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摘 要

在日常生活生产应用中，常常需要测定电阻、电容、电感的大小,所以设计一款简便实用的RLC参数测试仪具有一定的实用意义。本设计以此为背景设计了一款RLC参数测量仪^[1]，该系统以STC89C51单片机为控制核心，利用振荡电路原理设计了测试电路，将电阻、电容、电感的参数转换为对应的频率信号，并通过STC89C51单片机对频率信号进行测量，从而实现了RLC参数的自动测量和显示。本系统软件部分使用C语言^[2]编写，主要包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块、电感测试模块和测量类型选择模块等模块。经过测试，本系统总体上达到了对电阻、电容、电感的测试要求，其所测参数也基本满足设计要求，具有较好的使用价值。

关键词：RLC测量仪,STC89C51单片机,振荡电路

Abstract： In the daily production and application, it is often necessary to determine the size of resistance, capacitance and inductance, so the design of a simple and practical RLC tester has a certain practical significance. Based on this background, this paper designs a RLC measuring instrument. The system takes STC89C51 as the control core and uses oscillation circuit principle to design the testing circuit. The parameters of resistor, capacitor and inductance are converted to corresponding frequencies. The frequency signal is measured by STC89C51 to realize the automatic measurement and display of RLC parameters. The software part of the system is written in C language, including main program module, display module, resistance test module, capacitance test module, inductance test module and measurement type selection module. After testing, the system generally meets the test requirements of resistance, capacitance and inductance, and the measured parameters also basically meet the design requirements, which has good use value.

Key Words: RLC Measuring Instrument, STC89C51 Single Chip Microcomputer, Oscillating Circuit

目 录

1 前言 4

1.1 设计的背景及意义 4

1.2 国内外发展状况 4

2 电阻、电容、电感测试原理 5

2.1 电阻测量原理 5

2.2 电容测量原理 6

2.3 电感测量原理 6

2.4 测量方案的确定 7

3 系统硬件设计 8

3.1 系统硬件方案设计 8

3.2 单片机系统设计 9

3.3 电阻测量电路设计 11

3.4 电容测量电路设计 15

3.5 电感测量电路设计 16

3.6 多路选择开关电路设计 17

3.7 显示电路设计 18

3.8 按键电路设计 19

4 系统的软件设 20

4.1 主程序设计 20

4.2按键子程序设计 20

4.3 定时中断子程序设计 21

4.4 显示子程序设计 22

5 系统调试与测试 23

5.1 系统软件调试 23

5.2 系统测试 23

结 论 26

参 考 文 献 27

致 谢 28

附 录 29

附录一　系统原理图 29

附录二　源程序 30

1 前言

1.1 设计的背景及意义

现代科学技术飞速发展，电子产业遍布国内外。无论是在生活中还是在高科技领域中，我们都能看见电子元器件的身影，电子元器件几乎涉及了所有现代领域，包括军事，航天航空，现代工农业等等。随着电子元器件应用的深入，其参数的测量也变得越来越重要。对于电子元器件而言，最基本的元件当属电阻、电容和电感。目前我们所使用过的RLC参数测试仪最典型的代表就是万用表，但是万用表在使用过程中如果操作不当容易产生误差。而随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，软件技术的高速发展以及电子测量技术在仪器上应用变得越来越广泛，我们发现传统的测量仪在性能上达不到要求。目前，电子测量仪^[3]的结构和功能也发生了质的变化，电子测量仪正向着智能化、数字化的方向发展。电子产品在性能、价格和发展空间上成了使用者考虑的首要因素，尤其是对产品的精密度和稳定度。当今社会，RLC测量仪在性能和结构等方面发展较为成熟，但是在价格和智能方面有待发展，价格便宜、操作简单、智能化的仪表^[4]开发和应用存在巨大的发展空间，因此研制出一种价格便宜、操作简单、功能强大和便于携带的RLC参数测试仪，具有十分重要的意义。

1.2 国内外发展状况

电阻、电容和电感作为最基本的电子元器件出现的同时，其测量仪器也随之产生。随着科技的进步，电子行业的飞速发展，电阻、电容、电感三种电子元器件也在飞速发展，具体体现在它们的材质、耐高温高压和稳定性等方面上。电子元器件的飞速发展，势必也会带动其相关产业的发展，因此用于测量RLC三种元器件的测量方法和仪器也相应的发展起来。然而，相对于国外的RLC测量仪行业，国内的RLC测量仪行业总体发展比较落后。

目前生产RLC测量仪的厂家遍布世界各地，国外的厂家主要有美国的安森美、越捷和赛普拉斯，日本的NEC公司等，其中安森美和NEC公司生产的RLC测量仪性能较好，一般情况下精度可达到0.1%以下，测试频率方法多样，可供使用者自由选择，测量的频率范围可以从十几赫兹到几十兆赫兹。我国生产RLC测量仪的厂家主要有台湾的和硕联合、北京的环旭电子、苏州未来部落和深圳的华强电子世界等。国外的RLC测试仪一般以一手持测试表为主，且体积较小，国内厂家所生产的RLC测试仪以长方形为主，且体积要略大于国外产品，国内RLC测试仪可供用户使用的频率相对于国外产品种类较少，且测试频率的范围一般从几十赫兹到达100kHz，测量精度可达到0.25%，速度与国外测量仪相当。

2 电阻、电容、电感测试原理

2.1 电阻测量原理

2.1.1 伏安法

伏安法是测量电阻最基本的方法，电路如图2-1所示，利用欧姆定律，需要测出流过电阻的电流和电压，根据公式R=U/I求得所测电阻的阻值。图中Rx为待测电阻，电压表V的示数为待测电阻两端电压，电流表A的示数为流过待测电阻的电流。这种测量方法必须同时测出两个模拟量U和I，即要同时测得所测电阻两端的电压和通过所测电阻的电流数据，得到数据之后才能进行计算。与电桥法和谐振法相比，伏安法测电阻原理更为原始，也更为简单，但得出的结果却是远不如前两种方法，此外伏安法也不能实现自动化，整个电路没有很好的应用现代电子技术。

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