电阻、电容和电感测试仪.doc

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1、简易电阻、电容和电感测试仪设计者：王渊丁跃利刘滨指导老师：王建校一、任务设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：二、基本要求（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4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。（4）项特色与创新三、评分意见　　项目得分基本要求设计与总结报告：方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析50完成第（1）项9完成第（2）项9完成第（3）项12完成第（

2、4）项20总分摘要Ø本系统通过凌阳16位单片机SPCE061A测量相应振荡电路产生脉冲的低电平宽度实现各个参数的测量，测量精度完全可以达到题目要求。Ø电阻和电容通过RC振荡电路测量，电感根据电容三点式的原理测量。SPCE061A的定时器可以把外部中断信号作为其使能信号。本系统将RCL测量电路产生的脉冲边沿作为单片机定时器的使能信号，通过计数可以计算出被测脉冲低电平宽度T，从而计算出各个被测量。Ø需要注意的是SPCE061A最大输出电流为50mA，驱动能力有限。需要外接三极管电路增大驱动能力。一方案选择及论证*利用555构成的多谐振荡器产生方波

3、信号页：2不是采用的是脉冲法吗？怎么又是振荡器呢？，调整适当的参数，通过测量输出方波信号的频率或周期计算R、C的值。*利用555构成的单稳态触发器产生方波信号，调整适当的参数，通过测量输出方波信号的脉冲宽度计算R、C的值。*利用RC电路充放电测量放电时间计算C的值.*利用RL电路充放电测量放电时间计算L的值。？？？？？*利用电容三点式形成振荡电路，通过测量振荡频率计算L的值。~~~~利用555测量电阻、电容时，其产生的频率范围太宽，有可能超出单片机所能测量的范围。~~~~考虑到L的内阻，R不能取的太小，故RL的时间常数数值太小，放电时间太短，

4、不易测量。综上所述，本系统测量R、C的电路均选择RC电路；测量电感的电路选择电容三点式电路，由于振荡频率较高，故系统先将其16分频，然后通过计算低电平脉宽来计算频率，以便同时与RC的测量统一起来。二硬件电路设计原理框图三测量部分（可以去掉吗）3.1电阻R测量电路电阻的测量采用下图所构成的RC电路，通过测量电路的放电时间（也就是施密特整型后的低电平宽度）计算R。其中IOA5输出信号为受控脉冲，控制源为555构成的施密特的输出方波的上升沿和下降沿。图3.1.1电阻测量草图图3.1.2电阻测量电路三极管是为增大驱动能力所设，R7为放电回路一部分，H

5、R为放置被测电阻位置,IOA5实可控电源功能，为高电平时电路充电，为低时电路放电。图3.1.3可控电源IOA5的实现图3.1.2中的IOA5输出可控脉冲信号，当电容C两端电压超过555构成的施密特触发电路的触发电平U1=2/3Vcc时，IOB2出现下降沿，产生中断，单片机使得IOA5置0，从而让RC回路放电；当C两端电压U2=1/3Vcc时，IOB3出现下降沿，产生中断，单片机使得IOA5置1，使RC电路充电。如此周而复始，实现可控电源功能。0tu-uΔT施密特触发电平U1IR2施密特输出电压施密特返回电平U2图3.1.4电容两端电压及施密特

6、输出波形施密特输出脉冲的低电平宽度T可由单片机测得。………(1)=（R7+Rx）*C………(2)该电路可以实现自动切换量程功能，电路以2０Ｋ～１ＭΩ为默认量程，只把0.1uF电容接入。若被测电阻小于2０Ｋ，单片机则会由IOA7发出一高电平信号，通过继电器将开关闭合，将22uF电容与0.1uF电容并联后接入电路，从而实现自动切换量程功能。被测电阻范围脉冲宽度范围100≤Rx<20k9ms≤T<314ms20k≤Rx<1M1.5ms≤T<100ms3.2电容C测量电路图3.2.1电容测量电路测量电容的原理与测量电阻的原理基本相同，不再赘述。………

7、(1)=R*C………(2)由上式得：选择电阻R3=22M,脉冲宽度T的范围为：1.5ms≤T<152ms3.2电感L测量电路电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。三点式电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时的三点式电路，称为电容三点式电路。由于由f2输出的信号为正弦信号，且频率较高，为了配合测量电阻、电容时的测量脉冲宽度的程序，所以要对其进行整形分频，才能得到比较准确的数值。具体实现电路如下图所示：3.3.1整形及分频电路3.3.2电容三点式振

8、荡电路整形电路由555构成的施密特实现，分频电路由74LS293实现16分频，所以有，其中T为单片机所测得的信号f2的低电平宽度。＊　Ｃ值为Ｃ5与C7两个电容串联之