电阻、电容和电感测试仪设计论文 附单片机程序与实物制作资料

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

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。

方案一：利用串联分压原理的方案

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

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2017-11-28 02:25 上传

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2-3   555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。

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2-4   555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容值。

由

若R1=R2,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容值多，而且测量调节麻烦、电容不易测得准确值，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。

方案一：利用交流电桥平衡原理的方案（原理图同图2-2）

方案二：利用电容三点式正弦波震荡原理的方案

                                                       图2-5 电容三点式正弦波震荡电路图

由

得

上述两种方案从对测量精度要求而言，方案二需要测量的电感值多，而且测量调节麻烦、电感不易测得准确值，不易操作与数字化，相比较而言，方案二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二。

LM317可输出连续可调的正电压，可调电压范围1.2V—37V，最大输出电流为1.5A，内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠、应用方便、性能优良等特点。

引脚图：

V

与LM317正好相反，LM337可输出连续可调的负电压，可调电压范围1.2V—37V，最大输出电流为1.5A，内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠、应用方便、性能优良等特点。

引脚图：

典型电路：

V

这次模电课设的论文和设计是我这大学期间干的最有意义的事之一。从最初的选题，开题到写论文直到完成论文。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改论文，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了简易电阻、电容和电感测试仪的用途及工作原理，熟悉了其的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。这次课程设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的制作能力。这么一次锻炼可以学到书本里许多学不到的知识，坚韧、独立、思考等。但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。由于能力有限，未能做到准确测量电阻、电容和电感，某些测量结果误差，测量范围较小，感到有点儿遗憾。这次实践是对自己模电所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很不全面。

本设计是在老师的精心指导和鼓励下完成的。在此，谨向老师和帮助我的同学表示衷心的感谢！

此外，我还要感谢在我的论文中所有被援引过的文献的作者们，他们是我的知识之源！

最后，再次向所有给予我帮助和鼓励的同学和老师致以最诚挚的谢意！

[1] 吴友宇主编. 模拟电子技术基础. 北京：清华大学出版社，2009

[2] 康华光主编. 电子技术基础（数字部分、模拟部分）. 第5版. 北京：高等教育出版社，1998

[3] 郭天祥主编. 51单片机C语言教程--入门、提高、开发、拓展全攻略. 北京：电子工业出版社，2009

[4] 聂典，丁伟. Multisim 10计算机仿真--在电子电路设计中的应用. 北京：电子工业出版社，2009

单片机源程序如下:

1. 程序2：电阻、电容和电感测量值的显示
   
2. //简易电阻、电容、电感测量仪程序
   
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;                        //液晶数据命令选择端
    
19. sbit key_R=P1^5;                      //测量电阻按键
    
20. sbit key_C=P1^6;                      //测量电容按键
    
21. sbit key_L=P1^7;                      //测量电感按键
    
22. sbit R_out=P1^2;                        //测量电阻信号输入
    
23. sbit C_out=P1^3;                        //测量电容信号输入
    
24. sbit L_out=P1^4;                        //测量电感信号输入
    
25. //声明子函数
    
26. void delayms(uint xms);               //延时函数
    
27. void write_com(uchar com);         //液晶写命令函数
    
28. void write_data(uchar date);         //液晶写数据函数   
    
29. void led_init();                            //液晶初始化函数
    
30. void t_init();                               //定时器0初始化函数
    
31. void keyscan();                            //键盘检测函数(确定被测元件为电阻、电容或电感)
    
32. void display_f(ulong f);              //频率显示函数
    
33. void display_R(ulong R);             //电阻显示函数
    
34. void display_C(uint C);              //电容显示函数
    
35. void display_L(uint L);                //电感显示函数
    
36. //主函数
    
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. //中断函数
    
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. //延时函数
    
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. //液晶写命令函数
    
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. //液晶写数据函数
     
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. //液晶初始化函数
     
120. void led_init()
     
121. {
     
122. lcden=0;
     
123. write_com(0x38);                    //设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口               
     
124. write_com(0x0c);                    //设置开显示，不显示光标         
     
125. write_com(0x06);                    //写一个字符后地址指针加1            
     
126.   write_com(0x01);                    //显示清0，数据指针清0           
     
127. write_com(0x80);                    //显示欢迎界面
     
128. for(num=0;num<8;num++)
     
129.   {
     
130.         write_data(table1[num]);
     
131.         delayms(5);
     
132.   }
     
133. }
     
134. //定时器0初始化函数
     
135. void t_init()
     
136. {
     
137. TMOD=0x01;                         //设置定时器0工作方式1(M1M0=0x0001)                                                     
     
138. TH0=0;                                  //装初值               
     
139. TL0=0;
     
140. EA=1;                                    //开总中断                  
     
141. ET0=1;                                   //开定时器0中断
     
142. TR0=1;                                   //启动定时器0
     
143. }
     
144. //键盘检测函数(确定被测元件为电阻、电容或电感)
     
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);              //按键按下时退出死循环
     
169. }
     
170. //频率显示函数
     
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 余下代码请从51黑下载附件…………
     

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