電阻、電容和電感測試儀設計論文 附單片機程序與實物制作資料

學生姓名：專業(yè)班級：

指導教師：   工作單位：信息工程學院

題  目:    簡易電阻、電容和電感測試儀設計

初始條件：

LM317               LM337

NE555                            NE5532

STC89C52               TLC549               ICL7660               1602液晶

要求完成的主要任務:

1、測量范圍：電阻 100Ω-1MΩ；

電容 100pF-10000pF；

電感 100μH-10mH。

2、測量精度：5%。

3、制作1602液晶顯示器，顯示測量數(shù)值，并用發(fā)光二級管分別指示所測元件的類別。

時間安排：

指導教師簽名：年  月  日

在現(xiàn)代化生產(chǎn)、學習、實驗當中，往往需要對某個元器件的具體參數(shù)進行測量，在這之中萬用表以其簡單易用，功耗低等優(yōu)點被大多數(shù)人所選擇使用。然而萬用表有一定的局限性，比如：不能夠測量電感，而且容量稍大的電容也顯得無能為力。所以制作一個簡單易用的電抗元器件測量儀是很有必要的。

現(xiàn)在國內(nèi)外有很多儀器設備公司都致力于低功耗手持式電抗元器件測量儀的研究與制作，而且精度越來越高，低功耗越來越低，體積小越來越小一直是他們不斷努力的方向。

方案一：利用串聯(lián)分壓原理的方案

圖2-1串聯(lián)分壓電路圖

根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關系。測量待測電阻Rx和已知電阻R0上的電壓，記為Ux和U0.

方案二：利用直流電橋平衡原理的方案

圖2-2  直流電橋平衡電路圖

根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器R3，使得電表指針指向正中間，再測量電位器電阻值。

  方案三：利用555構成單穩(wěn)態(tài)的方案

圖2-3   555定時器構成單穩(wěn)態(tài)電路圖

根據(jù)555定時器構成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻阻值。  

由

得

上述三種方案從對測量精度要求而言，方案一的測量精度極差，方案二需要測量的電阻值多，而且測量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過單片機讀取轉化，精確度會明顯的提高。故本設計選擇了方案三。

方案一：利用串聯(lián)分壓原理的方案（原理圖同圖2-1）

通過電容換算的容抗跟已知電阻分壓，通過測量電壓值，再經(jīng)過公式換算得到電容的值。原理同電阻測量的方案一。

方案二：利用交流電橋平衡原理的方案（原理圖同圖2-2）

  通過調(diào)節(jié)Z1、Z2使電橋平衡。這時電表的讀數(shù)為零。通過讀取Z1、Z2、Zn的值，即可得到被測電容的值。

方案三：利用555構成單穩(wěn)態(tài)原理的方案

圖2-4   555定時器構成單穩(wěn)態(tài)電路圖

根據(jù)555定時器構成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電容值。

由

若R1=R2,得

上述三種方案從對測量精度要求而言，方案一的測量精度極差，方案二需要測量的電容值多，而且測量調(diào)節(jié)麻煩、電容不易測得準確值，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過單片機讀取轉化，精確度會明顯的提高。故本設計選擇了方案三。

方案一：利用交流電橋平衡原理的方案（原理圖同圖2-2）

方案二：利用電容三點式正弦波震蕩原理的方案

                                                       圖2-5 電容三點式正弦波震蕩電路圖

由

得

上述兩種方案從對測量精度要求而言，方案二需要測量的電感值多，而且測量調(diào)節(jié)麻煩、電感不易測得準確值，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案二還是比較符合要求的，由于是通過單片機讀取轉化，精確度會明顯的提高。故本設計選擇了方案二。

LM317可輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，可調(diào)電壓范圍1.2V—37V，最大輸出電流為1.5A，內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠、應用方便、性能優(yōu)良等特點。

引腳圖：

V

與LM317正好相反，LM337可輸出連續(xù)可調(diào)的負電壓，可調(diào)電壓范圍1.2V—37V，最大輸出電流為1.5A，內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠、應用方便、性能優(yōu)良等特點。

引腳圖：

典型電路：

V

這次模電課設的論文和設計是我這大學期間干的最有意義的事之一。從最初的選題，開題到寫論文直到完成論文。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改論文，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了簡易電阻、電容和電感測試儀的用途及工作原理，熟悉了其的設計步驟，鍛煉了設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。這次課程設計收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。這么一次鍛煉可以學到書本里許多學不到的知識，堅韌、獨立、思考等。但是課程設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。由于能力有限，未能做到準確測量電阻、電容和電感，某些測量結果誤差，測量范圍較小，感到有點兒遺憾。這次實踐是對自己模電所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面。

本設計是在老師的精心指導和鼓勵下完成的。在此，謹向老師和幫助我的同學表示衷心的感謝！

此外，我還要感謝在我的論文中所有被援引過的文獻的作者們，他們是我的知識之源！

最后，再次向所有給予我?guī)椭�和鼓勵的同學和老師致以最誠摯的謝意！

[1] 吳友宇主編. 模擬電子技術基礎. 北京：清華大學出版社，2009

[2] 康華光主編. 電子技術基礎（數(shù)字部分、模擬部分）. 第5版. 北京：高等教育出版社，1998

[3] 郭天祥主編. 51單片機C語言教程--入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略. 北京：電子工業(yè)出版社，2009

[4] 聶典，丁偉. Multisim 10計算機仿真--在電子電路設計中的應用. 北京：電子工業(yè)出版社，2009

單片機源程序如下:

1. 程序2：電阻、電容和電感測量值的顯示
   
2. //簡易電阻、電容、電感測量儀程序
   
3. //初始化
   
4. #include <reg52.h>
   
5. #define uint unsigned int
   
6. #define uchar unsigned char
   
7. #define ulong unsigned long
   
8. #define    PI3.1415926
   
9. uchar code table1[8]="Welcome!";
   
10. uchar table2[16]="f(Hz)=";
    
11. uchar table3[16]="R(Ohm)=";
    
12. uchar table4[16]="C(pF)=";
    
13. uchar table5[16]="L(uH)=";
    
14. uchar num,a=0,th0,tl0;
    
15. uint C,L;
    
16. ulong f,R;
    
17. sbit lcden=P2^4;                         //液晶使能端   
    
18. sbit lcdrs=P2^5;                        //液晶數(shù)據(jù)命令選擇端
    
19. sbit key_R=P1^5;                      //測量電阻按鍵
    
20. sbit key_C=P1^6;                      //測量電容按鍵
    
21. sbit key_L=P1^7;                      //測量電感按鍵
    
22. sbit R_out=P1^2;                        //測量電阻信號輸入
    
23. sbit C_out=P1^3;                        //測量電容信號輸入
    
24. sbit L_out=P1^4;                        //測量電感信號輸入
    
25. //聲明子函數(shù)
    
26. void delayms(uint xms);               //延時函數(shù)
    
27. void write_com(uchar com);         //液晶寫命令函數(shù)
    
28. void write_data(uchar date);         //液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)   
    
29. void led_init();                            //液晶初始化函數(shù)
    
30. void t_init();                               //定時器0初始化函數(shù)
    
31. void keyscan();                            //鍵盤檢測函數(shù)(確定被測元件為電阻、電容或電感)
    
32. void display_f(ulong f);              //頻率顯示函數(shù)
    
33. void display_R(ulong R);             //電阻顯示函數(shù)
    
34. void display_C(uint C);              //電容顯示函數(shù)
    
35. void display_L(uint L);                //電感顯示函數(shù)
    
36. //主函數(shù)
    
37. void main()
    
38. {
    
39. led_init();
    
40. t_init();
    
41. keyscan();
    
42. write_com(0x01);
    
43. while(1)
    
44.   {
    
45.        display_f(f);
    
46.        switch(a)
    
47.        {
    
48.          case1:R=(ulong)(5000000.0/0.6931472/f-150+0.5);display_R(R);break;
    
49.          case2:C=(int)(100000000.0/153/0.6931472/f+0.5);display_C(C);break;
    
50.          case3:L=(int)(1000000000000.0/0.1/PI/PI/f/f+0.5);display_L(L);break;
    
51.       }
    
52.   }
    
53. }
    
54. //中斷函數(shù)
    
55. void T0_count() interrupt 1
    
56. {
    
57. switch(a)
    
58.   {
    
59.   case 1:while(R_out);
    
60.               while(!R_out);
    
61.                TH0=0;
    
62.                TL0=0;
    
63.                while(R_out);
    
64.                while(!R_out);
    
65.                th0=TH0;
    
66.                tl0=TL0;
    
67.                TR0=0;
    
68.                break;
    
69.   case 2:while(C_out);
    
70.               while(!C_out);
    
71.                TH0=0;
    
72.                TL0=0;
    
73.                 while(C_out);
    
74.                while(!C_out);
    
75.                th0=TH0;
    
76.                tl0=TL0;
    
77.                TR0=0;
    
78.                break;
    
79.        case3:while(L_out);
    
80.               while(!L_out);
    
81.                TH0=0;
    
82.                TL0=0;
    
83.                while(L_out);
    
84.                while(!L_out);
    
85.                th0=TH0;
    
86.                tl0=TL0;
    
87.                TR0=0;
    
88.                break;
    
89.    }
    
90.   f=1000000.0/1.085069/(th0*256+tl0)+0.5;
    
91. }
    
92. //延時函數(shù)
    
93. void delayms(uint xms)  
    
94. {
    
95. uint i,j;
    
96. for(i=xms;i>0;i--)
    
97.        for(j=110;j>0;j--);
    
98. }
    
99. //液晶寫命令函數(shù)
    
100. void write_com(uchar com)
     
101. {
     
102. lcdrs=0;
     
103. P0=com;
     
104. delayms(5);
     
105. lcden=1;
     
106. delayms(5);
     
107. lcden=0;
     
108. }
     
109. //液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)
     
110. void write_data(uchar date)   
     
111. {
     
112. lcdrs=1;
     
113. P0=date;
     
114. delayms(5);
     
115. lcden=1;
     
116. delayms(5);
     
117. lcden=0;
     
118. }
     
119. //液晶初始化函數(shù)
     
120. void led_init()
     
121. {
     
122. lcden=0;
     
123. write_com(0x38);                    //設置16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口               
     
124. write_com(0x0c);                    //設置開顯示，不顯示光標         
     
125. write_com(0x06);                    //寫一個字符后地址指針加1            
     
126.   write_com(0x01);                    //顯示清0，數(shù)據(jù)指針清0           
     
127. write_com(0x80);                    //顯示歡迎界面
     
128. for(num=0;num<8;num++)
     
129.   {
     
130.         write_data(table1[num]);
     
131.         delayms(5);
     
132.   }
     
133. }
     
134. //定時器0初始化函數(shù)
     
135. void t_init()
     
136. {
     
137. TMOD=0x01;                         //設置定時器0工作方式1(M1M0=0x0001)                                                     
     
138. TH0=0;                                  //裝初值               
     
139. TL0=0;
     
140. EA=1;                                    //開總中斷                  
     
141. ET0=1;                                   //開定時器0中斷
     
142. TR0=1;                                   //啟動定時器0
     
143. }
     
144. //鍵盤檢測函數(shù)(確定被測元件為電阻、電容或電感)
     
145. void keyscan()
     
146. {
     
147. if(key_R==0)
     
148.   {
     
149.        delayms(10);
     
150.        if(key_R==0)
     
151.          a=1;
     
152.   }
     
153. else
     
154.    if(key_C==0)
     
155.     {
     
156.          delayms(10);
     
157.          if(key_C==0)
     
158.            a=2;
     
159.     }
     
160.       else
     
161.      if(key_L==0)
     
162.      {
     
163.            delayms(10);
     
164.            if(key_L==0)
     
165.              a=3;
     
166.      }
     
167.          else
     
168.               while(key_R&&key_C&&key_L);              //按鍵按下時退出死循環(huán)
     
169. }
     
170. //頻率顯示函數(shù)
     
171. void display_f(ulong f)  
     
172. {
     
173. uchar count=0;
     
174. ulong f0;
     
175. f0=f;
     
176. 
     
177. ……………………
     
178. 
     
179. …………限于本文篇幅 余下代碼請從51黑下載附件…………
     

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2017-11-27 22:56 上傳

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