【文章內(nèi)容簡介】 圖 三 7 電感測試電路 電阻 、 電容 、 電感測試儀的軟件設(shè)計(jì) KEY1 C 測量程序的選擇 KEY2 R 測量程序的選擇 14 KEY3 L 測量程序的選擇 主程序流程圖 在電阻、電容、電感測試儀的設(shè)計(jì)中，便于直觀性，在數(shù)碼管上顯示被測參數(shù)的選擇，被測參數(shù)各個(gè)燈的選擇以及具體設(shè)置。通過三個(gè)按鍵 KEY1， KEY2，來進(jìn)行靈活控制，具體操作如下： 首先插入被測元件，用 ARM 運(yùn)行測試儀程，序然后進(jìn)行按鍵選擇，選擇被測參數(shù)類別，之后單片機(jī)根據(jù)按鍵類別啟動(dòng)相應(yīng)的參數(shù)測試程序，測試完畢后將結(jié)果送入數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管顯示模塊： Timer0 為數(shù)碼管掃描使用定時(shí)器。為數(shù)碼管提供掃描頻率。 捕獲模塊： Timer1 為捕獲頻率模塊，起到捕獲電路產(chǎn)生的頻率。 按鍵選擇模塊：當(dāng)按下 KEY1 時(shí)， LED1 亮，測試被測電容的值； 當(dāng)按下 KEY2 時(shí)， LED2 亮，測試被測電阻的值； 當(dāng)按下 KEY3 時(shí)， LED3 亮，測試被測電感的值； 15 RLC 測試儀的軟件流程圖 開始 初始化 鍵掃描 健分析，置狀態(tài) R測試狀態(tài) C測試狀態(tài) L測試狀態(tài) 開中斷 定時(shí)器設(shè)置 捕獲 采值并計(jì)算 顯示 結(jié)束 Yes 16 .頻率參數(shù)計(jì)算的原理 本設(shè)計(jì)頻率的計(jì)算采用定時(shí)器 1 的捕獲中斷，對(duì)外觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖頻率的測量，再通過對(duì)測量數(shù)據(jù)的校正來完成。 單片機(jī)對(duì)頻率測量的原理如下圖所示。 測頻率原理圖示 說明：圖示中 t1 時(shí)刻檢測到上升沿進(jìn)入捕獲中斷，變量 T1Flag 開始累加，當(dāng)一秒鐘到了時(shí)，則停止計(jì)數(shù)， T1Flag 值為頻率。 .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)到本測試的要求。 其調(diào)試內(nèi)容為： 1） ARM 板連接數(shù)碼管后，運(yùn)行程序后，數(shù)碼管全亮的顯示效果。 17 2）被測電阻的調(diào)試，按下 KEY2 鍵后，數(shù)碼管顯示被測電阻 100K 的阻值，測試儀電阻的單位為 1 歐姆，電阻顯示 的結(jié)果如下圖所示： 3）被測電容的調(diào)試，按下 KEY1 鍵后，數(shù)碼管顯示被測電容 100uF 的示值 ， 測試儀電容的單位為 1nF，電容調(diào)試后的結(jié)果如下圖所示： 18 4）被測電感的調(diào)試，按下 KEY3 鍵后，數(shù)碼管顯示被測電感 200uH 的示值 ， 測試儀電感的單位為 1uH，電容調(diào)試后的結(jié)果如下圖所示： 19 第四章 測試儀測試值分析： （ 1） 測試原理：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以 PLC2103 的 ARM 板為核心的電阻、電容、電感測試儀，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)的測量。其中電阻和電容采用 555 多諧振 蕩電路產(chǎn)生的，而電感則根據(jù)西勒電路產(chǎn)生的，將振蕩頻率送入 口的捕獲端，通過捕獲終端服務(wù)程序 T1Flag的累加，計(jì)算出電路產(chǎn)生的頻率，在通過頻率計(jì)算出被測參數(shù)。以 CodeWarrior for ARM Developer Suite為仿真平臺(tái)，使用 C 語言編寫了測試程序，包括主程序模塊、顯示模塊、電阻測試模塊、電容測試模塊和電感測試模塊。 （ 2） 測試方法：在測試時(shí)將被測參數(shù)通過本系統(tǒng)測量出來的示值與參數(shù)的標(biāo)稱值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而可以知道本系統(tǒng)的測試精度。 （ 3） 測試儀器：示波器，萬用表，穩(wěn)壓電源，計(jì)算機(jī)。 （ 4）測試結(jié) 果：通過按鍵，實(shí)現(xiàn)其按鍵所對(duì)應(yīng)的功能，并觀察測試結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)一步的進(jìn)行校正和對(duì)實(shí)現(xiàn)功能的可靠性的確認(rèn)，并記錄觀察結(jié)果。 測試結(jié)果如下： a）電阻測試數(shù)據(jù)如下圖所示： b）電容測試數(shù)據(jù)如下： 電阻測量 測量值 誤差 % % % 真實(shí)值 20 c）電感測試數(shù)據(jù)如下： 誤差分析： 在實(shí)際測量中，由于測試環(huán)境，測試儀器，測試方法等都對(duì)測試值有一定的影響 ，都會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果或多或少地偏離被測量的真值。為了減小本設(shè)計(jì)中誤差的大小，主要利用修正的方法來減小本測試儀的測量誤差。所謂修正的方法就是在測量前或測量過程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值。在測量的電感測量 測量值 誤差 190uH 661uH 5% % % 電容測量 測量值 誤差 % % % 真實(shí)值 100uF 22uF 真實(shí)值 200uH 680uH 21 數(shù)據(jù)處理過程中選取合適的修正值很關(guān)鍵，修正值的獲得有三種途徑。第一種途徑是從相關(guān)資料中查??；第二種途徑是通過理論推導(dǎo)求??；第三種途徑是通過實(shí)驗(yàn)求取。 本測試修正值選取主要通過實(shí)驗(yàn)求取，對(duì)影響測量讀數(shù)的各種影響因素，如溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差。通過對(duì)相同被測參數(shù)的多次測量結(jié)果和不同被測參數(shù)的多次測量選取平 均值，最后確定被測參數(shù)公式的常數(shù) K值，從而達(dá)到減小本設(shè)計(jì)系統(tǒng)誤差的目的。由于振蕩電路外圍器件由電容電阻分立元件搭接而成，所以由振蕩電路產(chǎn)生的被測參數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率有一定的誤差，所以只能通過多次實(shí)驗(yàn)測量，選取合適的修正值來盡可能的減少本測試系統(tǒng)的誤差。 由于捕獲頻率近似等于諧振頻率，使得測量本身存在誤差，制作電路板的過程中，存在一些干擾電阻，電阻和電容靠得太近，會(huì)影響電感產(chǎn)生的振蕩電路產(chǎn)生的頻率 。 22 第五章 參考文獻(xiàn) 一、 山東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 《 555 定時(shí)器的自動(dòng)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用》 黃萍、裴素華； 二、 河南大 學(xué)學(xué)報(bào) 《電流負(fù)反饋電容三點(diǎn)式振蕩電路》 鄭景華、劉忠民； 三、 曲阜師范大學(xué)物理工程學(xué)院 《三點(diǎn)式振蕩電路能否振蕩的判別方法》 尹慧、歐陽金華； 四、 山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東省電信培訓(xùn)中心 《一種實(shí)用的電容、電感和電阻自動(dòng)測量儀》 楊霓清、梁村梅。 23 圖 01 示波器顯示 555 多諧振蕩波形 圖 02 電阻測試電路原理圖 24 圖 03 電阻測試 PCB 圖 圖 04 電感測試電路產(chǎn)生的波形 25 圖 05 電感測試電路的原理圖 圖 06 電感測試電路的 PCB 圖 26 附錄二 源程序如下： /****************************************Copyright (c)************************************************** ** jiangxiligongdaxue Development Co.,LTD. ** graduate school ** ** **File Info ** File name: ** Last modified Date: 20200115 ** Last Version: ** Descriptions: The main() function example template ** ** ** Created by: gongmingming ** Created date: 20200115 27 ** Version: ** Descriptions: The original version ** ** ** Modified by: ** Modified date: ** Version: ** Descriptions: ** ********************************************************************************************************/ include define LED1 117 define LED2 118 define LED3 119 define KEY1 116 define KEY2 114 define KEY3 115 define PIN_STR 18 28 uint8 const digitable[11]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}。 // 顯示的段碼 uint8 const selectable[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。 // 顯示的位碼 uint8 C = 0。 uint8 R = 0。 uint8 L = 0。 double Cx = 0。 double Rx = 0。 double Lx = 0。 double C1 = 104。 double C2 = 104。 double C3 = 104。 double WC = 0。 uint32 HZ=100。 uint8 DATA[8]。 uint32 T0Flag = 0。 uint32 T1Flag = 0。 29 uint32 N = 0。 //捕獲中斷次數(shù) uint8 i = 0。 //數(shù)碼管顯示位 unsigned char x。 //將DATA【】值賦給 x uint3