用过程中，发挥的综合作用也是尤为重大的，可再生能源在未来的电源以及能源产业过程中，发挥的综合作用不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上来看，其发挥的作用，其重要性是不言而喻的。同时，由于风能、太阳能等相关能源在实际的发电过程中，由于其独特的发电特征等诸多因素的存在，最终对整个系统在具体的运行过程中，发挥的综合影响因素也是越来越大的，这一点在具体的经营过程中，是需要尤其予以关注和重视的环节，这就需要对电力系统在具体的能源储备的过程中的相关指标因素做出较为客观的研究和较为深刻的说明。因此，对于相关的储能设备的研究，以及对与之相配套的相关设备的研究和操作，对于最大程度的弥补可再生资源在具体的发展过程中的综合情况，发挥着尤为关键的作用，这一点在具体的发展过程中，也是需要尤为关注的问题，由此可见，其重要性以及其迫切性都是可见一斑的。在分布式发电系统实现对相关的触电设备的较为有效的导入，不管是从对电源的综合使用率的层面上，还是从整个系统的各项综合性能上，都能够实现较好的发展和应用，这一点是毋庸置疑的，也是在整个系统运作的过程中，需要着力的关注和重点的解决的问题，只有这样，才能够最终实现可再生能源在具体的使用过程中，维持一种可持续化的使用模式。对于分布式电源发出的电能存在着一系列的不稳定的因素存在，能量存储能够使得分布式电网即使在一种不算稳定的环境之下，也能够维持一种较为稳定的综合发展环境，从而不管是从整个系统的实用性上，还是从其具体的发展特征上，都能够维持一种较好的发展状态。分布式发电系统中的储能问题研究对于未来我国正式实现对电力资源的相关问题的研发，不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上来看，其综合的发展意义都是至关重大的，也是在整个电源设备研究的过程中，需要重点的关注和研究的问题，在含分布式电源的配电网中，对储电设置进行较为有效的研究，能够很好的实现对储电设备进行较为有效的经营和发展，并且对与之相关的储电工作也能够实现较好的规划和发展，一方面能够极好的确保整个供电设备在具体的发展过程中，维持一种较好的发展态势，同时也能够更好的实现对相关资源的充分利用，最终实现对能源的较好的节约。电阻：电流流过导体时，导体会对电流产生阻碍作用，这种阻碍作用称为电阻。衡量电阻大小的国际单位是欧姆，简称欧，用符号Q表示。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻是导体本身的一种特性，不同的导体，电阻大小一般不同。电阻器是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，是所有电子电路中使用最多的元件，常用标记符号是R。电阻器常应用于限流、分流、降压、分压等电路中。1.电阻器基本参数标称阻值：标称在电阻器上的电阻值称为标称值。常用单位还有kS2和MS2。标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的。不是所有阻值的电阻器都存在。允许误差：电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。误差代码：F、G、J、K。额定功率：指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许的消耗功率。常见的有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W。温度系数：即单位温度引起的电阻值的变化。2.常用电阻测量方法电阻是基本电参数之一，常在直流条件下测量，也有在交流情况下测量的。工程上常用的电阻范围为10的七次方一10的负十五次方欧。在材料研制、基本研究或特殊情况下进行实验时，测量电阻的范围一般扩大到接近零欧至10的负十八次方欧。直流情况下，电阻R按伏安特性定义，即R=U/I，其中U为电阻两端的电压，I为流过电阻的电流。交流情况下，电阻R按功率P来定义，即R=P/I的二次方。按所用测量仪表，直流电阻测量主要可分为伏安表法和电桥法。（1）伏安表法测出电阻两端的电压和流过电阻的电流，通过R=U}/IA即可算出R，如图：图3-1伏安法测电阻公式：（2）直流电桥法图电桥法测电阻单臂电桥线路如图所示，被测电阻从与三个已知电阻R1，R2，R3、连成电桥的四个臂。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。当检流计两端的电位相等时，“桥”路中的电流I、一0，检流计指针指零，这时电桥处于平衡状态，满足公式，根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为公式：（二）电感测量电感：当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感。衡量电感能力大小的国际单位是亨利（简称亨），用字母"H'，表示。电感器是能产生电感效应的电子元件，常用的标记是L，主要用于电压变换、信号藕合、谐振、电磁感应等电路中。1.电感器的主要参数电感量：电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。常用的电感单位还有毫亨和微亨，它们之间的关系是：1H=1000mH1mH=1000州。分布电容能使等效耗能电阻变大。2.常用的电感测量方法（1）交流电桥法交流电桥的构造及原理均与直流惠斯登电桥（Wheatstonebridge）相同，不过信号发生器要用交流信号，四臂的阻抗Z1，Z2，Z3，Z4可以用电阻、电容、电感、或其组合，通过调节其中一个的大小使得电桥达到平衡状态，从而利用已知的其他三个阻抗来求解第四个阻抗的值。（2）L-C谐振法将电容器置在一个振荡器中，当电路达到谐振状态时，根据其他已知电路参数和实际测到的振荡频率，可以求出电感的大小。（3）阻抗——电压变换法阻抗——电压变换法的测量原理直接来源于物理学中我们对于阻抗的定义，即若已知流过被测阻抗中的矢量电流的大不和方向，并且测量得被测阻抗两端的电压，则通过电压和电流相比求出比率后便可得到被测阻抗的矢量的大不和方向。（三）电容测量电容：当介质处于在一定的电位差作用下，会储藏一定量的电荷，我们把这种存储电荷的能力称为电容，电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。国际单位是法拉，简称法，用字母“F”表示。电容器是一种能储存电荷的容器，它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的，电容器的常用标记Co按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器.如：云母、瓷介、纸介、电解电容器等。在构造上，又分为固定电容器和可变电容器.它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号藕合、谐振、隔直流等电路中。1.电容器主要参数标称电容量：电容器产品标出的电容量值。常用的单位还有微法（}F）和皮法（pF。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在SOOOpF以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中；通常电解电容器的容量较大。误差与精度：电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。额定电压：在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。额定电压一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。损耗系数：在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，对于电子设备来说，要求损耗系数愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。2.常用的电容测量方法电容器测量的方法有很多，常用的主要有以下几种：恒流积分法：控制充电电流的大小恒定，在单位时间内，电容器的电压上升量反映了它的电容容量大小。L-C振荡法：将电容器放在一个振荡电路中，电路达到谐振状态，根据其他已知的电路参数L,R，结合实际测到的振荡频率，可以求出电容器电容的大小。阻抗——电压法：对电容器施加已知频率的信号，通过测量串联在电容器上的电阻电压，求出电容的大小。交流电桥法：调整惠斯登电桥中的可变电容器，直到电桥平衡，通过计算即可获得待测电容器的大小。恒流充电振荡法：采用额定电流给电容器充电，当达到一定的电压后，让电容器快速放电，如此反复，然后记录充、放电的频率，据此可以求出电容器电容的大小。恒压放电法：首先对电容器的电压充电，当达到一定的电平后，对固定负载（如电阻）放电，测出固定负载达到一个规定电平的时间，可求出电容器电容大小。四、RLC测试仪设计（一）系统整体框架经过DA转换后，控制信号发生器信号的频率，使之工作在一个适当的范围。最终测试的结果在显示屏上显示。（二）ARM1138开发板及其扩展部分1.Cortex-M3处理器内核Cortex-M3处理器是一个32位处理器，带有32位宽的数据路径，寄存器库和存储器接口。2.LM3S1138处理器资源LM3S1138处理器主要包括以下片内资源：1)内部存储器，64KB单周期Flash,16KB单周期SRAM;2)多达9-46个通用输入/输出端口（GPIO）；3)8通道10位模数转换器（ADC）；4)4个32位通用定时器模块（GPTM）；5)3个完全可编程的通用异步收发器（HART）；6)3个独立集成的模拟比较器；7)2个内部集成电路（I2C）接口；8)2个同步串行接口（SSI模块；9）看门狗定时器；（三）信号发生器电路测试仪测量电感和电容时，需要交流信号作为信号源。本设计采用MAX038作为信号发生器的主控芯片，通过CD4051电容选择电路和TLC5615DA控制电路共同作用，来产生频率和占空比可调的正弦波，以达到控制和测量的要求。1.MAX038简介MAX038是MAXIM公司生产的一种高精密高频波形发生器，他只需要很少外部元件就可以产生从0.1Hz}20MHz的低失真正弦波、三角波、方波等脉冲波形信号。MAX038的主要性能包括：1)能精密地产生三角波、矩形波（含方波）、正弦波信号。2)频率范围为0.1Hz}20MHz，波形的输出幅度为2V（P一P）。2.正弦信号发生电路信号发生器电路设计中的振荡电路如图所示。其中CD4051是8通道数字控制模拟信号开关，EN1，A1，A2，A3和控制器连接起来，这样通过主控制器LM3S1138设置控制选择某一电容通道，直接接通连接到MAX038的COSC管脚，产生一定频率范围的正弦波。图1信号发生器原理3.信号发生器控制电路该部分主要是LM3S1138输出的数字信号，通过TLC615转成电压信号，然后经过LF353放大器，生成一个电流信号，电流输出管脚连接在MAX038的Iin管脚，达到控制频率的目的。图2信号发生器控制电路控制电路实际是一个可调的电流源，LM3S1138给TLC5615写入数据不变的情况下，IN输出电流是恒定值。这也是测电阻时用到的一部分电路。（四）峰值检波电路峰值检波电路用来检测经过电感的正弦波的峰值大不和经过电阻的正弦波峰值的大小。峰值检测电路如图所示。用于去除高频中的直流成分。检波二极管2AP9用来滤除负半轴的波形，只保留正电压。AD3接到单片机的检测端口，读取电压值。图3峰值检测电路峰值检波的特点是：它的充电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。（五）频率检测电路振荡器MAX038通过CD4051与7个不同电容值的电容相连，由LM3S1138控制器选通不同的电容可以使振荡器产生0.320MHz的信号，在经过放大以后，可在相应的位置进行测量。其中，低频信号可以由单片机直接测量，高频部分由于超出了单片机的处理能力，所以首先经过1024分频器后，再由单片机处理；。图4电路构成：当16HZ<f<1.6KHz时，将通过单片机的定时器功能，根据测量信号的周期计算输出信号频率。当1.6KHz<f<1.6MHz时，将通过单片机计数器功能测量频率，即通过测量一段时间内的周期数，来计算出信号的频率。（六）A/D电路和D/A电路测试仪器A/D和D/A电路十分重要，利用处理器处理模拟信号的前提是将模拟信号数字化，即进行A/D转换，A/D采样模块性能的好坏直接决定产品的精度和准确性。1.A/D采样电路本设计直接选用片内A/D，这样会使结构更加紧凑。模拟量输入信号的幅度控制在A/D芯片允许的范围内，当模拟量输入信号比较小时，预先放大以便充分利用A/D的精度，当大于规定的范围时，通过外围电路衰减后再输入。2.D/A转换电路D/A转换主要有CD4051构成的8选1电路和TLC5615为主要芯片构成的MAX038电流控制电路。ARM1138通过对TLC5615的写入数据，控制OUT管脚输出电流的大小，OUT输出管脚通过放大器和max038的IN管脚相连，这样就完成对MAX038输出信号频率的连续调整，实现DA转换功能。图5D/A转换电路（七）显示和键盘输入电路该模块使用了基于ZLG7920控制器的中文图形128*64的LCD显示屏[[40味日矩阵键盘，与主控制器采用软件模拟SPI串行数据通信，只需要4跟线，较为简单，能够满足主控制器对LCD屏和键盘的读写控制。1.键盘设计键盘分为编码和非编码式键盘两种。编码键盘能够由硬件自动提供与被按键对应的ASCII码或其他编码。键盘按键分布如图所示。2.LCD显示电路ZLG7920控制器系列中文图形液晶模块的软件特性主要由ST7920控制驱动器决定。芯片ST7920可同时作为控制器和驱动器，它可提供33路COM输出和64路SEG输出。能驱动调用64X16位字符显显示RAM，总共提供8192个中文字型，在LCD上显示范围16X2行。图6人机界面总结五、总结本文参考智能仪器的设计流程，对比电阻、电感和电容的测试方法，设计了基于LM3S1138的RLC智能测试仪，并进行电路硬件设计和软件编程设计。通过这样的一次毕业设计过程中的亲自动手实践的过程，我能够学到很多平时在书本中学不到的较多的知识，不仅是增长了我的见识，更多的是扩充了我的生活阅历，客观来讲，主要可以总结为以下几个方面：1、在这样的一次毕业设计，动手操作实践的过程中，我能够将平时在书本中学到的理论知识与实践的工作能够予以高效统一的结合起来，进而实现知识与知识之间的融会贯通，最终将书本上学到的知识，充分的应用到具体的实践以及生活之中。除此之外，在具体的实践过程中，我能够更加清晰的认识到自己能力以及知识上的较大程度的欠缺以及许多的亟待完成和大力的改进的问题，对于理论知识的重要性以及动手实践的重要性，不管是从宏观的层面上，还是从微观的层面上，都有了更好的认识和更加深刻的理解，能够掌握到的知识，不管是从广度上，还是从深度上，较之于从前，也是呈现出了较大程度的提升和加强，进而最终实现整个设计过程，更加系统高效的予以实施和大力的发展加强态势的完成。2、对智能仪器的工作机理和具体的运营原理，也能够有一个更加客观的认识和明确的理解。在具体的实践和实际的设计过程中，我对于单片机的认识，不再是像过往那样，停留在较为肤浅的概念认识和概念理解的层面上，更多的是对其具体的运营机制和客观的工作原理，有了更深的体会。并且，通过对单片机的工作原理的认识和客观的了解，自己也能够亲自动手，设计出一个相对较小的系统出来，进而在实际的使用过程中，能够发挥出来的综合作用也是尤为重大的。3、使得我自己动手查找