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51单片机的RLC自动测量电路+程序设计

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ID:465223 发表于 2019-3-12 16:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
普渡众生哈哈哈，交流交流，（5元买的，大家有积分就阔以下载哦）
传统的RLC参数测量的方法种类很多，例如：直接用欧姆表测量电阻，或者对电阻两端施加一定的电压，利用电流表测得流过的电流值，再按照欧姆定理计算出电阻值；而对电感或电容的测试采用测量阻抗角和负阻抗，然后利用数学公式计算出电容和电抗的参数。此外还可以采用过渡过程分析方法，此方法用于计算含有储能元器件L、C的电路的时间常数，因研究的是一个电路从一个稳态过渡到另一个稳态，此方法涉及到初始值稳态值等数据。算出时间常数，由于电路中使用已知的固定的电阻，所以可以通过公式，计算得出电抗参数。在要求测试准确度高的情况下还可以采用交流电桥法，通过调整已知参数使得电桥达到平衡，读出电感或电容值。以上方法必须采用手工操作，而且有些方法需要测量多个数据，再进行人工计算，准确度不大，且太费时费力。在这种情况下，数字式的RLC测量仪应运而生。

电路原理图如下：
0.png

单片机源程序如下:
  1. #include <reg51.h>
  2. #include"lcd.h"
  3. #include <stdio.h>                                          
  4. /*******************************************************************/
  5. /*宏定义 特征值
  6. /******************************************************************/
  7. #define RS_1 4078852                  //特征值  //328852   通过文献中的公式计算出的值
  8. #define RS_2 60134752                                        //72134752
  9. #define CS_1 45067376                                    //36067376
  10. #define CS_2 8208983                                    //48089834
  11. #define LS   545077                                            //445077 通过示波器测220uh，显示的频率反推出的值
  12. /*******************************************************************/
  13. /*I/O口申明
  14. /******************************************************************/
  15. sbit A1 = P2^0;                                  //模拟开关地址位
  16. sbit B1 = P2^1;                              

  18. sbit kr        = P2^2;                                  //电阻挡
  19. sbit kc = P2^3;                                  //电容挡
  20. sbit kl = P2^4;           //按键          //电感挡

  22. sbit sr = P1^0;                                  //继电器1 控制电阻换挡
  23. sbit sc = P1^1;           //继电器          //继电器2 控制电容换挡
  24. /*******************************************************************/
  25. /*变量定义
  26. /******************************************************************/
  27. uint tval = 0,f = 0,sr_f = 0,sc_f = 0,ft = 0,ff = 0;  //tval测量值，f元件标志位，sr_f电阻继电器标志位，Sc_f电容继电器标志位,频率标志位
  28. unsigned long rs = RS_1,cs = CS_1,ls=LS,value = 0;   //特征值初始化

  30. /*********************************************************************/
  31. /*子函数定义
  32. /********************************************************************/

  34. /****************************************/
  35. /* 函数名：unsigned int read()
  36. /* 功能：  读取计数器中的值
  37. /* 输入： 无
  38. /* 输出： 计数器中的数值
  39. /****************************************/
  40. uint read(){
  41.         uchar tl,th1,th2;
  42.         uint val;
  43.         while(1){
  44.                 th1=TH0;
  45.                 tl=TL0;
  46.                 th2=TH0;                        
  47.                 if(th1==th2)                          //保证MCU计数器工作正常
  48.                         break;
  49.         }
  50.         val=(th1<<8)+tl;                          
  51.         return val;
  52. }
  53. /****************************************/
  54. /* 函数名：unsigned int LcdDisplayInt(unsigned int num)
  55. /* 功能：  打印数字
  56. /* 输入： 数值
  57. /* 输出：LCD打印INT数字
  58. /****************************************/
  59. unsigned int LcdDisplayLong(unsigned long num){
  60.         unsigned char buff[11]=NULL;
  61.         unsigned int len,i;
  62.         len = sprintf(buff,"%ld",num);
  63.         for(i=0;i<len;i++){
  64.                 LcdWriteData(buff[i]);        
  65.         }
  66.         return 1;
  67. }
  68. /****************************************/
  69. /* 函数名：        void measure_R()
  70. /* 功能： 测量R
  71. /* 输入： 特征值
  72. /* 输出：  电阻值
  73. /****************************************/
  74. unsigned long measure_R(uint fx,unsigned long rs){
  75.    unsigned long R = 0,fr=0;
  76.    fr=ff*65535+fx;
  77.    ff=0;
  78.    if(fr != 0) R=rs/fr-110;        
  79.    return R;
  80. }
  81. /****************************************/
  82. /* 函数名：        void measure_C()
  83. /* 功能： 测量C
  84. /* 输入： 特征值
  85. /* 输出： 电容值
  86. /****************************************/
  87. unsigned long measure_C(uint fx,unsigned long cs){
  88.    unsigned long C = 0,fc=0;
  89.    fc=ff*65535+fx;
  90.    ff=0;
  91.    if(fc != 0) C=cs/fc;
  92.    return C;
  93. }
  94. /****************************************/
  95. /* 函数名：        void measure_L()
  96. /* 功能： 测量L
  97. /* 输入： 特征值
  98. /* 输出： 电感值
  99. /****************************************/
  100. unsigned long measure_L(uint fx,unsigned long ls){
  101.    unsigned long L = 0,L1 = 0,fl = 0;
  102.    fl=ff*65535+fx;
  103.    ff=0;
  104.    if(fl != 0){ L1=ls/fl;L=L1*L1;}
  105.    return L;
  106. }
  107. /****************************************/
  108. /* 函数名：        detection()
  109. /* 功能： 按键检测
  110. /* 输入： 无
  111. /* 输出： 无
  112. /****************************************/
  113. void detection(){
  114.         //按键检测         0为电阻 1为电电容 2为电感
  115.         if(kr == 0)                         { f = 0; A1 = 0;B1 = 0;}
  116.         else if(kc == 0)                 { f = 1; A1 = 0;B1 = 1;}        
  117.         else if(kl == 0)                 { f = 2; A1 = 1;B1 = 0;}                                                
  118. }
  119. /****************************************/
  120. /* 函数名：        measure()
  121. /* 功能： 测量
  122. /* 输入： 无
  123. /* 输出： 无
  124. /****************************************/
  125. void measure(){
  126.         switch (f){
  127.                 case 0:         //电阻测量
  128.                                 LcdWriteData('R');
  129.                                 LcdWriteData(':');
  130.                                 //电阻换挡
  131.                                 value = measure_R(tval,rs);
  132.                                 if(value >= 1000 && sr_f == 0) {
  133.                                         sr = 1;
  134.                                         rs = RS_2;
  135.                                         sr_f = 1;
  136.                                 }
  137.                                 else if(value < 1000 && sr_f == 1){
  138.                                         sr = 0;
  139.                                         rs = RS_1;
  140.                                         sr_f = 0;
  141.                                 }
  142.                                 value = measure_R(tval,rs);
  143.                         //        LcdDisplayLong(sr_f);                                 //显示档位
  144.                         //        LcdWriteData(':');
  145.                                 break;

  147.                 case 1:         //电容测量
  148.                                 LcdWriteData('C');
  149.                                 LcdWriteData(':');
  150.                                 value = measure_C(tval,cs);
  151.                                 //电容换挡
  152.                                 if(value < 1000 && sc_f == 0){
  153.                                         sc = 1 ;
  154.                                         cs = CS_2;
  155.                                         sc_f = 1;
  156.                                 }
  157.                                 else if(value >= 1000 && sc_f == 1){
  158.                                         sc = 0;
  159.                                         cs = CS_1;
  160.                                         sc_f = 0;
  161.                                 }
  162.                                 value = measure_C(tval,cs);
  163.                                 break;

  165.                 case 2:        //电感测量
  166.                                 LcdWriteData('L');
  167.                                 LcdWriteData(':');
  168.                                 value = measure_L(tval,ls);
  169.                                 break;

  171.                                 default:
  172.                                 break;
  173.                         }
  174. }
  175. /****************************************/
  176. /* 函数名：        unit()
  177. /* 功能：显示单位
  178. /* 输入： 无
  179. /* 输出： 无
  180. /****************************************/
  181. void unit(){
  182.         switch (f){
  183.                 case 0:
  184.                                 LcdWriteData(' ');
  185.                                 LcdWriteData('O');
  186.                                 LcdWriteData('H');
  187.                                 LcdWriteData('M');
  188.                                 break;

  190.                 case 1:
  191.                                 LcdWriteData(' ');
  192.                                 LcdWriteData('P');
  193.                                 LcdWriteData('F');
  194.                                 break;

  196.                 case 2:
  197.                                 LcdWriteData(' ');
  198.                                 LcdWriteData('U');
  199.                                 LcdWriteData('H');
  200.                                 break;

  202.                                 default:
  203.                                 break;
  204.         }
  205. }
  206. /****************************************/
  207. /* 函数名：Init()
  208. /* 功能：初始化
  209. /* 输入： 无
  210. /* 输出： 无
  211. /****************************************/
  212. void Init(){
  213.         TMOD = 0x15;                                        //设置计数器和计时器1的工作模式
  214.         //Falg初始化
  215.         f = 0;
  216.         //配置中断
  217.         EA = 1;
  218.         ET0 = 1;
  219.         ET1 = 1;
  220.         //初始化计数器
  221.         TH0 = 0;
  222.         TL0 = 0;
  223.         TR0 = 1;
  224.         //初始化定时器
  225.         TH1 = (65536-45782)/256;
  226.         TL1 = (65536-45782)%256;
  227.         TR1 = 1;
  228.         //初始化开关
  229.         A1 = 0;
  230.         B1 = 0;
  231.         //初始化继电器
  232.         sr = 0;
  233.         sc = 0;
  234. }

  236. /*********************************************************************/
  237. /*主函数
  238. /********************************************************************/

  240. /****************************************/
  241. /* 函数名：void main()
  242. /* 功能： 主函数
  243. /* 输入： 无
  244. /* 输出： 无
  245. /****************************************/
  246. void main(){
  247.         //延时以便增加电路稳定
  248.         Lcd1602_Delay1ms(1000);
  249.         Lcd1602_Delay1ms(1000);
  250.            LcdInit();
  251.     Init();
  252.         //=======初始化完成=======
  253.                
  254.         //主循环
  255.         while(1){
  256.                 detection();        //按键检测
  257.                 //屏幕显示
  258.                 Lcd1602_Delay1ms(1000);                //延时1S
  259.                 LcdWriteCom(0x01);                        //清屏
  260.                 LcdWriteCom(0x80);                        //设置指针起点
  261.                 measure();                                        //测量
  262.                 LcdDisplayLong(value);                //显示值
  263.                 unit();                                                //显示单位               
  264.         }

  266. }

  268. /*********************************************************************/
  269. /*中断子函数
  270. /********************************************************************/

  272. /****************************************/
  273. ……………………

  275. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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ID:1 发表于 2019-3-16 02:25 | 显示全部楼层
好资料，51黑有你更精彩!!!
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ID:135915 发表于 2019-3-16 11:56 | 显示全部楼层
很好，赞
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ID:491577 发表于 2019-3-16 12:26 | 显示全部楼层
这个只是适合学习用，了解一下LRC测量原理是可以的，实用误差太大。真正LRC测量重点在模拟电路部分，准确度是由模拟电路来保证的，单片机只是计算，显示而已。
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ID:465223 发表于 2019-3-23 10:29 | 显示全部楼层
hhh402 发表于 2019-3-16 12:26
这个只是适合学习用，了解一下LRC测量原理是可以的，实用误差太大。真正LRC测量重点在模拟电路部分，准确度 ...

说得对，这个只是一个原理，要是高精度的话那肯定需要做出很大的改进的
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ID:380985 发表于 2019-4-7 18:13 来自手机 | 显示全部楼层
好资料
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ID:465223 发表于 2019-4-16 16:42 | 显示全部楼层
hhh402 发表于 2019-3-16 12:26
这个只是适合学习用，了解一下LRC测量原理是可以的，实用误差太大。真正LRC测量重点在模拟电路部分，准确度 ...

这个有一个可以调节误差的参数，但是需要程序上分类讨论，可能很麻烦，但是确实是一种改进误差的方法
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ID:511461 发表于 2019-8-7 21:32 | 显示全部楼层
精度能达到多少
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ID:741786 发表于 2020-4-30 15:48 | 显示全部楼层
过的
下顺德区
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ID:626187 发表于 2020-11-20 14:33 | 显示全部楼层
请问这个电阻、电容的换挡测量范围是多少？
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