數(shù)字式rlc測量儀設計報告畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-03 19:24 本頁面
【正文】 2012廣西區(qū)大學生電子設計競賽設計報告數(shù)字式RLC測量儀（B題）摘要本系統(tǒng)是基于STC89C52單片機控制的數(shù)字式RLC測量儀，利用單片機對R、L、C的參數(shù)進行測量，充分利用單片機的運算和控制功能，硬件軟件相結合，測量方便，精度較高。系統(tǒng)是使用振蕩電路將電阻、電容、電感的參數(shù)轉化為頻率，將振蕩頻率由CD4052模擬開關送入STC89C52進行計算處理，然后對其值進行補償，智能切換量程，測量結果用LCD1602液晶顯示。其中電阻和電容的參數(shù)轉化頻率是采用555多諧振蕩電路產(chǎn)生，而電感的參數(shù)轉化頻率則是根據(jù)LC三點式振蕩產(chǎn)生，本設計思路清晰，結構合理，誤差控制在題目所要求的范圍內(nèi)。關鍵詞：STC89C52，RLC,模擬開關, 555多諧振蕩, LC三點式振蕩, LCD1602一、系統(tǒng)總體方案 方案選擇 電阻測量方案方案一：串聯(lián)分壓原理 圖1串聯(lián)電路原理圖根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關系。通過測量Rx和R0上的電壓。由公式 Rx=Ux/(U0/R0)。方案二：利用直流電橋平衡原理的方案 圖2 電橋（其中R1，R2，為可變電位器，R3為已知電阻，R4為被測電阻）根據(jù)電路平衡原理，不斷調節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。由R1*R4=R3*，可得到R4的值。方案三：利用555構成單穩(wěn)態(tài)的方案 圖3 555定時器構成單穩(wěn)態(tài)根據(jù)555定時器構成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻阻值。由f=1/ [(R1+2R2)*C*In2]，得到公式： R2=1/2*[1/ (f*c*Ln2)R1]上述三種方案從對測量精度要求而言，方案一的測量精度極差，方案二需要有較高精度的電阻組成橋，而且測量調節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比較而言，方案三利用555構成的震蕩起，用單片機的定時計數(shù)器計555輸出的振蕩頻率，經(jīng)軟件計算得出電阻值，而且與電容的測量電路相仿，制作電路板起來方便，精確度會明顯的提高。故本設計選擇了方案三。 電容測量方案方案一：直接通過串聯(lián)電路原理。通過電容換算的容抗跟已知電阻分壓，通過測量電壓值，再經(jīng)過公式換算得到電容的值。原理同電阻測量的方案一。方案二：采用平衡電橋法。將待測電感和已知標準電阻電容組成電橋，通過單片機控制調節(jié)電阻參數(shù)使電橋平衡，此時，電感的大小由電阻和電橋的本征頻率即可求得，該方案測量精準，同時可以測量電容和電阻的大小，但其電路電路復雜，實現(xiàn)起來較為困難。方案三：555構成單穩(wěn)態(tài)原理圖4 555定時器構成單穩(wěn)態(tài)根據(jù)555定時器構成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電容值。由f=1/[(R1+2R2)*C*In2]得到公式： Cx=1/ [c*Ln2 (R1+2*R2)]綜合比較后，本設計采用了方案三。方案一：采用平衡電橋法測量電感。將待測電感和已知標準電阻電容組成電橋，通過單片機控制調節(jié)電阻參數(shù)使電橋平衡，此時，電感的大小由電阻和電橋的本征頻率即可求得，該方案測量精準，同時可以測量電容和電阻的大小，但其電路電路復雜，實現(xiàn)起來較為困難。方案二：電容三點式構成正弦波原理 圖5 電容三點式 根據(jù)電容三點式公式 ： 從而可得電感的計算公式： 采用LC配合三極管組成三點式振蕩電路，通過測輸出頻率大小的方法來實現(xiàn)對電感值測量。該方案成本低，其輸出波形為正弦波，將其波形整形后交給單片機測出其頻率，并轉換為電感值。相比之下，方案二的測量精度比方案一要高得多，并且也容易實現(xiàn)，所以選擇方案二。 多路模擬開關選擇 方案一：四選一模擬開關CD4052。方案二：十六選一模擬開關DG406。方案三：32x32路矩陣模擬開關SL59532?；诒驹O計題目要求和選擇的需要，考慮成本及控制簡易程度等，四選一模擬開關CD4052為最佳選擇，故本系統(tǒng)選擇方案一。方案一：采用點陣式液晶顯示器（LCD1602）顯示。方案二：采用點陣式液晶顯示器（LCD12864）顯示。基于本設計題目要求，需要液晶顯示和測量的量程范圍，相比之下，LCD1602液晶顯示低功耗節(jié)能，占用空間小，并且格價相對便宜，完全能滿足題目所要求的測量顯示，故本設計采用的是LCD1602液晶顯示。圖6 1602顯示電路方案一：采用CPLD或FPGA用的VHDL硬件電路描述語言，實現(xiàn)電阻，電容，電感測試儀的設計，利用MAXPLUSII集成開發(fā)環(huán)境進行綜合、仿真，并下載到CPLD或FPGA可編程邏輯器件中，完成系統(tǒng)的控制作用，但相對而言規(guī)模大，結構復雜。方案二：采用STC系列單片機目前廣泛應用的STC89C52單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗
研究報告相關推薦
鄂ICP備17016276號-1