简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告

写在前面：这是这次参加电子设计大赛我写的设计报告，但是我本人现在对硬件不是很熟悉，所以很对原理叙述不是很到位啊，不过整个作品用到知识点和原理都基本说清楚了。

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告

摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。

关键词：LRC数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量

目 录

一、设计内容及功能... 1

1.1设计内容... 1

1.2 具体要求... 2

1.3系统功能... 2

二、系统方案设计与选择... 2

三、系统设计... 3

3.1系统总体设计... 3

3.2系统模块设计... 4

四、理论分析与计算... 5

五、系统硬件设计... 5

5.1 电源电路... 5

5．2 LRC测量电路... 6

5.3 整流滤波电路... 6

六、系统软件设计... 8

6.1 控制测量程序模块... 8

6.2 按键处理程序模块... 8

6.3电阻电感电容计算程序... 9

6.4液晶显示程序模块... 10

七、系统测试... 10

7.1 测试原理... 10

7.2 测试方法... 10

7.3 测试仪器... 10

7.4 测试结果... 10

7.5 测试分析... 11

八、系统总结... 12

附件一、本系统的主要程序... 12

一、设计内容及功能

1.1设计内容

设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示：

1.2具体要求

1.测量范围

（1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。

（2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。

2.测量精度

（1）基本测量精度：电阻±5%；电容±10%；电感±5%。

（2）发挥测量精度：电阻±2%；电容±8%；电感±8%。

3.利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。

4.自制电源

5.使用按键来设置测量的种类和单位

1.3系统功能

1.基本完成以上具体要求

2.使用三个按键分别控制R、C、L的测试

3.采用液晶显示器显示测量结果

二、系统方案设计与选择

电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前本文对各种方案进行了比较：

方案一.基于模拟电路的测量仪

利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数发和同步分离法等，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。
方案二.可编程逻辑控制器(PLC)

此方案采用PLC对硬件进行控制，应用较为广泛。它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高。

方案三.采用CPLD或FPGA实现

此方案则采用广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。但相对而言设计规模大，系统结构复杂。

方案四.利用LRC