智能RLC檢測儀

鄧淑蓉?祝悅?李大一

摘要：隨著微電子技術、計算機技術和軟件技術的迅速發展，對于電子測量技術的要求也越來越高。電阻、電容、電感是最基礎的元器件，它們的測量就十分關鍵。采用AT89C51單片機，555芯片，LCD顯示等模塊設計的RLC測量儀，可以實現電阻，電容，電感的測量。經研究，該系統數字化測量的準確度高，速度快，直觀方便，可以廣泛應用。

關鍵詞：AT89C51單片機;555芯片;LCD屏;RLC檢測

引言

電阻、電感、電容是最常見的元器件，也是應用最廣泛的元器件，因此，對它們的參數值的測量，變得尤為重要。測量電阻、電容和電感的方法有很多，這些方法都有一定的實用價值，但是由于電子科技的發展和工程技術要求的提高，它們的弊端也越來越明顯，對此，提出一種基于單片機的智能RLC檢測儀，測量方法更便捷、測量結果更準確。

測量阻抗參數常用的方法有伏安法、電橋法、諧振法這三種。伏安法測量雖簡便，但誤差大，電橋法是利用電橋平衡的原理，該方法測量精度高，測量范圍寬，但需手動調節，速度慢，諧振法的測量方法是利用LC串聯電路和并聯電路的諧振特性，該方法測試精度有限制。經過權衡采用諧振法。

一、系統的總體設計

本系統以單片機為核心，用555芯片，以及電阻、電容相連組成振蕩電路，測量電阻和電容，利用電容電感組成LC振蕩電路，測量電感，均輸出矩形波。然后把所得的波形送給單片機，通過單片機的定時/計數功能計算矩形波的頻率，再通過公式算出電阻、電感、電容的參數值，并送顯示器顯示。

（一）系統

該系統由晶振電路、復位電路、51單片機（中央處理單元）、555芯片、LC振蕩電路、液晶顯示等模塊組成。如圖1所示。

二、系統硬件設計

（一）中央處理模塊

該模塊是本設計的核心，其需要對555芯片和振蕩器電路得到的矩形波進行處理，并將處理結果送給LCD1602顯示器。我們采用的是80C51系列中的AT89C51，該芯片具有功能強大，操作方便，開發早，價格便宜等優點。

（二）測量模塊

555是由兩個比較器（C1和C2）、一個RS觸發器以及一個三極管開關電路（TD）構成。電阻測量計算方法：

電容測量計算方法：

三、系統軟件設計

本設計中，采用的是AT89C51單片機為控制核心。主程序中，會涉及到按鍵的選擇，頻率的計數，將頻率轉換成所要求參數，以及將計算的參數送至LCD屏顯示。主程序流程圖如圖所示：

四、實驗結果

該設計方案選取的測量方案比較合理，選用的數字化測量方式精度高，結果可靠，速度快，數字顯示也簡明直觀。同時，通過頻率將阻抗與單片機連接，便于測量，計算，另外，555芯片是常見的元器件，采取的測量電路也是其基本的電路，電路圖比較簡單，容易掌握，可利用的資料多，便于開發，而且測量電路相對來說穩定，不易受外界影響，可穩定的輸出矩形波，實現設計要求。經過合理的硬件設計和程序調試后，可以在屏上顯示一定范圍的電阻電容電感值。

但該方案仍存在不足，較低和較高的電感測量值相對偏差較大，電容測量范圍有限。由于555是根據電源的精度和外圍阻容元件的精度來決定輸出頻率精度的，如果外圍精度很高且溫度變化不大，那么555的精度是足夠的，但是以目前的情況來看，部分電容值有5%以上的偏差，這就直接導致了測量電路的精確性較低，同樣555定時器不能產生頻率很低的信號，也會導致測量范圍小。此外，所有的測量電路必須保證起振，振蕩電路需穩定，為減小該誤差，我們可以多次測量，對數據擬合，將補償值加上，從而對數據進行修正。

五、結論

該款RLC測量儀可以實現阻抗測量的功能。實驗表明該系統操作方便，精度較高，可廣泛應用。對該系統還可以有更進一步的思考，可以采用運行速度更快，性能更好的32單片機，還可以實現電阻，電容，電感的分檔測量，隨時換擋等功能。

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本文為省級創新訓練項目，項目名稱智能RLC檢測儀，項目編號201910379015

作者單位：宿州學院