基于单片机的RLC智能测量仪的设计与实现.pdfVIP

第 23卷 第 4期 苏州科技学院学报 (工程技术版) Vo1．23 No．4 2010年 12月 JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology) Dec·2010 基于单片机的RLC智能测量仪的设计与实现 郎科伟 ， 潘欣裕 ， 董兴法 (苏州科技学院 电子与信息工程学院，江苏 苏州 215011) 摘 要 ：基于单片机实现智能RLC参数测量 ，利用单片机 的运算和控制功能实现测量 ，提高测量精度 。本系统分为 硬件电路设计和软件程序控制两个部分。在硬件方面 ，采用 SPCE061A单片机控制电路 ；软件方面 ，采用 c语言编 写程序控制。另外，显示模块采用彩屏 ，使系统人机界面友好 ，更人性化。 关键词 ：RLC参数测量 ；单片机 ；智能测量 中图分类号 ：TM934．12；TM934．24 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672-0679(2010)04—0077—40 测量仪器的发展趋势是智能化 ，智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。RLC测量仪是一种 自 动测量电阻R、电感 、电容 C等参数的智能元件参数测量仪器。RLC参数的高精度测量可广泛用于电阻、电 感 、电容的参数测量和元件筛选 ，还可用于电路板分立元件在线参数测量与分析I”。随着工程技术要求 的提 高，对 RLC测量仪的测量精准度以及性能稳定性提 出了更高的要求。 1 设计要求及方案论证 设计一 台能够测试电阻、电容 、电感器件参数的测量仪器 ，测量仪的量程范围要求如下 ：电阻器 (1I2～ 100Mn)、电容器 (10pF～1000IxF)、电感器 (100 H～10mH)；测量结果以4位读数数字方式显示 ，且标示 元件类别和单位 ；测量精度达到±2％；扩展彩屏显示功能。 目前，RLC参数的测量方法主要有电桥法、伏安法和谐振法。电桥法是能同时测量电器元件尺、、C最典 型的方法。电阻R可用直流电桥测量，电感 、电容 C可用交流电桥测量。通过调节阻抗使电桥平衡 ，根据平 衡条件及一些已知的电路参数就可以求出被测参数。用这种测量方法，参数的值还要通过联立方程求解 ，调 节电阻值一般只能手动 ，电桥平衡的判别亦难 以用简单的电路实现。这样 ，电桥法不易实现快速 自动测量。 伏安法是测量电阻的最基本方法。分别用电流表和电压表测 出通过电阻的电流和电压 ，根据公式尺： 求得 电阻。这种测量方法要同时测出两个模拟量，不易实现 自动化闭。 以上两种方法都难以实现智能化，因此未被本系统采用 。很多仪表都是把较难测量的物理量转变精度 较高且较容易测量的物理量。基于此思路，把电子元件的集 中参数 尺、C、转换成频率信号 ／，然后用单片机 计数后再运算求出尺、C、￡的值并显示 ，转换的原理分别是RC震荡和 C三点式振荡。其实 ，这种转换就是 把模拟量近似转换为数字量，频率．厂是单片机很容易处理 的数字量 ，这种数值化处理一方面便于使仪表实现 智能化 ，另一方面也避免了由指针读数引起的误差 ，从而达到仪表的高可靠性、高精度和多功能。 2 硬件电路设计 系统结构框图如图 1所示。量程选择通过拨码开关实现 ，按键模块用来选通 、、C测试模块。 2．】 电阻 测量 电路 电阻的测量采用 “脉冲计数法”，如图2所示 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。 收【稿 日期]2010-05-14 [作者简介】郎科伟 (1981一)，男，江苏常州人，助理工程师 。 78 苏州科技学院学报 (工程技术版) 20l0 图 1 系统框图 图 2 电阻测量电路 555接成多谐振荡器的形式网，其振荡周期为 T--t1=tz=(1n2) +尺)xC+(1n2)RxC 得出：f~=l／[(1n2)(R+2R)×q 即：R=(1／[(1n2) ×q—R}／2 电路分为 4档： (1)1Q≤ 100Q：拨码开关 1、8选通