基于矢量自由軸法的RLC測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)（軟件）畢業(yè)論文

1、 學(xué)科分類號(hào) 0712 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目（中文）： 基于矢量自由軸法的rlc 測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)（軟件） （英文）： the measuring instrument design based on the vector free shaft method of rlc(software) 學(xué)生姓名： xxx學(xué)號(hào)：0910xxxxxx系別：物理與信息工程系 專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師：張仁民 起止日期： 年 月 日懷化學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))誠(chéng)信聲明作者鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用

2、的內(nèi)容外，論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果。對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由作者承擔(dān)。本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：年 月 日目 錄摘要i關(guān)鍵字iabstractikey wordsii1 前言12 方案論證與選擇32.1 系統(tǒng)總體方案32.2 設(shè)計(jì)方案論證62.2.1 正弦信號(hào)發(fā)生方案論證與選擇62.2.2 基準(zhǔn)相位發(fā)生方案論證與選擇72.2.3 前置測(cè)試電路方案論證82.2.4 放大電路方案論證92.2.5 相敏檢波方案論證與選擇92.2.6 微處理器方案論證與選擇103硬件電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算123.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)123.

3、2 子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)123.2.1基準(zhǔn)相位信號(hào)發(fā)生電路133.2.2正弦信號(hào)發(fā)生電路143.2.3前置測(cè)試電路153.2.4放大電路163.2.5相敏檢波電路174 軟件設(shè)計(jì)194.1 軟件主流程圖194.2 系統(tǒng)時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)204.3 方波產(chǎn)生軟件設(shè)計(jì)224.4 測(cè)量狀態(tài)控制軟件設(shè)計(jì)234.5 ad采樣軟件設(shè)計(jì)264.6 顯示部分軟件設(shè)計(jì)295 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析295.1 測(cè)試儀器295.2 測(cè)試方案305.3 測(cè)試結(jié)果及分析305.3.1電阻測(cè)試305.3.2電容測(cè)試325.3.3電感測(cè)試336 結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致 謝36附錄a37摘要：本文是基于矢量自由軸法的rlc測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)。采用的

4、是超低功耗msp430g2553單片機(jī)和nokia5110液晶顯示測(cè)量電阻、電容、電感及相關(guān)輔助變量。該系統(tǒng)由自制電源、基準(zhǔn)相位發(fā)生器、正弦波發(fā)生器、前置測(cè)量電路、放大電路、相敏檢波電路與單片機(jī)最小系統(tǒng)等構(gòu)成超低功耗。采用msp430g2553單片機(jī)的pwm輸出功能和內(nèi)部10位ad分別進(jìn)行方波信號(hào)的產(chǎn)生和ad數(shù)據(jù)采集。前置測(cè)量電路由八級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電阻和高精度的儀表運(yùn)放組成，通過單片機(jī)和模擬開關(guān)能夠自動(dòng)選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電阻檔級(jí)與放大控制，使小阻抗信號(hào)可以精確采樣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。系統(tǒng)采用雙/4脈沖積分鑒相原理，結(jié)合矢量自由軸法提高了rlc測(cè)量的精度。關(guān)鍵字：自由軸；rlc；msp430g2553；低功耗a

5、bstract: this paper is based on vector free shaft method of rlc measuring instrument design. use of low power consumption msp430g2553 scm and nokia5110 liquid crystal display measurement resistor, capacitor, inductor and related auxiliary variable. this system is composed of homemade power supply, t

6、he reference phase generator, sine wave generator, leads the measurement circuit, the amplification circuit, phase-sensitive detection circuit and msp430g2553 minimum system composition. the msp430g2553 scm pwm output function and internal 10 ad respectively square wave signal generation and ad data

7、 acquisition. lead measurement circuit by very standard resistance and high precision instrument op-amp composition, through the single-chip microcomputer and analog switch can automatically choose corresponding standard resistance grades and amplification control, make the small impedance signal ca

8、n accurate sampling, the realization of automatic measurement. the system adopts double / 4 pulse integral phase theories, combined with vector free shaft method improves the rlc the accuracy of measurement.key words: free shaft;rlc;msp430g2553; low power consumption1、前言隨著科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品正以前所未有的速度，向著多功能

9、化、體積最小化、功耗最低化的方向發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于家電、通信、一般工業(yè)。無論是日常生活乃至航空航天和軍事領(lǐng)域高端科技領(lǐng)域，電子技術(shù)的應(yīng)用均日益深入。掌握必要的電子知識(shí)成為我們常生活必要技能。在生活中我們測(cè)量電阻、電感、電容時(shí)實(shí)際需要用到多個(gè)儀表，而那些能夠完成同時(shí)測(cè)量的儀器儀表存在諸多不便，如傳統(tǒng)的rlc測(cè)量?jī)x體積龐大，功耗大，國(guó)內(nèi)外主要儀器廠家還產(chǎn)生了內(nèi)含微處理器的各種rlc參數(shù)測(cè)量?jī)x。這種專用的rlc測(cè)量?jī)x具有多功能、多參量、多頻率、高速度、高精度、大屏幕、菜單方式顯示等優(yōu)點(diǎn)。如高頻lcr數(shù)字電橋，該產(chǎn)品是一種高準(zhǔn)確度，寬測(cè)試范圍的lcr測(cè)量?jī)x，有液晶顯示屏，全中文菜單?？商峁┓€(wěn)定的

10、6位測(cè)試分辨率，測(cè)試信號(hào)電平可進(jìn)行0.01 v-2.0 v可編程設(shè)置，自動(dòng)分配選擇匹配系數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能適用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)高速檢測(cè)等應(yīng)用。雖然高頻lcr數(shù)字電橋具有許多的有點(diǎn)，但功耗高、價(jià)格十分昂貴。人類是不斷進(jìn)步發(fā)展的，科技技能和知識(shí)不斷積累，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)越來越成熟，各類芯片性能不斷提升，伴隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，各項(xiàng)技術(shù)都有突破進(jìn)展?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)者們采用數(shù)字信號(hào)處理的方法逐漸替代了傳統(tǒng)模擬測(cè)量信號(hào)相位、頻率、幅度信息，降低了模擬器件的使用量和系統(tǒng)復(fù)雜程度，便于智能化控制。這與以往傳統(tǒng)的rlc測(cè)量方法不同，這是一種將r、l、c參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f，然后用單片機(jī)計(jì)算后再運(yùn)算求出r、l和c的方法。其轉(zhuǎn)換原理

11、分別是rc振蕩和lc三點(diǎn)式振蕩，這樣就能夠把模擬量近似轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量，這種數(shù)字化的處理一方面使測(cè)量精度提高了，另一方面也便于使儀表實(shí)現(xiàn)智能化。但這種方法實(shí)現(xiàn)上有很大的難度。設(shè)計(jì)者往往不選這種設(shè)計(jì)方法。rlc測(cè)量方法有很多，對(duì)電阻的測(cè)量最為簡(jiǎn)單。電容電感對(duì)時(shí)變信號(hào)敏感，可將電容電感轉(zhuǎn)換成與電量、時(shí)間和頻率相關(guān)的物理量，通過對(duì)電量、時(shí)間或頻率的測(cè)量獲得電感電容值。rlc測(cè)量有電橋法、比例法、諧振法等，目前通過不同的模擬電橋電路可以實(shí)現(xiàn)rlc參數(shù)的較精確測(cè)量，在測(cè)量時(shí)需要預(yù)先判別rlc類型再選擇合適的測(cè)量電橋和測(cè)量頻率，因此測(cè)量時(shí)智能化水平不高。rlc測(cè)量方法各自有

12、著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需要選擇適合的設(shè)計(jì)方法。 交流電橋法：運(yùn)用交流電橋法進(jìn)行rlc測(cè)量時(shí)系統(tǒng)要達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)平衡必須滿足兩個(gè)條件，必須調(diào)節(jié)兩個(gè)橋臂的參數(shù)，才能使電橋完全達(dá)到平衡，而且往往需要對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)地調(diào)節(jié)，所以交流電橋的平衡調(diào)節(jié)要比直流電橋的調(diào)節(jié)困難一些。具有較高的測(cè)量精度，被廣泛采用，現(xiàn)已派生出許多類型。但電橋法測(cè)量需要反復(fù)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，很難實(shí)現(xiàn)快速的自動(dòng)測(cè)量。 諧振法：要求較高頻率的激勵(lì)信號(hào)，一般不容易滿足高精度的要求。由于測(cè)試頻率不固定，測(cè)試速度也很難提高。 伏安法：最經(jīng)典的方法，它的測(cè)量原理來源于阻抗的定義，即若已知流經(jīng)被測(cè)阻抗的電流相量并測(cè)得被測(cè)阻抗兩端的

13、電壓，則通過比率便可得到被測(cè)阻抗的相量。采用了基于矢量自由軸伏安法測(cè)量原理和四端測(cè)量技術(shù)。矢量自由軸法可將復(fù)數(shù)變換成是實(shí)數(shù)的計(jì)算。大大降低了計(jì)算的復(fù)雜度?，F(xiàn)階段各類rlc測(cè)量設(shè)計(jì)廣泛使用矢量自由軸法，此方法能智能小、巧高靈敏度地測(cè)量電阻、電感和電容，利用msp430單片機(jī)設(shè)計(jì)一種基于矢量自由軸法的智能化的rlc測(cè)量系統(tǒng)。msp430單片機(jī)是美國(guó)德州儀器（texas instruments）1996年開始推廣的一種16為超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處理器。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，為各種便攜式設(shè)備儀器提供 “單片”解決方案。該系列單

14、片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。本設(shè)計(jì)是一種基于矢量法的rlc測(cè)量?jī)x，系統(tǒng)由信號(hào)源產(chǎn)生電路、前置測(cè)量電路、相敏檢波電路、微處理器及顯示電路構(gòu)成。自動(dòng)換擋測(cè)量電阻、電感、電容的值及相關(guān)的輔助量。2、方案論證與選擇2.1、系統(tǒng)總體方案伏安法是rlc自動(dòng)測(cè)量最經(jīng)典的方法之一，它的測(cè)量原理來源于阻抗的定義。即若已知流經(jīng)被測(cè)阻抗的電流相量并測(cè)得被測(cè)阻抗兩端的電壓，通過對(duì)兩端電壓的測(cè)量經(jīng)四則運(yùn)算得，到比值便是被測(cè)阻抗的相量。伏安法測(cè)量原理圖如圖2.1所示。 圖2.1 伏安法測(cè)量原理圖圖中是已知的恒流源相量；是已知的標(biāo)準(zhǔn)阻抗；被測(cè)阻抗與標(biāo)準(zhǔn)阻抗串聯(lián)。則分別測(cè)出和兩端的電壓相量和，便可通過計(jì)算得到

15、待測(cè)阻抗 (2.1)其中的大小反映了流經(jīng)被測(cè)阻抗上電流相量的大小。矢量伏安法通過測(cè)量待測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量的兩個(gè)電壓分量，然后再通過一系列運(yùn)算得到被測(cè)阻抗的數(shù)值。本設(shè)計(jì)是基于矢量自由軸法測(cè)量rlc的設(shè)計(jì)，自由軸法測(cè)量的原理框圖如圖2.2所示。圖2.2 自由軸法測(cè)量原理框圖通過微處理器控制模擬開關(guān)s來選擇和，對(duì)每個(gè)和進(jìn)行兩次測(cè)量，這兩次測(cè)量的參考基準(zhǔn)信號(hào)相位要求保持精確的90相位關(guān)系，以得到預(yù)期的坐標(biāo)軸上投影分量，由a/d轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量經(jīng)接口電路送到微處理器系統(tǒng)中存儲(chǔ)，經(jīng)過微處理器的四則運(yùn)算，即可求出最后的待測(cè)參數(shù)。采用自由軸測(cè)量時(shí)相敏檢波器的相位參考基準(zhǔn)可以任意選擇，只要求x，y坐標(biāo)軸標(biāo)準(zhǔn)正交，簡(jiǎn)化

16、了硬件電路，提高了精確度。在自由軸法測(cè)量中、和坐標(biāo)軸的關(guān)系如圖2.3所示。圖2.3 自由軸法相量圖由自由軸矢量關(guān)系圖可知 (2.2) (2.3)由此可得 (2.4)以電容測(cè)量為例，可建立測(cè)量rlc參數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下 (2.5) (2.6)其中e為a/d轉(zhuǎn)換器的刻度系數(shù)，即每個(gè)數(shù)字所代表的電壓值。是對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。所以，兩矢量之商可表示為 （2.7）若采用標(biāo)準(zhǔn)電阻,則有 (2.8)將式(2. 7)代入式(2. 8)得 (2.9)所以被測(cè)參數(shù)的實(shí)部和虛部分別為 (2.10) (2.11)斜率相位角為 (2.12)2.2、設(shè)計(jì)方案論證2.2.1、正弦波信號(hào)發(fā)生方案論證與選擇方案一 基于dds的fpga

17、實(shí)現(xiàn) dds的主要優(yōu)點(diǎn)是它的輸出頻率、相位和幅度能夠在微控制器的控制下精確而快速的變換。原理框圖如圖2.4所示。 圖2.4 dds原理框架圖正弦波信號(hào)發(fā)生器由晶體振蕩器、數(shù)字分頻器、數(shù)字波形存儲(chǔ)器、d/a轉(zhuǎn)換器和濾波放大器構(gòu)成。數(shù)字波形存儲(chǔ)器可由fpga芯片內(nèi)嵌的rom進(jìn)行波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在fpga地址變量的尋址下，rom輸出按正弦規(guī)律變化的數(shù)字量。經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換后得到階梯型正弦波。再經(jīng)過濾波器濾波后輸出1mhz的正弦信號(hào)，產(chǎn)生的信號(hào)再經(jīng)數(shù)字分頻器產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的固定頻率送至控制端口。方案二 基于msp430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)msp430單片機(jī)具有多個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器并復(fù)合了捕獲、比較寄存器。如定時(shí)器

18、a最多擁有3個(gè)捕獲、比較器可支持捕獲、比較功能、pwm輸出和定時(shí)器功能。我們可以利用msp430單片機(jī)定時(shí)器的pwm輸出功能，配置定時(shí)器相關(guān)寄存器實(shí)現(xiàn)pwm方波輸出。將輸出的方波信號(hào)通過正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路和濾波電路產(chǎn)生相應(yīng)的正弦波信號(hào)。 由于方案二相對(duì)于方案一外圍電路簡(jiǎn)單、功耗低、而且器件價(jià)格便宜，便于便攜式設(shè)計(jì)應(yīng)用。故選擇方案二。2.2.2、基準(zhǔn)相位發(fā)生方案論證與選擇方案一 基于單片機(jī)和fpga實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)系統(tǒng)信號(hào)源的產(chǎn)生可由單片機(jī)生成各種波形的數(shù)據(jù)表傳輸給fpga，通過利用dds技術(shù)使fpga生成對(duì)應(yīng)需要的波形輸出，通單片機(jī)控制并行總線將波形數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器，相位累加器輸出地址控制下將波形數(shù)據(jù)依

19、次送給高速d/a，經(jīng)濾波器后產(chǎn)生所需要的波形信號(hào)。波形信號(hào)能實(shí)時(shí)改變，利用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制和處理后，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)信號(hào)源的產(chǎn)生。波形數(shù)據(jù)和頻率控制字k由串口寫入fpga，在本系統(tǒng)中單片機(jī)擔(dān)任著主要的控制作用。由于鑒相器要求被測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的頻率相同，同時(shí)兩個(gè)信號(hào)相互正交(相位相差90)。相互正交的自由軸坐標(biāo)由fpga的分頻器和單片機(jī)所存儲(chǔ)的正交波形rom數(shù)據(jù)表組成，由于系統(tǒng)要產(chǎn)生100hz、1khz、10khz三種正交波形信號(hào)，所以rom中應(yīng)存放6組初相相位差為90的正弦波數(shù)據(jù)，產(chǎn)生三組相互正交的正弦波形。單片機(jī)利用ad進(jìn)行數(shù)據(jù)采集運(yùn)算，判別基準(zhǔn)檔位選擇，達(dá)到最佳效果，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檔位選擇，實(shí)現(xiàn)r

20、lc高精度自動(dòng)測(cè)量。方案二 利用基礎(chǔ)數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)由msp430單片機(jī)產(chǎn)生1mhz的方波信號(hào)，然后再經(jīng)過數(shù)字器件器74ls390計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻和將分頻后的兩路信號(hào)送至移位寄存器74hc164的數(shù)據(jù)輸入端和時(shí)鐘輸入端，后產(chǎn)生相互正交的信號(hào)。方案一采用單片機(jī)和fpga處理器利用rom存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)所需的多種信號(hào)波形數(shù)據(jù)，雖然能夠高精度、快速實(shí)時(shí)改變所需信號(hào)輸出，但設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制方法復(fù)雜。方案二僅使用msp430單片機(jī)作為微處理器利用簡(jiǎn)單的數(shù)字器件，方法簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。綜合考慮后我們選擇方案二。2.2.3、前置測(cè)試電路方案論證 前置測(cè)試電路主要由反相比例運(yùn)算電路構(gòu)成，該電路基本放大器的共模輸入信號(hào)為零

21、，因此對(duì)基本放大電路抑制共模能力要求降低，使測(cè)試電路受系統(tǒng)共模信號(hào)影響降低，能增加測(cè)試精度。由于待測(cè)器件上電壓和標(biāo)準(zhǔn)電阻上電壓是矢量自由軸法測(cè)量rlc的核心，所以選擇運(yùn)用儀用運(yùn)放ina128分別放大和。儀用放大器與普通集成運(yùn)算放大器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，儀用放大器具有能夠消除任何共模信號(hào)而放大差模信號(hào)的特性，正常工作時(shí), 它既能放大微伏級(jí)差模信號(hào), 同時(shí)又能抑制幾伏的共模信號(hào)。同時(shí)儀用放大器還具有線性誤差小輸入阻抗高等特性，為精確測(cè)量電路提供了保障。通過微處理器計(jì)算控制模擬開關(guān)在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻檔位之間選擇合適的檔位進(jìn)行測(cè)量。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，提高精度。2.2.4、放大電路方案論證由單片機(jī)編程控制多路模擬

22、開關(guān)cd4053、cd4051導(dǎo)通與斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻上的差分電壓進(jìn)行再次放大測(cè)試或?qū)Υ郎y(cè)原件上的差分電壓進(jìn)行再次放大測(cè)試。同時(shí)由模擬開關(guān)選擇不同,控制運(yùn)算放大器opa704的工作方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)放工作在跟隨狀態(tài)，還是構(gòu)成同相輸入比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)放大作用。2.2.5、相敏檢波方案論證與選擇 方案一數(shù)字相敏檢波數(shù)字相敏檢波器由乘法型d/a轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成，用乘法型d/a轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)數(shù)字鑒相。如輸入正弦信號(hào)為，被測(cè)信號(hào),經(jīng)過由乘法型d/a構(gòu)成的數(shù)字檢波器后輸出為 (2.1)實(shí)現(xiàn)90相移操作時(shí)正弦波信號(hào)變?yōu)?(2.2)d/a輸出為 (2.3)方案二 脈沖積分鑒相利用模擬開關(guān)進(jìn)行脈沖積分鑒相，脈沖積

23、分鑒相有單/4脈沖積分鑒相和雙/4脈沖積分鑒相之分，單/4脈沖積分鑒相原理圖如圖2.5所示，可推導(dǎo)測(cè)量電壓在實(shí)軸上的投影為 (2.4)在虛軸上的投影為 (2.5)利用雙/4脈沖積分鑒相器可推導(dǎo)出測(cè)量電壓在實(shí)軸方向上的投影為 (2.6)在虛軸方向上的投影為 (2.7)由推導(dǎo)公式可見，用雙/4脈沖積分鑒相的波形幅度為單/4脈沖積分鑒相的倍。方案一乘法型d/a鑒相前端的直流容易產(chǎn)生漂移，乘法器中的直流也會(huì)產(chǎn)生漂移，造成的噪聲處理和濾波都很麻煩所以不選乘法型d/a鑒相。雙/4脈沖積分電路積分鑒相輸出波形幅度為單/4的倍，所以選擇方案二的雙/4脈沖積分鑒相進(jìn)行相敏檢波。圖2.5 單/4脈沖積分電路原理圖

24、2.2.6、微處理器方案論證與選擇 方案一 51單片機(jī) 利用51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的微處理器，控制激勵(lì)的產(chǎn)生及整個(gè)測(cè)試過程的進(jìn)行。stc89c52是低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示。圖2.6 51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 方案二 msp430單片機(jī)msp430單片機(jī)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字

25、電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，為各種便攜式設(shè)備儀器提供“單片”解決方案。10/12位硬件a/d轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（am）和五種低功耗模式（lpm0lpm4）。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá)2.5a ，在ram保持模式下，最低可達(dá)0.1a，另外，msp430系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需5s。功能強(qiáng)大，功耗超低。雖然方案一和方案二都能完成系統(tǒng)所需要的功能，但方案二內(nèi)

26、嵌ad采樣器和pwm波輸出功能，通過配置寄存器便能輸出方波信號(hào)。功耗超低，可用電池供電，實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)計(jì)。綜合考慮選擇方案二。3、硬件電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖3.1所示。在msp430單片機(jī)的控制下通過正弦波發(fā)生器和基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試所需要的三組相互正交的100hz、1khz、10khz正弦波信號(hào)，用于相敏檢波器。正弦波作為前端測(cè)試電路的激勵(lì)信號(hào)，根據(jù)自由軸法測(cè)量阻抗的相關(guān)計(jì)算，選擇是否放大基準(zhǔn)電阻和被測(cè)電阻兩端的電壓，將放大到合適范圍內(nèi)的電壓信號(hào)進(jìn)行相敏檢波，然后通過，msp430單片機(jī)進(jìn)行a/d采樣存儲(chǔ)經(jīng)過微處理器的四則運(yùn)算，即可求出最后的待測(cè)參數(shù)。ms

27、p430單片機(jī)最小系統(tǒng)正弦波發(fā)生器相敏檢波器lcd顯示放大電路前置測(cè)試電路基準(zhǔn)相位發(fā)生電路圖3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖3.2、子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)由正弦波發(fā)生電路、基準(zhǔn)相位信號(hào)發(fā)生電路、前置測(cè)試電路、放大電路、相敏檢波器、微處理器及l(fā)cd顯示電路構(gòu)成。3.2.1、基準(zhǔn)相位信號(hào)發(fā)生電路 基準(zhǔn)相位信號(hào)發(fā)生電路如圖3.3所示。利用msp430g2553單片機(jī)定時(shí)器a的pwm輸出功能配置相關(guān)寄存器產(chǎn)生1mhz方波sinclk，經(jīng)p9端口進(jìn)入基準(zhǔn)相位發(fā)生電路，作為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls390的時(shí)鐘信號(hào)。74ls390可實(shí)現(xiàn)2分頻、5分頻、乃至100分頻的任何累加倍數(shù)的周期長(zhǎng)度,邏輯圖如圖3.2所示。圖3

28、.2 74ls390邏輯圖經(jīng)過四次分頻后得到兩路成四倍關(guān)系的信號(hào) (3.1) (3.2)將作為74hc164移位寄存器的時(shí)鐘信號(hào)而作為其數(shù)據(jù)信號(hào)。則74hc164的相鄰輸出端口輸出相位相差90的正交方波信號(hào)0_clk和90_clk，分別輸出頻率為10khz、1khz、100hz三組相互正交的方波信號(hào)。電路中電容c26、c27、c28、c29是濾除芯片74hs390和74hc164的電源紋波。圖3.3 基準(zhǔn)相位發(fā)生電路3.2.2、正弦信號(hào)發(fā)生電路正弦波發(fā)生器電路如圖3.4所示。將正交發(fā)生電路產(chǎn)生的0_clk信號(hào)送至八階低通濾波器max293的輸入端。再通過兩階無源rc低通濾波器進(jìn)一步濾波。max

29、293是在截止頻率可控的八階巴特沃斯濾波器。截止頻率與max293時(shí)鐘輸入信號(hào)的關(guān)系為 (3.3) 采用單電源供電，v-接實(shí)地，而gnd接r31和r32分壓后得到的2.5v電壓，構(gòu)成一個(gè)虛地。輸入信號(hào)為0_clk，當(dāng)0_clk為高電平即5v時(shí)，經(jīng)r19、r20、r21構(gòu)成的分壓電路后輸出電壓為3.3v，而0_clk為低電平時(shí)，輸入max293的電壓為1.7v，所以最終輸如到max293的電壓相對(duì)于2.5v的虛地為一雙極性的方波。所以當(dāng)sinclk輸入方波頻率為1mhz、100khz、10khz時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出的正弦波信號(hào)為10khz、1khz、1khz。q1、q2、q3、q4四個(gè)三極管工作在開關(guān)狀

30、態(tài)，msp430單片機(jī)可控制二階低通rc無源濾波器的截至頻率。以對(duì)前面得到的三種頻率的正弦波進(jìn)一步濾波。后面的高通濾波器是為了濾除50hz市電干擾。電容c39到c44都是起濾波和退偶的作用，使電源更干凈，芯片工作更穩(wěn)定。用電壓跟隨器作為緩沖級(jí)，以加強(qiáng)對(duì)后面電路的驅(qū)動(dòng)能力。圖3.4 正弦信號(hào)發(fā)生電路3.2.3、前置測(cè)試電路前置測(cè)試電路電路圖如圖3.6所示。前置放大電路的作用是測(cè)量流經(jīng)被測(cè)器件的電壓及代表恒定電流大小的電壓。由tl081構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路。儀表運(yùn)放ina128放大待測(cè)原件上的差分電壓和基準(zhǔn)電阻上電壓。ina128內(nèi)部原理圖如圖3.5所示。圖3.5 儀用運(yùn)放ina128內(nèi)部原理圖

31、儀用運(yùn)放輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 (3.4)檔位選擇由模擬開關(guān)cd4051控制，通過單片機(jī)控制模擬開關(guān)選擇不同的檔位的基準(zhǔn)電阻進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)另一個(gè)模擬開關(guān)選擇需要檔位基準(zhǔn)電阻上的電壓送入儀表運(yùn)放進(jìn)行放大。兩個(gè)模擬開關(guān)的控制是同時(shí)進(jìn)行的。此電路的基準(zhǔn)電阻由八個(gè)檔位構(gòu)成用來改變測(cè)量量程，分別為33.3、100、500、2.2k、10k、50k、220k、680k，各個(gè)電阻之間基本相差5倍關(guān)系，測(cè)量電阻的范圍與各當(dāng)為基準(zhǔn)電阻r的關(guān)系為 (3.5)這樣提高了換擋的精確度，使個(gè)器件的測(cè)量達(dá)到正確的檔位上去。圖3.6 前置測(cè)試電路3.2.4、放大電路放大電路電路圖如圖3.7所示。端口1、2分別與前值測(cè)量

32、電路的端口1、2相連，通過單片機(jī)控制模擬開關(guān)cd4053來控制輸入信號(hào)的選擇。當(dāng)模擬開關(guān)選擇置端口1時(shí)，由opa704構(gòu)成的差分放大器測(cè)量待測(cè)阻抗上的電壓，當(dāng)模擬開關(guān)置于端口2時(shí)，差分放大器便可以測(cè)量出被測(cè)器件上的電壓。和分別被差分放大器放大后，便通過開關(guān)輸入到放大器進(jìn)行再次放大，放大器的增益可通過選擇模擬開關(guān)不同的工作方式加以控制。運(yùn)放opa704工作在跟隨狀態(tài)時(shí)，不具備放大功能。當(dāng)構(gòu)成同相輸入比例運(yùn)算電路時(shí)，輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系為 (3.6)由此可知該電路的放大倍數(shù)只有1倍和5倍兩檔。圖3.7 放大電路3.2.5、相敏檢波電路相敏檢波電路的作用是將、用不同的參考相位進(jìn)行鑒相并將其平

33、均值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。相敏檢波有由模擬開關(guān)組成，控制模擬開關(guān)開與斷，即0或90的基準(zhǔn)相位信號(hào)。采用雙/4脈沖積分檢相原理，原理圖如圖3.8所示。圖3.8 雙/4脈沖積分鑒相原理圖由雙/4脈沖積分鑒相可推導(dǎo)出測(cè)量電壓在x軸方向的投影為 (3.7)在虛軸方向上的投影為 (3.8) 相敏檢波電路圖如圖3.9所示。將相互正交的正弦波信號(hào)0_clk和90_clk由p1端口輸入，通過p2口控制模擬開關(guān)cd4053的通與斷選擇兩個(gè)信號(hào)。兩路模擬開關(guān)的通斷時(shí)間為測(cè)量信號(hào)的半個(gè)周期。采用二階有源低通濾波器來實(shí)現(xiàn)積分，濾波器的設(shè)定在1hz也就相當(dāng)于一個(gè)積分器。因?yàn)椴捎玫氖请p/4脈沖積分檢相原理，所以兩路濾波器出

34、來的差模信號(hào)才是對(duì)應(yīng)被測(cè)電壓在坐標(biāo)軸上的投影值，經(jīng)過差分運(yùn)放再次放大。本設(shè)計(jì)是采用微處理器msp430g2553內(nèi)部ad進(jìn)行電壓采集，只能采集正電壓，必須將相敏檢波后的電壓進(jìn)行抬升，使電壓總大于0。由ref5030和電阻r1和r2將電壓抬升1.78v。用tl081做跟隨器，經(jīng)過加法器后輸出電壓為 (3.9)所以在用單片機(jī)進(jìn)行ad采集時(shí)，將采集的電壓值減1.78v才是投影在坐標(biāo)軸上的真實(shí)值。據(jù)此值，單片機(jī)進(jìn)行四則運(yùn)算求出待測(cè)值。圖3.9 相敏檢波電路4、軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用msp430g2553單片機(jī)作為微處理器產(chǎn)生方波信號(hào)和ad數(shù)據(jù)采集，控制整個(gè)rlc測(cè)量過程的進(jìn)行。4.1、軟件主流程圖 系統(tǒng)總

35、體軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4.1所示。初始化開始初始檔位選擇a/d采樣計(jì)算a/d采回來的數(shù)據(jù)計(jì)算出z值是否大于或小于該檔位范圍增大檔位減小檔位調(diào)用相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算調(diào)用顯示程序顯示圖4.1 軟件流程圖4.2、系統(tǒng)時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)msp430g2553單片機(jī)具有獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)，共有三個(gè)時(shí)鐘源。通過配置相應(yīng)的寄存器就能使用想要的系統(tǒng)時(shí)鐘。 lfxt1clk，為低速/高速晶振源，通常可外接32.768khz的時(shí)鐘晶振； dcoclk，數(shù)控振蕩器，為內(nèi)部晶振，由rc震蕩回路構(gòu)成； vloclk，內(nèi)部低頻振蕩器，12khz標(biāo)準(zhǔn)振蕩器,超低功耗。同時(shí)msp430g2553單片機(jī)內(nèi)部有三個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)，分別為 aclk 輔

36、助時(shí)鐘，可有軟件選擇作各個(gè)外圍模塊。 mclk 系統(tǒng)主時(shí)鐘單元，為系統(tǒng)和cpu提供時(shí)鐘； smclk 系統(tǒng)子時(shí)鐘, 軟件選擇作各個(gè)外圍模塊；有四個(gè)相應(yīng)的時(shí)鐘配置寄存器為dcoctl、bcsctl1、bcsctl2、bcsctl3。這些時(shí)鐘可以在指令的控制下寄存器相應(yīng)功能的打開和關(guān)閉，由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 cpu 和各功能所需的時(shí)鐘從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 msp430g2553單片機(jī)內(nèi)部基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊方框圖如圖4.2所示。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘頻率選擇8mhz，通過控制相應(yīng)的寄存器來實(shí)現(xiàn)。看門狗方結(jié)構(gòu)框圖如圖4.3所示，通過配置看門狗寄存器wdtctl禁止看門狗的運(yùn)行。系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)計(jì)實(shí)例程序如下所示。

37、void clk_init()wdtctl = wdtpw+wdthold;if (calbc1_8mhz = 0xff | caldco_8mhz = 0xff)while(1);bcsctl1 = calbc1_8mhz;dcoctl = caldco_8mhz;圖4.2 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊方框圖 圖4.3 看門狗結(jié)構(gòu)框圖4.3、方波產(chǎn)生軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用msp430g2553定時(shí)器a的pwm輸出功能，產(chǎn)生方波信號(hào)。定時(shí)器a結(jié)構(gòu)圖如圖4.5所示。配置定時(shí)器a控制寄存器tactl使單片機(jī)工作在單調(diào)增模式，即定時(shí)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到taccr0時(shí)定時(shí)器就回到0重新計(jì)數(shù)。配置捕獲比較控制寄存器tacctl

38、1使定時(shí)器a處于輸出模式，各輸出模式配置后輸出波形如圖4.4所示。圖4.4 各輸出模式波形圖本設(shè)計(jì)選擇輸出模式output mode2 toggle/reset,通過改變taccr0和taccr1的值實(shí)現(xiàn)不同頻率方波信號(hào)的輸出。如系統(tǒng)時(shí)鐘為8mhz,定時(shí)器時(shí)鐘源選擇smclk，產(chǎn)生頻率f為1mhz的方波，計(jì)算得taccr0的值為 (4.1)輸出的方波占空比為50%，所以taccr1的值為 (4.2)本設(shè)計(jì)需輸出頻率為1mhz、100khz、10khz三種頻率的方波信號(hào)。所以我們將taccr0和taccr1分別設(shè)置為7和4、79和40、799和400。定時(shí)器a產(chǎn)生pwm波的實(shí)例程序如下；void

39、 ta1_init(void) /1mhz pwm波輸出ta1ccr0=7; /5usta1ccr1=3; /pwm波輸出ta1cctl1|=outmod_2;ta1ctl|=tassel_2+mc_1; /不要中斷定時(shí)中斷圖4.5 定時(shí)器a結(jié)構(gòu)圖4.4、測(cè)量狀態(tài)控制軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用了兩種模擬開關(guān)cd4051和cd4053，通過單片機(jī)編程控制開關(guān)的通與斷實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量過程的進(jìn)行。cd4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，cd4053是雙2通道數(shù)字控制模擬開關(guān)。兩模擬開關(guān)都有a、b和c三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端以及inh共4個(gè)輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。真值表如圖4.6所示。由真值表可

40、以開關(guān)接通哪一通道，可由單片機(jī)編程控制3位地址碼abc來決定。整個(gè)芯片的工作由inh端控制，所以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)將inh端一直拉低。由于msp430g2553單片機(jī)i/o端口有限,所以我們用74hc595串轉(zhuǎn)并芯片實(shí)現(xiàn)i/o端口的擴(kuò)展。圖4.6 模擬開關(guān)真值表采用自由軸法測(cè)量時(shí)，整個(gè)測(cè)量過程按照一定的順序進(jìn)行，先測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻的實(shí)部、虛部，然后再測(cè)量被測(cè)元件的實(shí)部、虛部。整個(gè)測(cè)量過程檔位轉(zhuǎn)換實(shí)例程序如下所示,測(cè)量四個(gè)狀態(tài)參數(shù)。while(1) for(n=0;n4;n+)/循環(huán)4次依次取出標(biāo)準(zhǔn)電阻實(shí)部，虛部；被測(cè)元件實(shí)部，虛部 if(n=0) /f=1采樣標(biāo)準(zhǔn)電阻，g=0采樣實(shí)部 ctrl &=f;

41、 ctrl &=g; m595_send(ctrl); _delay_cycles(10000000);/延時(shí)1s待相敏檢波輸出穩(wěn)定 adc10_sample(); nrr=val1-509; /標(biāo)準(zhǔn)電阻實(shí)部nrr 509為抬高的電平 if(n=1)/f=1采樣標(biāo)準(zhǔn)電阻,g=1采樣虛部 ctrl &=f; ctrl |=g; m595_send(ctrl); _delay_cycles(10000000);/延時(shí)1s等待輸出穩(wěn)定 adc10_sample(); nri=val1-509; /標(biāo)準(zhǔn)電阻虛部nri 509為抬高的電平 if(n=2)/ f=0待測(cè)電阻g=0實(shí)部 ctrl |=f;

42、ctrl &=g; m595_send(ctrl); _delay_cycles(10000000);/延時(shí)1s等待輸出穩(wěn)定 adc10_sample(); nxr=val1-509;/待測(cè)實(shí)部nxr 509為抬高的電平 if(n=3)/f=0待測(cè)電阻g=1實(shí)部 ctrl |=f; ctrl |=g; m595_send(ctrl); _delay_cycles(10000000);/延時(shí)1s等待相敏檢波輸出穩(wěn)定 adc10_sample(); nxi=val1-509; /待測(cè)實(shí)部nxi 509為抬高的電平 4.5、a/d采樣軟件設(shè)計(jì) msp430g2553單片機(jī)內(nèi)部adc10是高性能的10

43、位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖4.10所示。具有一個(gè)10位逐次逼近（sar）內(nèi)核，采用選擇控制，參考電壓產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)傳遞控制器（dtc）。最大轉(zhuǎn)換速率為200ksps,具有采樣保持功能，并可選采樣周期?？捎绍浖蚨〞r(shí)器a初始化轉(zhuǎn)換，軟件編程選擇1.5v或2.5v內(nèi)部參考電壓。具有多路外部輸入通道，可選時(shí)鐘源，自動(dòng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換控制器。 adc10工作時(shí)將采集的模擬量轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字形式，轉(zhuǎn)換后將結(jié)果以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)于adc10mem寄存器中。轉(zhuǎn)換公式為 (4.3)其中式(4.3)中和為參考電平，可由編程選擇。adc10模塊通過設(shè)置adc10ctl0(見圖4.7)和adc10ctl1

44、見圖(4.8)兩個(gè)控制寄存器完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過程。只有在enc=0時(shí)，adc10的控制為才可以被改變，所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換之前enc位必須設(shè)為1。圖4.7 adc10控制寄存器0圖4.8 adc10控制寄存器1adc10采樣過程如圖4.9所示，在采樣過程中，用戶必須保證在轉(zhuǎn)換結(jié)束前所選擇的adc10clk都保持在活動(dòng)狀態(tài)。如果在轉(zhuǎn)換期間時(shí)鐘丟失或關(guān)閉，轉(zhuǎn)換將無法完成，本次轉(zhuǎn)換結(jié)果將無效。為了使測(cè)量結(jié)果更加精確，采用平均值濾波方法，進(jìn)行多次采樣求平均值。圖4.9 adc10轉(zhuǎn)換過程圖圖4.10 adc10模塊的結(jié)構(gòu)框圖adc10初始化設(shè)置實(shí)例程序如下:void adc10_init(void)adc10c

45、tl0|=adc10on+msc+adc10sht_2+sref_0;/非中斷模式adc10ae0|= bit0; /a0adc10ctl1|=inch_0 +conseq_0; /序列通道單詞adc10單通道單次轉(zhuǎn)換的實(shí)例程序如下；void adc10_sample() /ad轉(zhuǎn)換while(adc10ctl1&adc10busy); /是否繁忙adc10ctl0|=adc10sc+enc;/開始轉(zhuǎn)換while(adc10ctl1&adc10busy);/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束a=adc10mem; /讀出結(jié)果ad采樣值軟件濾波實(shí)例程序:for(i=0;i99;i+) adc10_sample();

46、val1=val1+a;val1=val1/100;4.6、顯示部分軟件設(shè)計(jì) 與msp430g2553單片機(jī)相同nokia5110液晶也具有低電壓、低功耗、性價(jià)比高等特點(diǎn)，使用單片機(jī)的i/o資源少，非常適合于電池供電的便攜式通信設(shè)備和測(cè)試設(shè)備中使用。 數(shù)據(jù)將以字節(jié)的格式下載到nokia5110的48*84位顯示數(shù)據(jù)ram矩陣，通過地址指針尋址。在水平尋址模式(v=0)，x地址在每個(gè)字節(jié)之后遞增,經(jīng)最后的x地址(x=83)之后，x繞回0，y遞增到下一行的地址。經(jīng)最后地址之后(x=83,y=5)，地址指針繞回原始地址(x=0,y=0)。nokia5110指令格式分為兩種模式如圖4.11所示。如果d

47、/c(模式選擇)置為低，當(dāng)前字節(jié)為命令字節(jié)。如果d/c置為高，為數(shù)據(jù)字節(jié)，同時(shí)接下來的字節(jié)將存儲(chǔ)到顯示數(shù)據(jù)ram。圖4.11 nokia5110指令集5、系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析5.1、測(cè)試儀器 數(shù)字萬(wàn)用表(dt-830b)、雙蹤示波器(gds-1062a)、自制直流穩(wěn)壓源、高頻導(dǎo)納電橋(lcr-829)。5.2、測(cè)試方案 將待測(cè)的電阻、電感、電容先由高頻導(dǎo)納電橋測(cè)量并記錄其精確值，再將待測(cè)元件接入本設(shè)計(jì)的rlc測(cè)量?jī)x。記錄測(cè)量結(jié)果并分析。5.3、測(cè)試結(jié)果及分析 在整個(gè)測(cè)試過程中，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)將自動(dòng)分辨從nokia5110液晶顯示出來。如在msp430g2553計(jì)算采集數(shù)據(jù)時(shí)nokia5110液晶的

48、顯示如圖5.1所示。圖5.1 測(cè)量時(shí)液晶顯示5.3.1、電阻測(cè)試 在測(cè)試前將每個(gè)電阻元件經(jīng)高頻導(dǎo)納電阻測(cè)量其精確值，然后再由系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試測(cè)量得出電阻值，再進(jìn)行誤差分析誤差值為 (5.1)設(shè)計(jì)采用了八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻檔位，其它檔位間距相應(yīng)減小，測(cè)量結(jié)果更加精確。如將1k的精確電阻接入系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖5.2所示。電阻測(cè)量數(shù)據(jù)如表5.1所示。 圖5.2 電阻測(cè)量結(jié)果表5.1 電阻測(cè)試待測(cè)值r0()測(cè)量值r1（）誤差10100.00%22220.00%1001000.00%2002000.00%3283290.30%4324330.23%5005010.20%7707710.13%10001002

49、0.20%149814970.07%219821920.27%382438270.08%510050990.02%1000099860.14%20150201970.23%22160221350.11%46400463780.05%56180561690.02%63100630510.08%92660922810.41%1795001784300.60%3005003006000.03%4717004702000.32%6820006808000.18%100300010053470.23%5.3.2、電容測(cè)試 和電阻測(cè)量一樣，電容測(cè)量也是先由高頻導(dǎo)納電橋進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行測(cè)試。如將精確10nf的電容接入測(cè)量系統(tǒng)結(jié)果顯示如圖5.3所示。電容測(cè)量結(jié)果如表5.2所示。雖然測(cè)量精度有所不同，但整體在5%以下，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖5.3 電容測(cè)量結(jié)果表5.2 電容測(cè)量數(shù)據(jù)記錄類型待測(cè)值c0(pf)測(cè)量值c1(pf)誤差極性電容47.1470.21%1011000.99%2132