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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

传统的测试仪在对电子元件的RCL等参数的测量时，往往需要反复的多次调节才能完成，而且对外部环境因素要求较高，同时技术水平、制作工艺的时代因素导致测试仪具有内部硬件电路复杂、精确度低、携带笨重、操作程序多而复杂等弊端，大大影响测试工作的效率和精度。传统的RCL测试仪主要对电子元件的模拟量进行采集和处理，系统误差受元件工况特性影响较大，而且是静态测试，已不能满足现代高精度动态检测系统发展的要求。而单片机形成智能数字化的RCL(电阻、电容、电感)测试系统已经在智能测量领域中得到广泛的应用。单片机将RCL参数的模拟信号转换为频率数字信号，并采用软件逻辑控制命令，实现了数字化的动态测量，有效取代了传统测试仪的复杂硬件电路，实现了电子元件参数的自动化测量、采集、分析和收集，从而获得可靠性高、精度高动态数字化的RCL数据，对电子线路设计、选型等具有较大的工程实际意义。单片机可以实现编程控制，有较多的输入输出接口，体积小，运算速度快。把单片机用于测量仪表中，可以实现仪表的自动化、智能化、便携化。而且，因为其运算速度快可靠性高，可以提高仪表的测量速度、精确度、和可靠性。随着电子工业的发展，对于RLC等电路参数精确度要求越来越高，对测量仪表有了更高的要求。本次设计作为一种探索，尝试着使用ARM系列单片机连接硬件，结合计数器振荡器以及液晶显示器实现电阻、电容、电感的自动测量，数据处理和显示，实现较高的测量精度，这对RLC测量智能化有较大的意义。

国内外研究现状

R、L、C 在电子设备中是数量最多的元件，随着电子工业的迅猛发展，电子设备已成为生产生活的必需品。在电子设备开发中需要精确测量RLC等电路参数，因此RLC测量仪表得到了广泛的应用，随着集成电路技术的发展，测量仪表逐渐趋向于小型化和智能化。目前国内外已有很多厂家做出了RLC测试仪,国外的厂家主要有台湾固伟、日本日置、美国的安杰伦、惠普和福禄克等,其中以安杰伦和福禄克做得更为出色,它们的产品体积小，基本精度可达到0.1%,测试频率的范围可以从十几赫兹到达几十兆赫兹并且有多种测试频率可供选择,测试速度也很快。国内的厂家主要有上海仪器仪表研究所、重庆茂丰工贸、苏州协锐电子和常州同惠电子等。国内厂家所生产的RLC测试仪体积相比国外厂家要大一些,外形多为一长方体,而国外的多为一手持测试表;测试频率的范围一般从几十赫兹到达100kHz且可供选择的频率种类也相对少些,基本精度可达到0.25%,测试速度与国外仪器相当。综合国内外情况,我们可以看出RLC测试仪有2个发展趋向:一是对各种类型的电子产品进行日常维护、监测,使得其向小型化、便携式、通用化方向发展；二是向连续实时的状态监测和故障诊断系统方向发展，这类系统功能齐全,但耗资较大,一般适用于重要的关键设备。随着电力电子技术的不断发展,数字电路应用领域的不断扩大,以及其在电子测量仪器设备应用上的不断成熟,检测仪器产品智能化、数字化程度越来越高，高性能、低价格、多功能的智能检测仪器的研究备受科学研究者和工程应用人员的广泛关注。

2. 研究的基本内容

本设计的方案是对物理量用间接法进行测量，就是把难测量的量转化为易测量的量再进行测量。本设计是基于arm系列单片机进行智能处理，根据单片机的外接按键控制测量电路的选择，通过 555 定时器构成的rc多谐振荡器产生代表电阻电容大小的方波频率和电容三点式反馈构成的lc振荡电路产生代表电感量的正弦波频率，通过单片机的 i/o 口对高低电平的捕获读出波形频率，使电阻电容电感的测量转化为频率的测量，然后通过单片机对测量结果进行处理并送给lcd1602液晶显示器进行显示，因为频率可以实现高精度测量并且方便单片机处理，数字显示没有仪表指针的误差有提高了准确度，从而满足可靠性，精确度性等。综上,基于单片机的rcl智能检测系统主要包括测量电路(被测功能单元和555振荡电路)、模数信号a/d转换电路、运算控制电路(单片机数据处理单元、智能功能选择按键、可视化显示电路)三部分。arm系列单片机是整个检测系统数据采集、分析运算、逻辑控制、数显通信等功能的核心系统,不仅通过内部检测回路完成对r、c、l测试信号的动态记录和转换,同时还可以将控制功能按键转换成相应的控制命令,驱动内部电路完成对电阻、电容、电感测量回路的智能切换,并通过相应的通信协议与led显示器进行动态显示,有效提高rcl测试数据的精确性和可靠性。

测量电路：rc多谐波振荡电路是进行电阻和电感测量的主要信号转换电路,而电容三点式振荡电路是进行电感测量的主要信号转换电路。当仪器进行相关参数测量时,单片机检测运算系统就会通过命令控制选择相应的振荡电路,并通过模拟信号开关转换成对应的频率信号,经单片机接口输入到单片机内部处理单元中,完成对信号的采样工作,然后经内部频率转换电路形成对应的检测数据结果并以数据脉冲形式经通信通道传输给lcd数显电路实现检测数据的动态显示。

软件由4部分组成:(1)ad模数转换的频率输出程序。(2)rcl模拟信号开关控制测量程序。在rcl检测电路工作时,单片机控制运算系统程序不仅担负着检测电路、测量量程等按键命令的识别与转换,同时还要负责检测数据误差的修正和显示数据信号的传输显示。(3)结合rcl频率信号测量分析运算原理矩阵形成电阻、电容、电感数据检测的计算程序,并由单片机内部dsp数据处理单元根据a / d模数转换所获得的频率信号值动态计算出测量元件的电阻、电感或电容值。(4)液晶显示驱动控制。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案： 基于ARM系列的智能化RCL测量仪是以stm32单片机为核心，根据单片机的外接按键控制测量电路的选择，通过 555 定时器构成的RC多谐振荡器产生代表电阻电容大小的方波频率和电容三点式反馈构成的LC振荡电路产生代表电感量的正弦波频率，通过单片机的 I/O 口对高低电平的捕获读出波形频率，使电阻电容电感的测量转化为频率的测量，然后通过单片机对测量结果进行处理并送给LCD1602液晶显示器进行显示。

进度： 1.开题论证阶段（3月01日-3月15日） 2.需求分析阶段（3月15日-3月30日） 3.进行元器件选型及实物设计（4月5日-4月25日） 4.论文撰写阶段（4月10日-4月30日） 5.论文初审阶段（4月30日-5月10日） 6.论文答辩及实物演示阶段（5月15日-5月20日） 7.提交论文（5月底前）预期效果：2018年11月15日-12月15日：选题及任务需求分析；2019年3月1日-3月31日：开题报告、外文翻译、实物设计； 2019年4月1日-5月1日：实物设计、硬件及软件调试、撰写论文、实物功能演示； 2019年5月1日-5月20日：实物验证、论文答辩阶段、论文审核；

4. 参考文献

[1] 如何正确使用rcl测试仪测量电子元件[j].刘新.计量与测试技术,2006,33(5):12～14.

[2] rcl转换成周期信号测量电路[j]. 吴文全. 电子测量技术. 2005(06)

[3] 简易电容电感测量仪的制作[j]. 纪丽凤,张廷辉. 辽宁师专学报(自然科学版). 2005(04)