电阻电容电感测试仪的毕业设计.doc

电阻电容电感测试仪的毕业设计 目 录 1 引言 5 2 电压比例法测量原理 5 3 系统方案 7 3.1系统总体方案设计与结构框图 7 3.2方案设计与论证 8 4 硬件电路 9 4.1稳压电源模块 10 4.2正弦信号发生器 10 4.3采样电路 11 4.4液晶显示模块 12 5 系统软件设计 13 5.1控制测量程序模块 13 5.2 按键处理程序模块 14 5.3电阻电感电容计算程序 14 5.4液晶显示程序模块 15 6 系统测试与结果分析 15 6.1对正弦信号源的测试 15 6.2对电阻电容电感的测量 16 6.3误差分析 17 7 总结 18 参 考 文 献 19 1 引言 现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要. 目前市面上测量电子元器件参数R、C和L的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点. 电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲. 2电压比例法测量原理 电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻与标准电阻的串联电路中加一直流电压V,AD采样得到Rx上电压,则测量电阻为: (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗: (2) (3) C、L为待测电容和电感.这样一来,标准元件的选择就有许多种方法.但为了提高测量精度和降低成本,该测量仪采用了标准电阻,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感: (4) (5) 电容: (6) 测量Q值时,加入交流信号测量出电感Q值 (7) (8) 两个方程联立,求得电感 (9) (10) (11) 为电感在电路中角频率为的等效阻抗,为电感在电路中角频率为的等效阻抗,L为电感量,为电感的等效电阻. 为保证测量精度,必须保证电阻的精度和的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号图1系统流程图 3.2方案设计与论证 3.2.1电阻电感电容测试采样模块 电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、电容可用恒流法和比较法、电感可用时间常数法和同步分离法等. 方案一 利用纯模拟电路 虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用. 方案二 可编程序控制器(PLC） 图2 MAX038引脚排列 所需的输出波形可由地址A0和A1的输入数据进行设置，如表1所示。波形切换可通过程序控制在任意时刻进行，而不必考虑输出信号当时的相位.其中X表示任意状态，1为高电平,0为低电平. 表1 输出波形控制 采用MAX038单片压控函数信号发生器产生正弦波,改变外接电阻或电容值就可改变输出频率的值,其频率范围从0.1Hz到20MHz,最高可达40MHz,输出频率稳定.各种波形的输出幅度均为2V,幅值经过一个放大器就可以调节.占空比的调节范围宽,占空比和频率均可进行单独调节,互不影响.占空比最大调节范围10％～90％.波形失真小.正弦波失真度小于0