【正文】 電阻測(cè)量 測(cè)量值 誤差 % % % 真實(shí)值 20 c） 電感測(cè)試數(shù)據(jù)如下： 誤差分析： 在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)試環(huán)境，測(cè)試儀器，測(cè)試方法等都對(duì)測(cè)試值有一定的影響，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果或多或少地偏離被測(cè)量的真值。以 CodeWarrior for ARM Developer Suite為仿真平臺(tái)，使 用 C 語言編寫了測(cè)試程序，包括主程序模塊、顯示模塊、電阻測(cè)試模塊、電容測(cè)試模塊和電感測(cè)試模塊。 .系統(tǒng)硬件調(diào)試 本設(shè)計(jì)的硬件部分通過調(diào)試，在調(diào)試中遇到很多問題，由于電路全為萬用板焊成，所以電 路不如印刷板的穩(wěn)定性好，經(jīng)過調(diào)試后，誤差均小于 5%，達(dá)到本測(cè)試的要求。 捕獲模塊： Timer1 為捕獲頻率模塊，起到捕獲電路產(chǎn)生的頻率。 13 圖 三 7 電感測(cè)試電路 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì) KEY1 C 測(cè)量程序的選擇 KEY2 R 測(cè)量程序的選擇 14 KEY3 L 測(cè)量程序的選擇 主程序流程圖 在電阻、電容、電感測(cè)試儀的 設(shè)計(jì)中， 便于直觀性，在數(shù)碼管上顯示被測(cè)參數(shù)的選擇 ， 被測(cè)參數(shù)各個(gè)燈的選擇以及具 體設(shè)置。 圖 三 4 電阻測(cè)試電路仿真圖 10 555 接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為： (36) 得出： (37) 即 ： (38) 電容測(cè)試電路 電 容 的 測(cè)量同樣采用“脈沖計(jì)數(shù)法”，由 555 電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過計(jì)算振蕩輸出的頻率來 計(jì)算被測(cè)電容的大小。 T1為電容充電時(shí)間， T2為電容放電時(shí)間。此時(shí)電源再次向電容 C 放電，重復(fù)上述過程。 時(shí)刻， uc上升到 ，比較器 A1的輸出由 1 變?yōu)?0，這時(shí) =0， =1，RS 觸發(fā)器復(fù) 0，定時(shí)器輸出 u0=0。其工作波如圖 (D)部分 所示。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放 A A2組成。 1)555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路 ,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 三 2(A)部分 及管腳排列如圖 (B)部分 所示。西勒振蕩電路是利用西勒振蕩電路實(shí)現(xiàn)被測(cè)電感參數(shù)頻率化 。 數(shù)碼管 顯示 ： 本設(shè)計(jì)中有 2 個(gè) 74HC598 個(gè)按鍵和 6 個(gè)數(shù)碼管， 采用共陽(yáng)極方式 連接構(gòu)成動(dòng)態(tài)顯示部分，降低功耗 。通過 口捕獲 ，取得相應(yīng)的振蕩頻率，然后根據(jù)所測(cè)頻率判斷是否轉(zhuǎn)換量程，或者是把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)值。 綜上所述，利用振蕩電路與 ARM 結(jié)合實(shí)現(xiàn)電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀更為簡(jiǎn)便可行，節(jié)約成本。 4)利用 振蕩電路與 ARM 結(jié)合 利用 555 多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)西勒電路也轉(zhuǎn)化為頻率，這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率 f 是 ARM很容易處理的數(shù)字量，一方面測(cè)量精度高，另一方面便于使儀 表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且 ARM 構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。 2)可編程邏輯控制器 (PLC) 應(yīng)用廣泛，它能夠非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中。 (9)安裝和調(diào)試，并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果。 (5)設(shè)計(jì) 測(cè)量頻率 程序，設(shè)置程序。 本設(shè)計(jì)所做的工作 本設(shè)計(jì)是以 555 為核心的 振蕩電路 ，將 被測(cè)參數(shù)模擬轉(zhuǎn)化為頻率 ，并利用ARM 實(shí)現(xiàn)計(jì)算頻率 ，所以，本次設(shè)計(jì)需要做好以下工作： (1)學(xué)習(xí) ARM 原理等資料。測(cè)試儀器行業(yè)目前已經(jīng)越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國(guó)本土儀器取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是通用電子測(cè)量設(shè)備研發(fā) 4 方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對(duì)國(guó)外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。所以，還應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的研究放到重要的位置。特別是隨著國(guó)內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長(zhǎng)，為這一過渡提供了根本動(dòng)力，應(yīng)該利用這些動(dòng)力，跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。 。 由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn) 品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而測(cè)試則處于從屬和輔助位置。 中國(guó)本土測(cè)量?jī)x器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸 。前者電路簡(jiǎn)單，速度快，但精度低；后者測(cè)量精度高，但速度慢。 電阻 、 電容和電感測(cè)試發(fā)展已經(jīng)很久，方法眾多，常用測(cè)量方法如下。 電感測(cè)量可依據(jù)交流電橋法，這種測(cè)量方法雖然能較準(zhǔn)確的測(cè)量電感但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測(cè)量 Q 值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測(cè)量常采用時(shí)間常數(shù)發(fā)和同步分離法。比例運(yùn)算器法測(cè)量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測(cè)量。 關(guān)鍵字： 555 振蕩電路、 LPC210電阻電容電感 i 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... ii 第一章 前言 .................................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)的背景及意義 ..................................................................................................... 2 電阻、電容、電感測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 ....................................................... 2 本設(shè)計(jì)所做的工作 ..................................................................................................... 4 第二章 電阻、電容、電感測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案比較 ...................................................... 5 第三章 系統(tǒng)的原理框圖 .............................................................................................. 6 555 定時(shí)器簡(jiǎn)介 ......................................................................................................... 7 測(cè)量電阻電路的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 9 電容測(cè)試電路 .......................................................................................................... 10 測(cè)量電感的電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 11 電阻、電容、電感測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................... 13 主程序 流程圖 .......................................................................................................... 14 第四章 測(cè)試儀測(cè)試值分析： .................................................................................... 19 第五章 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 22 ....................................................................................................................... 23 附錄二 .................................................................................................................... 26 2 第一章 前言 設(shè)計(jì)的背景及意義 目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中我們常常要測(cè)定電阻，電容，電感的大小。 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中， 以 LPC2103 的 ARM 為核心的 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀 ，將 電阻， 電容，電感 ，使用對(duì)應(yīng)的振蕩電路轉(zhuǎn)化為頻率實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量。因此，設(shè)計(jì)可靠 ，安全 ， 便捷的電阻 ， 電容 ， 電感測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。 最后，實(shí)際制作了一臺(tái)樣機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明該樣機(jī)的功能和指標(biāo)得到了設(shè)計(jì)要求。 電阻測(cè)量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降 法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測(cè)量常采用恒流法和比較法。 電阻 、 電容 、 電感測(cè)試儀的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 當(dāng)今電子測(cè)試領(lǐng)域，電阻，電容和電感的測(cè)量已經(jīng)在測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。傳統(tǒng)的測(cè)量電容方法有諧振法和電橋法兩種。 在我國(guó) 1997 年 05 月 21 日中國(guó)航空工業(yè)總公司 研究出 一種 電阻、電容、電感在線測(cè)量方法及裝置 等電位隔離方 法，用于對(duì)在線的電阻、電容、電感元件實(shí) 3 行等電位隔離，其特征在于， (1)將一個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端與其反相輸入端直接連接，形成一個(gè)電壓跟隨器； (2)將基準(zhǔn)精密電阻 (R)的一端與被隔離的在線元件 (Z↓ [x])的一端通過導(dǎo)線連接，基準(zhǔn)精密電阻 (R)的另一端與信號(hào)源 (V↓[i])或者地連接，被隔離的在線元件 (Z↓ [x])的另一端通過導(dǎo)線與地或者信號(hào)源(V↓ [i])連接，基準(zhǔn)精密電阻 (R)與被隔離的在線元件 (Z↓ [x])連接的一端同時(shí)與運(yùn)算放大器的同相輸入端連接； (3)通過導(dǎo)線將運(yùn)算放大器的輸出端與線路板上所有的隔離點(diǎn) (C)連接，隔離點(diǎn) (C)的確定方法是：在線路板上凡是與被