基于单片机的智能RLC测试仪

孙会楠++丁文飞++邢彦辰

摘 要：文章主要论述了基于AT89S52单片机的智能RLC测试仪的设计，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路将R、L、C转换成频率信号f，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，设备在对得到的各类参数值进行处理和分析后，便将其显示出来了。该测试仪充分利用了单片机的硬件资源，简洁而高效运行的软件设计思想，实现RLC参数的自动测量和显示。系统结构紧揍、操作方便，且测量精度高、响应快、测量范围宽。

关键词：单片机 频率法 RC振荡电路 LC电容三点式 RLC测试仪

中图分类号：TH77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0071-01

1 系统的硬件设计

1.1 总体设计思想

在此次设计工作中，我们将R、L、C均转换成了频率信号f，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，在对数据进行分析和处理后，在数码管上就可以显示出相应的参数值，从而实现量程的自动转换。

在此项设计工作中，我们选用的单片机是AT89S52，此类单片机具有丰富的时基信号和I/O口，这样通过其丰富的I/O口置高低电平就可以实现量程的转换了，因为借助于外部的时钟源就是可以计数单片机的定时器的，而在选择其时钟源时，我们是可以选择电容三点式振荡电路或是556电路产生的频率，同时也得到被测R/C/L的频率。同时经过单片机内部的数据转换，同时送到数码管进行实时显示。

1.2 设计方案

在此设计方案中，系统主要分为控制电路、测量电路和通道选择三个部分，当在测量电路中放入被测元件后，在整形电路和振荡电路中所产生的具有固定频率的矩形波就会被传送到单片机中。之后，单片机会根据相应的通道，将两位地址信号传送给模拟开关，同时得到相应的振荡频率，之后便可以判断是否需要转换量程了，而在单片机中也可以对数据进行分析和处理，同样也能得到各类参数值，再送至数码管进行实时显示。测量不同属性的元件必须事先在电路上按下相应的键盘，才会转到相应的电路。

该设计的硬件系统由测RX的RC振荡电路、测CX的RC振荡电路、测LX的电容三点式振荡电路和按键及数码管显示电路四个部分组成。

1.3 测量电阻的电路模块

图1为一个多谐振动电路，其是由556时基电路构成的，采用这一电路我们便能够测出电阻在200 Ω～200 kΩ范围内的量程，首先我们应计算出其振荡的周期，公式

（1）

在此公式中，t1是输出高电平的时间，t2是输出低电平的时间，那么

（2）

为了使振荡频率保持在10～100 kHz这一段单片机计数的高精度范围内，需选择合适的C和R的值。第一个量程选择R=200 Ω，C=0.22 μF，第二个量程选择R=200 kΩ，C=1000 pF。

第一个量程中，Rx=200 Ω时

第二个量程中，Rx =200 kΩ时

通常情况下，RC振荡的稳定度都可以达到10-3，那么即使单片机在测定频率时出现了误差，其误差也最多是一个脉冲，因此，在我们采用单片机测定频率的过程中，其出现误差的概率是小于1%的。

在此设计电路中，由于CD4066的内阻我们是无法准确的掌握的，因此，我们采用了可调电位器，在开始测量工作之前，应先校准可调电位器。在其JP2插接口上放上标准的电阻并且不断的调节电位器，那么标称阻值就会显示在数码管上。之后在进行此类测量工作时，我们就可以直接测量电阻了，借助于P1.0（TR1）、P1.1（TR2）口，并且采取相应的软件编程的方法，对CD4066的改变进行有效的控制，从而实现量程的转换（见图1）。

2 软件系统的总体设计

在系统即将开始工作时，应先将系统初始化，在LED上应显示为00000000。在系统初始化工作完成后，应先判断是否有按键需要按下。举例来说，在我们测量电阻时，在经过RC振荡电路便会将电阻转换为频率f，按照测量电阻的公式进行计算，并且采用单片机的软件编程程序，便可以计算出其电阻值并将其显示在数码管上。当量程不足够时，为保证测量工作的有序进行，单片机便会自动转换为大量程。

电容、电感以及电阻它们都是在转换完成频率后，才能够准确的计算出其值，所以，此次设计工作的软件核心就是对周期和频率的测量工作，并且设计的精度会受到其精度的影响。通过单片机的计数和计时功能，便可以准确的计算出相应的周期和频率。

3 结语

在对此系统的硬件和软件进行设计后，我们所制作的为一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪，能够充分的满足设计题目的要求，以比较简单的硬件系统实现了单片机对电阻、电容、电感的测量，验证了将目标参数转换为频率参量，并利用单片机内部转换将测量值显示到数码管上。本文的研究具有一定的理论和实用价值。

参考文献

[1] 周宝国.虚拟仪器技术的RCL测试仪[J].黑龙江科技学院学报，2009（4）.endprint

摘 要：文章主要论述了基于AT89S52单片机的智能RLC测试仪的设计，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路将R、L、C转换成频率信号f，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，设备在对得到的各类参数值进行处理和分析后，便将其显示出来了。该测试仪充分利用了单片机的硬件资源，简洁而高效运行的软件设计思想，实现RLC参数的自动测量和显示。系统结构紧揍、操作方便，且测量精度高、响应快、测量范围宽。

关键词：单片机 频率法 RC振荡电路 LC电容三点式 RLC测试仪

中图分类号：TH77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0071-01

1 系统的硬件设计

1.1 总体设计思想

在此次设计工作中，我们将R、L、C均转换成了频率信号f，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，在对数据进行分析和处理后，在数码管上就可以显示出相应的参数值，从而实现量程的自动转换。

在此项设计工作中，我们选用的单片机是AT89S52，此类单片机具有丰富的时基信号和I/O口，这样通过其丰富的I/O口置高低电平就可以实现量程的转换了，因为借助于外部的时钟源就是可以计数单片机的定时器的，而在选择其时钟源时，我们是可以选择电容三点式振荡电路或是556电路产生的频率，同时也得到被测R/C/L的频率。同时经过单片机内部的数据转换，同时送到数码管进行实时显示。

1.2 设计方案

在此设计方案中，系统主要分为控制电路、测量电路和通道选择三个部分，当在测量电路中放入被测元件后，在整形电路和振荡电路中所产生的具有固定频率的矩形波就会被传送到单片机中。之后，单片机会根据相应的通道，将两位地址信号传送给模拟开关，同时得到相应的振荡频率，之后便可以判断是否需要转换量程了，而在单片机中也可以对数据进行分析和处理，同样也能得到各类参数值，再送至数码管进行实时显示。测量不同属性的元件必须事先在电路上按下相应的键盘，才会转到相应的电路。

该设计的硬件系统由测RX的RC振荡电路、测CX的RC振荡电路、测LX的电容三点式振荡电路和按键及数码管显示电路四个部分组成。

1.3 测量电阻的电路模块

图1为一个多谐振动电路，其是由556时基电路构成的，采用这一电路我们便能够测出电阻在200 Ω～200 kΩ范围内的量程，首先我们应计算出其振荡的周期，公式

（1）

在此公式中，t1是输出高电平的时间，t2是输出低电平的时间，那么

（2）

为了使振荡频率保持在10～100 kHz这一段单片机计数的高精度范围内，需选择合适的C和R的值。第一个量程选择R=200 Ω，C=0.22 μF，第二个量程选择R=200 kΩ，C=1000 pF。

第一个量程中，Rx=200 Ω时

第二个量程中，Rx =200 kΩ时

通常情况下，RC振荡的稳定度都可以达到10-3，那么即使单片机在测定频率时出现了误差，其误差也最多是一个脉冲，因此，在我们采用单片机测定频率的过程中，其出现误差的概率是小于1%的。

在此设计电路中，由于CD4066的内阻我们是无法准确的掌握的，因此，我们采用了可调电位器，在开始测量工作之前，应先校准可调电位器。在其JP2插接口上放上标准的电阻并且不断的调节电位器，那么标称阻值就会显示在数码管上。之后在进行此类测量工作时，我们就可以直接测量电阻了，借助于P1.0（TR1）、P1.1（TR2）口，并且采取相应的软件编程的方法，对CD4066的改变进行有效的控制，从而实现量程的转换（见图1）。

2 软件系统的总体设计

在系统即将开始工作时，应先将系统初始化，在LED上应显示为00000000。在系统初始化工作完成后，应先判断是否有按键需要按下。举例来说，在我们测量电阻时，在经过RC振荡电路便会将电阻转换为频率f，按照测量电阻的公式进行计算，并且采用单片机的软件编程程序，便可以计算出其电阻值并将其显示在数码管上。当量程不足够时，为保证测量工作的有序进行，单片机便会自动转换为大量程。

电容、电感以及电阻它们都是在转换完成频率后，才能够准确的计算出其值，所以，此次设计工作的软件核心就是对周期和频率的测量工作，并且设计的精度会受到其精度的影响。通过单片机的计数和计时功能，便可以准确的计算出相应的周期和频率。

3 结语

在对此系统的硬件和软件进行设计后，我们所制作的为一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪，能够充分的满足设计题目的要求，以比较简单的硬件系统实现了单片机对电阻、电容、电感的测量，验证了将目标参数转换为频率参量，并利用单片机内部转换将测量值显示到数码管上。本文的研究具有一定的理论和实用价值。

参考文献

[1] 周宝国.虚拟仪器技术的RCL测试仪[J].黑龙江科技学院学报，2009（4）.endprint

摘 要：文章主要论述了基于AT89S52单片机的智能RLC测试仪的设计，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路将R、L、C转换成频率信号f，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，设备在对得到的各类参数值进行处理和分析后，便将其显示出来了。该测试仪充分利用了单片机的硬件资源，简洁而高效运行的软件设计思想，实现RLC参数的自动测量和显示。系统结构紧揍、操作方便，且测量精度高、响应快、测量范围宽。

关键词：单片机 频率法 RC振荡电路 LC电容三点式 RLC测试仪

中图分类号：TH77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0071-01

1 系统的硬件设计

1.1 总体设计思想

在此次设计工作中，我们将R、L、C均转换成了频率信号f，主要原理是用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路，被测频率通过单片机的计数就能得到，之后便可以算出各类参数值，在对数据进行分析和处理后，在数码管上就可以显示出相应的参数值，从而实现量程的自动转换。

在此项设计工作中，我们选用的单片机是AT89S52，此类单片机具有丰富的时基信号和I/O口，这样通过其丰富的I/O口置高低电平就可以实现量程的转换了，因为借助于外部的时钟源就是可以计数单片机的定时器的，而在选择其时钟源时，我们是可以选择电容三点式振荡电路或是556电路产生的频率，同时也得到被测R/C/L的频率。同时经过单片机内部的数据转换，同时送到数码管进行实时显示。

1.2 设计方案

在此设计方案中，系统主要分为控制电路、测量电路和通道选择三个部分，当在测量电路中放入被测元件后，在整形电路和振荡电路中所产生的具有固定频率的矩形波就会被传送到单片机中。之后，单片机会根据相应的通道，将两位地址信号传送给模拟开关，同时得到相应的振荡频率，之后便可以判断是否需要转换量程了，而在单片机中也可以对数据进行分析和处理，同样也能得到各类参数值，再送至数码管进行实时显示。测量不同属性的元件必须事先在电路上按下相应的键盘，才会转到相应的电路。

该设计的硬件系统由测RX的RC振荡电路、测CX的RC振荡电路、测LX的电容三点式振荡电路和按键及数码管显示电路四个部分组成。

1.3 测量电阻的电路模块

图1为一个多谐振动电路，其是由556时基电路构成的，采用这一电路我们便能够测出电阻在200 Ω～200 kΩ范围内的量程，首先我们应计算出其振荡的周期，公式

（1）

在此公式中，t1是输出高电平的时间，t2是输出低电平的时间，那么

（2）

为了使振荡频率保持在10～100 kHz这一段单片机计数的高精度范围内，需选择合适的C和R的值。第一个量程选择R=200 Ω，C=0.22 μF，第二个量程选择R=200 kΩ，C=1000 pF。

第一个量程中，Rx=200 Ω时

第二个量程中，Rx =200 kΩ时

通常情况下，RC振荡的稳定度都可以达到10-3，那么即使单片机在测定频率时出现了误差，其误差也最多是一个脉冲，因此，在我们采用单片机测定频率的过程中，其出现误差的概率是小于1%的。

在此设计电路中，由于CD4066的内阻我们是无法准确的掌握的，因此，我们采用了可调电位器，在开始测量工作之前，应先校准可调电位器。在其JP2插接口上放上标准的电阻并且不断的调节电位器，那么标称阻值就会显示在数码管上。之后在进行此类测量工作时，我们就可以直接测量电阻了，借助于P1.0（TR1）、P1.1（TR2）口，并且采取相应的软件编程的方法，对CD4066的改变进行有效的控制，从而实现量程的转换（见图1）。

2 软件系统的总体设计

在系统即将开始工作时，应先将系统初始化，在LED上应显示为00000000。在系统初始化工作完成后，应先判断是否有按键需要按下。举例来说，在我们测量电阻时，在经过RC振荡电路便会将电阻转换为频率f，按照测量电阻的公式进行计算，并且采用单片机的软件编程程序，便可以计算出其电阻值并将其显示在数码管上。当量程不足够时，为保证测量工作的有序进行，单片机便会自动转换为大量程。

电容、电感以及电阻它们都是在转换完成频率后，才能够准确的计算出其值，所以，此次设计工作的软件核心就是对周期和频率的测量工作，并且设计的精度会受到其精度的影响。通过单片机的计数和计时功能，便可以准确的计算出相应的周期和频率。

3 结语

在对此系统的硬件和软件进行设计后，我们所制作的为一台数字显示的电阻器、电容器和电感器参数测试仪，能够充分的满足设计题目的要求，以比较简单的硬件系统实现了单片机对电阻、电容、电感的测量，验证了将目标参数转换为频率参量，并利用单片机内部转换将测量值显示到数码管上。本文的研究具有一定的理论和实用价值。

参考文献

[1] 周宝国.虚拟仪器技术的RCL测试仪[J].黑龙江科技学院学报，2009（4）.endprint