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LRC测量仪系统设计.doc
绪论
2、系统设计
2.1 电阻测量方案
2.2 电容测量方案
2.3 电感测量方案
2.4频率参数计算的原理
2.5 系统方框图
3、硬件电路设计
3.1直流稳压电源电路的设计
3.2电阻测量电路的设计
3.3电容测量电路的设计
3.4电感测量电路的设计
3.5电阻、电容、电感显示电路的设计
4、软件设计
4.1程序流程图
4.2中断程序流程图
4.3频率计算流程图
4.3定时器初始化函数
4.4 测量显示流程图
结论
致 谢
参考文献
附件1：硬件电路图
附件2：元件清单
附件3：程序代码
毕 业 设 计
题
目 LRC 测量仪的系统设计
英文题目 LRC measuring instrument
system design
学生姓名：
学
号：
系
别：
专
班
业：
级：
指导老师：
职称：
二 零 年 月 日
东华理工大学长江学院毕业设计
摘要
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
LCD1602 液晶屏幕上。系统使用按键选择被测元件类型，使用 LCD1602 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
东华理工大学长江学院毕业设计
摘要
ABSTRACT
In recent years, the electronic industry have been developing with amazings
peed, and companies based on electronics are increasing,which directly causes the
growing need of electronic people. So now most universities have opened with the
electronics and related professional courses for the students to nurture alarge number
of electronics industy professionals. Done circuit design staff or students should be
used multimeter to measure the paiameters of a number of components in the circuit
voltage or current. Multimeter has some limitations for capacitors and inductors and
some reactance components on the powerless. So a simele LRC meter basis is
particularly important to facilitate the circuit design staff or university stduents to use
in the specific capacitance and inductance values.
The design idea is based on the above reasons put forward. The system uses
STC89C52 micro-controller for the conrtol of the core, with the necessary external
circuit resistance, capacitance and inductance parameters which were measured. The
basic principle of the system is convert the value of the resistor, capacitance or
inductance into the frequency of square wave pulse, and use the conuter to do after the
operation through the microcontroller, and finally calculate the device under test and
display various parameters in the 1602 LCD screen. Use buttons to set the type of
parameter, and use 1602 LCD screen as the display part. When measured, simply put
the componet in the tester pin input, with the key operation parameters to be measured,
and we can easily measure the parameters of the tesed components, which is easy to
use. Experimental results show that the system is stable and accurate.
Key wods: STC89C52 Micro-controller; Measurement of Resistance; Measurement of
Capacitance; Measurement of Inductance
东华理工大学长江学院毕业设计
绪论
目
录
绪论 ............................................................... 1
2、系统设计...................................................................................................................................2
2.1 电阻测量方案 ................................................ 2
2.2 电容测量方案 ............................................... 3
2.3 电感测量方案 ................................................ 3
2.4 频率参数计算的原理..................................................................................................5
2.5 系统方框图 .................................................. 6
3、硬件电路设计 .................................................... 7
3.1 直流稳压电源电路的设计 ...................................... 7
3.2 电阻测量电路的设计 .......................................... 7
3.3 电容测量电路的设计 .......................................... 8
3.4 电感测量电路的设计 .......................................... 9
3.5 电阻、电容、电感显示电路的设计 ............................. 10
4、软件设计 ....................................................... 12
4.1 程序流程图 ................................................. 12
4.2 中断程序流程图 ............................................. 14
4.3 频率计算流程图 ............................................. 16
4.3 定时器初始化函数 ........................................... 19
4.4 测量显示流程图 ............................................. 20
结论 .............................................................. 21
致 谢 ............................................................ 22
参考文献 .......................................................... 23
附件 1：硬件电路图 ................................................. 24
附件 2：元件清单 ................................................... 25
附件 3：程序代码 ................................................... 26
东华理工大学长江学院毕业设计
系统设计
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。
1
东华理工大学长江学院毕业设计
硬件电路设计
2、系统设计
2.1 电阻测量方案
方案一：利用串联分压原理的方案
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
图 2-1 串联分压电路图
待测电阻 Rx 和已知电阻
R0 上的电压，记为 Ux 和 Uo
Rｘ=Ux/Uo*Ro
2-1 式
方案二：利用 555 构成单稳态的方案
图 2-2
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。
F=1/Ln2(R1+2Rx)C
2-2 式
Rx=(1/(Ln2*f*C)*R1)/2
2-3 式
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V
C
C
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N
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东华理工大学长江学院毕业设计
硬件电路设计
上述两种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，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。
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 555 构成单稳态原理的方案
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
图 2-3
555 定时器构成单稳态电路图
率，通过公式换算得到电容值。
F=1/(Ln2*(R1+2R2)*Cx)
式 2-4
若 R1=R2，得 Cx=1/(3Ln2*f*R1) 式 2-5
上述两种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，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二。
2.3 电感测量方案
方案一：利用交流电桥法测量电感
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东华理工大学长江学院毕业设计
硬件电路设计
图 2-4 用电桥法测电感
通过调节阻抗 1Z 、 2Z 使电桥平衡，这时电表读数为零。根据平衡条件以及
一些已知的电路参数就可以求出被测参数。
Z Z e
1
n
j
(
n
1
)
Z Z e
2
x
j
(
x
2
)
2-6 式
电容三点式正弦波振荡电路图
图 2-5 电容三点式正弦波振荡电路图
电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的，如图 2-5 所示。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，成为电容三点式电路。 在这个电容三点式振荡电路中，C4 C5 分别采用
1000pF、2200pF 的独石电容，其电容值远大于晶体管极间电容，可以把极间电
容忽略。
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