電阻、電容測試儀設(shè)計論述

李讀潤(長春理工大學(xué)光電工程學(xué)院 吉林 長春 136501)

1 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)主要由STC89C52單片機最小系統(tǒng)、電阻測量電路、電容測量電路、12864顯示屏、電源模塊組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。

1．1電阻測量的論證與選擇

方案一:利用串聯(lián)分壓原理的方案

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(guān)系。測量待測電阻Rx和已知電阻R0上的電壓，記為Ux和U0．:555

方案二 利用 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案

根據(jù)555定時器構(gòu)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。

得 Rx=6．124*10^6*x^( －0．9784) －483．7

上述兩種方案從對測量精度要求而言，方案一的測量精度低，方案二精度高，準確性好可，以比較符合要求。

綜合以上兩種方案，選擇方案二。

1．2電容測量的論證與選擇

方案一:利用串聯(lián)分壓原理的方案。

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:利用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)原理的方案。

根據(jù)555定時器構(gòu)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。

若 R1=R2，得 Cx=8．956*10^5*x^( －0．9799) －56．92

上述兩種方案從對測量精度要求而言，方案二的測量精度差，相比較而言，方案二的準確性好，還是比較符合要求的，

綜合以上兩種方案，選擇方案二。

1．3控制系統(tǒng)的論證與選擇。

方案一:STC89C52最小系統(tǒng):STC89C52的最小系統(tǒng)是我們設(shè)計的核心。我們采用52單片機的原因是其具有低功耗、高性能的優(yōu)點下載程序方便，操作簡單，易于上手。

2 系統(tǒng)理論分析與計算

2．1 核心元件的分析。

NE555的介紹:555集成電路又稱555定時器或555時基電路，他除了具有作定時延時控制的功能外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖震蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。他工作可靠、使用方便、價格低廉，普及程度很高。

2．2系統(tǒng)理論計算。

MATLAB線路擬合:在前期的準備過程中我們錄入大量不同電阻電容的標準值，頻率值，真實值。并將其保存到一個數(shù)據(jù)的Excel表格中充當數(shù)據(jù)庫。準備就緒后我們利用MATLAB軟件進行線性擬合，利用應(yīng)用程序當中的Cueve Fitting功能求出指數(shù)擬合參數(shù)，當單片機采樣到一個頻率時可以通過y=a*x^b+c求出電阻值。從而完成電阻測量。

3 電路與程序設(shè)計

3．1電源。電源采用電池供電，用4節(jié)1．5V電池一共6V但是單片機的正常工作電壓在5V左右所以我們利用一個大功率的的二極管。利用0．7V壓降，使6V降到5V左右，保證單片夾的正常工作。

3．2程序的設(shè)計。

程序設(shè)計思路:開始后先將LED，定時器初始化，判斷電阻電容檔位，采集頻率，將頻率帶入到擬合方程中，最后求到測量的電阻電容值。

4 測試方案與測試結(jié)果

4．1 測試方案

(1)硬件測試。

我們通過臺式萬用表檢測電路，無虛焊，短路，短路現(xiàn)象。硬件電路完好。

(2)軟件仿真測試。

(3)硬件軟件聯(lián)調(diào)。

4．2測試條件與儀器

測試條件:檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。

測試儀器:高精度的數(shù)字毫伏表，數(shù)字示波器，數(shù)字萬用表，指針式萬用表，信號發(fā)生器，臺式電源。

(1)測試結(jié)果(數(shù)據(jù))

真值100 200 300 390 510 680 810 1000測量值 100．33 201．758 306．41 394．77 509．2 680．41 809．66 988．18真值1500 2000 3000 6000 10000 20000 30000 62000測量值 1493．73 1970 2953．7 6220 10110 19934 30312 61956真值 100000 20000 30000 620000 1000000 2200000 5100000 6200000測量值 100079 197540 296210 624050 991550 2203400 5056500 6287100真值8200000 10000000測量值9630000 9727000真值100 510 1000 4700 10000測量值100．29 512．38 1008．3 4707．34 10009．3

(2)測試分析與結(jié)論

根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，計算測量精度，由此可以得出以下結(jié)論:

(1)隨機測量100Ω～1MΩ范圍內(nèi)電阻2只，測量精度:±5%。

(2)隨機測量100pF～10000pF范圍內(nèi)電容2只，測量精度:±5%。

(3)隨機測量1MΩ～10MΩ范圍內(nèi)電阻2只，測量精度:±1。

綜上所述，本設(shè)計達到設(shè)計要求。