《简易电阻电容电感测量仪》.docVIP

简易电阻电容电感测量仪（B题） 摘 要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要由模拟测量和1602液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读取频率，经过程序处理转化，再通过1602液晶显示。由于系统处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内。 关键词：电阻电容电感测量仪，1602显示，555定时器，电容三点式 目 录 1. 系统设计…………………………………………………………………………………… 2 1.1 设计要求………………………………………………………………………………………2 1.2 方案比较………………………………………………………………………………………2 1.2.1 电阻测量方案………………………………………………………………………………2 1.2.2 电容测量方案………………………………………………………………………………4 1.2.3电感测量方案………………………………………………………………………………5 1.2.4显示电路方案………………………………………………………………………………6 1.3 方案论证………………………………………………………………………………………6 1.3.1 总体思路……………………………………………………………………………………6 1.3.2 设计方案……………………………………………………………………………………7 2. 单元电路设计…………………………………………………………………………………7 2.1 电阻测量电路………………………………………………………………………………7 2.2 电容测量电路………………………………………………………………………………8 2.3 电感测量电路…………………………………………………………………………………9 2.4 1602显示电路………………………………………………………………………………10 3. 软件设计………………………………………………………………………………………11 4. 系统测试………………………………………………………………………………………11 4.1 测试仪器与设备……………………………………………………………………………11 4.2 指标测试……………………………………………………………………………………12 5 结论………………………………………………………………………………………… 13 参考文献…………………………………………………………………………………………13 附 录1、元器件明细表………………………………………………………=…………………13 附录2：程序清单………………………………………………………………………………… 13 1. 系统设计 1.1 设计要求 设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 测量精度：±5% 。 1.2 方案比较 1.2.1 电阻测量方案 相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。 方案一：串联分压原理 V Rx R0 图1串联电路原理图 根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压。由公式 Rx=Ux/(U0/R0) 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案 图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻） 根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。 方案三：利用555构成单稳态的方案 图3 555定时器构成单稳态 根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值。由f=1/ [(R1+2R2)*C*In2] 得到公式： R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)-R1] 上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电阻值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案三。 1.2.2 电容测量方案 方案一：直接通过串联路原理。通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值，再经过公式换算得到电容的值。原理同电阻测量的方案一。 方案二：交流电桥平衡原理（原理图同图2） 通过调节