RLC測量儀畢業(yè)設計開題報告

1、畢業(yè)設計（論文） 開題報告 題目名稱：基于微處理器的電容電感測試系統(tǒng)的設計 學院名稱：電子信息學院 班 級：測控082 學 號：200800454216 學生姓名：齊少鵬 指導教師：賀煥林 日 期：2012-2-22目錄1課題研究意義和目的······························

2、··················································

3、········12 國內(nèi)外該方向研究現(xiàn)狀及分析·······································&#

4、183;······································13 系統(tǒng)總體方案論證·········

5、83;·················································

6、83;······························1 3.1方案比較··················

7、··················································

8、······························1 3.2方案論證··················

9、83;·················································

10、83;·····························24 系統(tǒng)硬件設計···················

11、··················································

12、·······························2 4.1 系統(tǒng)電路方框圖及說明················&#

13、183;·················································&#

14、183;········2 4.2 RC測量電路·······································&#

15、183;·················································&#

16、183;··3 4.3 電容三點式振蕩電路·············································

17、;··································4 4.4 各部分測試電路·············

18、3;·················································

19、3;······················45 系統(tǒng)軟件設計··························&

20、#183;·················································&

21、#183;····················55.1 主程序流程圖···························&#

22、183;·················································&#

23、183;············55.2 測量子程序流程圖···································&

24、#183;··············································66實施計劃··&

25、#183;·················································&

26、#183;·················································&

27、#183;··77系統(tǒng)擬解決問題·············································

28、3;················································78主要參考文獻&#

29、183;·················································&#

30、183;···············································71.課題研究意義和目的 目

31、前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應用中我們常常要測定電阻，電容，電感的大小。另外，隨著測量技術的飛速發(fā)展以及人們對電參數(shù)的測量精度要求的提高，目前教學實驗中普遍采用的數(shù)字式萬用表已不能滿足測量要求，因此設計可靠，安全，便捷，測量精度更高的電阻，電容，電感測試儀具有廣泛的使用價值和應用前景。 在目前的生產(chǎn)制造業(yè)中,與傳統(tǒng)的手動交流電橋相比,數(shù)字LRC阻抗測量儀因其測量性能穩(wěn)定可靠,無需進行反復的、復雜的手動平衡,還可以減少測量誤差和結果計算,故已被越來越多地被應用于交流阻抗參數(shù)的測量。要保證LRC阻抗測量儀測量準確度,對其性能的考核就顯得尤為重要

32、。2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析當今電子測試領域，電阻，電容和電感的測量已經(jīng)在測量技術和產(chǎn)品研發(fā)中應用的十分廣泛。國內(nèi)外電阻、電容和電感測試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測量方法如下。1.電阻測量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運算器法和積分運算器法。比例運算器法測量誤差稍大，積分運算器法適用于高電阻的測量。2.傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。3.電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量方法雖然能較準確的測量電感但交流電橋的平衡過程復雜，而且

33、通過測量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法。早在我國1997年05月21日中國航空工業(yè)總公司研究出一種電阻、電容、電感在線測量方法及裝置等電位隔離方法，用于對在線的電阻、電容、電感元件實行等電位隔離?？v覽目前國內(nèi)外的LRC測試儀，硬件電路往往比較復雜，體積比較龐大，不便攜帶，而且價格比較昂貴。例如傳統(tǒng)的用阻抗法、Q表、電橋平衡法等測試LRC的過程中不夠智能而且體積笨重，價格昂貴，需要外圍環(huán)境優(yōu)越，測試操作過程中需要調(diào)很多參數(shù)，對初學者來說很不方便，當今社會，對LRC的測試雖然已經(jīng)很成熟了，但是價格和操作簡單特別是智能方面有待發(fā)展，價格便宜和操作簡單、智

34、能化的儀表開發(fā)和應用存在巨大的發(fā)展空間，本系統(tǒng)正是應社會發(fā)展的要求，研制出一種價格便宜和操作簡單、自動轉(zhuǎn)換量程、體積更小、功能強大、便于攜帶的LRC測試儀，充分利用現(xiàn)代單片機技術，研究了基于單片機的智能LRC測試儀，人機界面友好、操作方便的智能LRC測試儀，具有十分重要的意義。3 系統(tǒng)總體方案論證 3.1方案比較電阻、電容、電感測試儀的設計可用多種方案完成，例如利用模擬電路，電阻可用比例運算器法和積分運算器法，電容可用恒流法和比較法，電感可用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法等、使用可編程邏輯控制器(PLC)、振蕩電路與單片機結合或CPLD與EDA相結合等等來實現(xiàn)。在設計前對各種方案進行了比較：1)利用純

35、模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，現(xiàn)在已較少使用。 2)可編程邏輯控制器(PLC) 應用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設計中可采用PLC對硬件進行控制，但是用PLC實現(xiàn)價格相對昂貴，因而成本過高。 3)采用CPLD或FPGA實現(xiàn)應用目前廣泛應用的VHDL硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設計，利用MAXPLUSII集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到CPLD或FPGA可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用。但相對而言規(guī)模大，結構復雜。4)利用振蕩電路與單片機結合利用555多諧振蕩電路將電

36、阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點式電路也轉(zhuǎn)化為頻率，這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率f是單片機很容易處理的數(shù)字量，一方面測量精度高，另一方面便于使儀表實現(xiàn)自動化，而且單片機構成的應用系統(tǒng)有較大的可靠性。系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈活。容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，且應用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。單片機具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現(xiàn)，而且設計時間短，成本低，可靠性高。3.2方案論證很多儀表都是把較難測量的物理量轉(zhuǎn)變精度較高且較容易測量的物理量?；诖怂悸钒央娮釉募袇?shù)L、R、C轉(zhuǎn)換成頻率信號f，然后用單片機計數(shù)后再運算求出L、R、C的值并顯示，轉(zhuǎn)換的原理

37、分別是RC震蕩和LC三點式振蕩。其實這種轉(zhuǎn)換就是把模擬量近似轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，頻率是單片機很容易處理的數(shù)字量，這種數(shù)值化處理一方面便于使儀表實現(xiàn)智能化，另一方面也避免了由指針讀數(shù)引起的誤差，從而達到儀表的高可靠性、高精度和多功能。 綜上所述，利用振蕩電路與單片機結合實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。所以，本次設計選定以單片機為核心來進行。4 系統(tǒng)硬件設計 4.1 系統(tǒng)電路方框圖及說明系統(tǒng)分測量電路和控制電路,系統(tǒng)電路方框圖如圖1所示。被測電阻被測電容被測電感RC 振蕩電路LC電容三點式量程自動切換電路單片機AT89S52LCD顯示器RC 振蕩電路圖1.系統(tǒng)電路方框圖 4.2 RC測

38、量電路 測量儀采用RC振蕩電路（如圖2）把待測元件參數(shù)信號轉(zhuǎn)換為脈沖頻率信號，充分利用單片機能夠精確捕捉采樣脈沖頻率信號的優(yōu)勢以及單片機強大的數(shù)據(jù)處理功能，有效節(jié)省資源的同時還提高了測量精度，簡化了系統(tǒng)的硬件結構。圖2.RC振蕩電路 4.3 電容三點式振蕩電路 振蕩電路采用LC 振蕩電路（如圖3），振蕩的頻率由L 和C 確定。振蕩管采用9014, Rb1和Rb2為基極偏置, Rc為限流電阻, 電容C1、C 2和電感L 構成正反饋選頻網(wǎng)絡, 反饋信號取自電容C2兩端。該電路也稱為電容3點式振蕩電路。輸入信號和反饋信號同相。在測量過程中, 當測量電感時, 輸入電路自動把待測電感Lx 并聯(lián)到L 的兩

39、端。當測量電容時, 輸入電路自動把要測量的電容Cx 并聯(lián)到C1 的兩端。圖3.振蕩電路 4.4 各部分測試電路 （1）電阻測量電路 電阻的測量采用“ 脈沖計數(shù)法”, 由555 電路構成的多諧振蕩電路,555 接成多諧振蕩器的形式,其振蕩周期為：得出即（2）電容測量電路電容的測量同樣采用“脈沖計數(shù)法”,由555 電路構成的多諧振蕩電路,通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電容的大小。555 接成多諧振蕩器的形式,其振蕩周期為：T=t+t=(ln2)(R+R)·C+(ln2)R·C設R=R,得出即 （3）電感測量電路電感的測量是采用電容三點式振蕩電路來實現(xiàn)的。LC 回路中與發(fā)射極相連的兩個電抗元件是同性質(zhì)的,另外一個電抗元件為異性質(zhì)的,而與發(fā)射極相連的兩個電抗元件同為電容時的三點式電路,成為電容三點式電路：得出即5 系統(tǒng)軟件設計5.1 主程序流程圖 本系統(tǒng)是通過定時器定時并在定時期間對LRC電路所產(chǎn)生的脈沖進行統(tǒng)計,通過內(nèi)部程序計算出相應的值并在LCD上顯示。主程序流程圖如圖4所示。 圖4.主程序流程圖5.2 測量子程序流程圖圖5.測量子程序流程圖測量頻率擬定為1秒鐘，具體由顯示效果確定。6實施計劃第1