简易电阻电容和电感测试仪设计.doc
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简易电阻电容和电感测试仪设计.doc
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课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
工作单位:
信息工程学院
题目:
简易电阻、电容和电感测试仪设计
初始条件:
LM317 LM337
NE555 NE5532
STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶
要求完成的主要任务:
1、测量范围:
电阻100Ω-1MΩ;
电容100pF-10000pF;
电感100μH-10mH。
2、测量精度:
5%。
3、制作1602液晶显示器,显示测量数值,并用发光二级管分别指示所测元件的类别。
时间安排:
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
__________年月日
目 录
摘要 3
ABSTRACT 4
1、绪论 5
2、电路方案的比较与论证 5
2.1电阻测量方案 5
2.2电容测量方案 7
2.3电感测量方案 8
3、核心元器件介绍 10
3.1LM317的介绍 10
3.2LM337的介绍 11
3.3NE555的介绍 11
3.4NE5532的介绍 13
3.5STC89C52的介绍 14
3.6TLC549的介绍 16
3.7ICL7660的介绍 17
3.81602液晶的介绍 18
4、单元电路设计 20
4.1直流稳压电源电路的设计 21
4.2电源显示电路的设计 21
4.3电阻测量电路的设计 22
4.4电容测量电路的设计 23
4.5电感测量电路的设计 24
4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 25
5、程序设计 26
5.1中断程序流程图 26
5.2主程序流程图 27
6、仿真结果 27
6.1电阻测量电路仿真 27
6.2电容测量电路仿真 28
6.3电感测量电路仿真 28
7、调试过程 29
7.1电阻、电容和电感测量电路调试 29
7.2液晶显示电路调试 29
8、实验数据记录 30
心得体会 31
参考文献 32
附件 33
附件1:
电路图 33
附件2:
元件清单 34
附件3:
程序代码 35
附件4:
实物图 45
摘要
近几年来,电子行业的发展速度相当快,电子行业的公司企业数目也不断增多。
这个现象带来的直接结果是电子行业方面的人才需求不断增多。
所以,现在大多数高校都开设与电子类相关的专业及课程,为社会培养大量的电子行业的人才。
做过电路设计的工作人员或者学生大多数使用万用表来测量一些元件参数或者电路中的电压电流。
然而万用表有一定的局限性,它只能测量有限种类的元器件的参数,对于电容和电感等一些电抗元件就无能为力了。
所以制作一种简便的电容电感测量仪显得尤为重要,方便电路设计人员或者高校电子类专业的学生测量电路中需要用到的电容及电感的具体值。
本次设计的思想是基于以上原因提出来的。
该系统以STC89C52单片机为控制核心,搭配必要的外围电路对电阻、电容和电感参数进行测量。
系统的基本原理是将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化,利用计数器测频后通过单片机做运算,最后计算出待测元件的各个参数并显示在1602液晶屏幕上。
系统使用按键选择被测元件类型,使用1602液晶屏作为显示部分。
测量时,只需将待测元件引脚放在测试仪的输入端,用按键操作需要测量的参数,便可以很快测出被测元器件的参数,简便易用。
实验测试结果表明,本系统性能稳定,测量精度高。
关键词:
STC89C52单片机 电阻测量 电容测量 电感测量
论文类型:
应用型
ABSTRACT
Inrecentyears,theelectronicindustryhavebeendevelopingwithamazingspeed,andcompaniesbasedonelectronicsareincreasing,whichdirectlycausesthegrowingneedofelectronicpeople.Sonowmostuniversitieshaveopenedwiththeelectronicsandrelatedprofessionalcoursesforthestudentstonurturealargenumberofelectronicsindustryprofessionals.Donecircuitdesignstafforstudentsshouldbeusedmultimetertomeasuretheparametersofanumberofcomponentsinthecircuitvoltageorcurrent.Multimeterhassomelimitations,however,itcanonlymeasuretheparametersofthelimitedtypesofcomponentsforcapacitorsandinductorsandsomereactancecomponentsonthepowerless.SoasimpleRLCmeterbasisisparticularlyimportanttofacilitatethecircuitdesignstafforuniversitystudentstouseinthespecificcapacitanceandinductancevalues.
Thedesignideaisbasedontheabovereasonsputforward.ThesystemusesSTC89C52micro-controllerforthecontrolofthecore,withthenecessaryexternalcircuitresistance,capacitanceandinductanceparameterswhichweremeasured.Thebasicprincipleofthesystemisconvertthevalueofresistor,capacitanceorinductanceintothefrequencyofsquarewavepulse,andusethecountertodoaftertheoperationthroughthemicrocontroller,andfinallycalculatethedeviceundertestanddisplayvariousparametersinthe1602LCDscreen.Usebuttonstosetthetypeofparameter,anduse1602LCDscreenasthedisplaypart.Whenmeasured,simplyputthecomponentinthetesterpininput,withthekeyoperationparameterstobemeasured,andwecaneasilymeasuretheparametersofthetestedcomponents,whichiseasytouse.Experimentalresultsshowthatthesystemisstableandaccurate.
Keywords:
STC89C52Micro-controller MeasurementofResistance
MeasurementofCapacitance MeasurementofInductance
Typeofthesis:
Applied
1、绪论
在现代化生产、学习、实验当中,往往需要对某个元器件的具体参数进行测量,在这之中万用表以其简单易用,功耗低等优点被大多数人所选择使用。
然而万用表有一定的局限性,比如:
不能够测量电感,而且容量稍大的电容也显得无能为力。
所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作,而且精度越来越高,低功耗越来越低,体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。
该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量,电容器容值的变化量,电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等,再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值,进而确定相应元器件的具体参数。
2、电路方案的比较与论证
2.1电阻测量方案
方案一:
利用串联分压原理的方案
R0
Rx
GND
VCC
图2-1串联分压电路图
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。
测量待测电阻Rx和已知电阻R0上的电压,记为Ux和U0.
方案二:
利用直流电桥平衡原理的方案
R2
R1
GND
VCC
G
Rx
R3
图2-2直流电桥平衡电路图
根据电路平衡原理,不断调节电位器R3,使得电表指针指向正中间,再测量电位器电阻值。
方案三:
利用555构成单稳态的方案
图2-3555定时器构成单稳态电路图
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
得
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。
2.2电容测量方案
方案一:
利用串联分压原理的方案(原理图同图2-1)
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:
利用交流电桥平衡原理的方案(原理图同图2-2)
通过调节Z1、Z2使电桥平衡。
这时电表的读数为零。
通过读取Z1、Z2、Zn的值,即可得到被测电容的值。
方案三:
利用555构成单稳态原理的方案
图2-4555定时器构成单稳态电路图
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
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- 关 键 词:
- 简易 电阻 电容 电感 测试仪 设计
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