智能RLC检测仪

邓淑蓉 祝悦 李大一

摘要：随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，对于电子测量技术的要求也越来越高。电阻、电容、电感是最基础的元器件，它们的测量就十分关键。采用AT89C51单片机，555芯片，LCD显示等模块设计的RLC测量仪，可以实现电阻，电容，电感的测量。经研究，该系统数字化测量的准确度高，速度快，直观方便，可以广泛应用。

关键词：AT89C51单片机;555芯片;LCD屏;RLC检测

引言

电阻、电感、电容是最常见的元器件，也是应用最广泛的元器件，因此，对它们的参数值的测量，变得尤为重要。测量电阻、电容和电感的方法有很多，这些方法都有一定的实用价值，但是由于电子科技的发展和工程技术要求的提高，它们的弊端也越来越明显，对此，提出一种基于单片机的智能RLC检测仪，测量方法更便捷、测量结果更准确。

测量阻抗参数常用的方法有伏安法、电桥法、谐振法这三种。伏安法测量虽简便，但误差大，电桥法是利用电桥平衡的原理，该方法测量精度高，测量范围宽，但需手动调节，速度慢，谐振法的测量方法是利用LC串联电路和并联电路的谐振特性，该方法测试精度有限制。经过权衡采用谐振法。

一、系统的总体设计

本系统以单片机为核心，用555芯片，以及电阻、电容相连组成振荡电路，测量电阻和电容，利用电容电感组成LC振荡电路，测量电感，均输出矩形波。然后把所得的波形送给单片机，通过单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。

（一）系统

该系统由晶振电路、复位电路、51单片机（中央处理单元）、555芯片、LC振荡电路、液晶显示等模块组成。如图1所示。

二、系统硬件设计

（一）中央处理模块

该模块是本设计的核心，其需要对555芯片和振荡器电路得到的矩形波进行处理，并将处理结果送给LCD1602显示器。我们采用的是80C51系列中的AT89C51，该芯片具有功能强大，操作方便，开发早，价格便宜等优点。

（二）测量模块

555是由两个比较器（C1和C2）、一个RS触发器以及一个三极管开关电路（TD）构成。电阻测量计算方法：

电容测量计算方法：

三、系统软件设计

本设计中，采用的是AT89C51单片机为控制核心。主程序中，会涉及到按键的选择，频率的计数，将频率转换成所要求参数，以及将计算的参数送至LCD屏显示。主程序流程图如图所示：

四、实验结果

该设计方案选取的测量方案比较合理，选用的数字化测量方式精度高，结果可靠，速度快，数字显示也简明直观。同时，通过频率将阻抗与单片机连接，便于测量，计算，另外，555芯片是常见的元器件，采取的测量电路也是其基本的电路，电路图比较简单，容易掌握，可利用的资料多，便于开发，而且测量电路相对来说稳定，不易受外界影响，可稳定的输出矩形波，实现设计要求。经过合理的硬件设计和程序调试后，可以在屏上显示一定范围的电阻电容电感值。

但该方案仍存在不足，较低和较高的电感测量值相对偏差较大，电容测量范围有限。由于555是根据电源的精度和外围阻容元件的精度来决定输出频率精度的，如果外围精度很高且温度变化不大，那么555的精度是足够的，但是以目前的情况来看，部分电容值有5%以上的偏差，这就直接导致了测量电路的精确性较低，同样555定时器不能产生频率很低的信号，也会导致测量范围小。此外，所有的测量电路必须保证起振，振荡电路需稳定，为减小该误差，我们可以多次测量，对数据拟合，将补偿值加上，从而对数据进行修正。

五、结论

该款RLC测量仪可以实现阻抗测量的功能。实验表明该系统操作方便，精度较高，可广泛应用。对该系统还可以有更进一步的思考，可以采用运行速度更快，性能更好的32单片机，还可以实现电阻，电容，电感的分档测量，随时换挡等功能。

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本文为省级创新训练项目，项目名称智能RLC检测仪，项目编号201910379015

作者单位：宿州学院