电阻电容电感测试仪报告.pdf

编号: 中南民族大学第五届大学生电子设计竞赛 C : C : CC题:: 简易电阻、电容和电感测试仪 指导老师：尹建新 参赛学生： 陈福林 张 健 王 娟 系 院： 电子信息工程学院 专 业： 电子信息工程 2012 年5 月 简易电阻、电容和电感测试仪 简易电阻、电容和电感测试仪 简简易易电电阻阻、、电电容容和和电电感感测测试试仪仪 摘要：本系统以低功耗MSP430F149 单片机为控制核心，以键盘和12864 液晶屏为人机交 换界面。采用DDS信号发生器产生1Vpp的正弦信号，通过单片机控制实现输出频率可调。用 Howland 电流泵产生交流恒流源，流过负载（电阻、电容、电感）时产生压降，用 MSP430F149 单片机自带的数模转换芯片 AD对真有效值转换芯片转换后的电压进行采 样，根据欧姆定律可求出待测元件的阻抗大小，从而求得待测元件的值。 关键词： RCL测量 DDS技术(AD9850) MSP430F149 Howland 恒流源 AD637 111 设计任务与要求1 1.1基本要求 （1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）测量精度：±5% 。 （3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示 所 测 元件的类型和单位。也可用液晶显示屏显示。 1.2发挥部分 （1）扩大电阻、电容或电感的其中一种的测量范围：测量上限或者下限扩10倍。 （2）提高测量精度，电阻、电容或者电感其中一种的测量精度提高到1%。 （3）测量量程自动转换。 2 方案比较与论证 方案一：谐振法。将待测L/C/R接入振荡电路中，通过测量RC或LC振荡频率来计算L/C/R值。 将被测元器件参数转换成频率后，频率易于实现高精度测量。但此方案在振荡频率 低于1MHz时，很难保证频率稳定度，故测量误差比较大。 方案二：电压法。通过AD9850芯片和Howland 电流泵产生交流恒流源，交流恒流源流过 待测电阻和待测电感，待测元件两端产生与待测量呈线性关系的电压值。在待测电 容两端加交流电压，产生的电流流过与电容串联的取样电阻产生与电容量呈线性关 系的电压值。根据欧姆定律求得待测元件的大小。方案框图如下图（1） AD9850 芯片 频率可调的正弦信号 Howland 电流泵 恒流源 待测元件 电压降 求真有效值 数模转换芯片AD 压降有效值 求得待测 芯片AD637 元件大小 图（1） 方案框图 我们选择方案二，因为方案二电路结构简单，测电阻电感和电容都统一在一个主电路中， 电路可靠性高、成本低。硬件档位少，因为电流值大小可以通过切换输入信号的频率来改变， 输入信号由AD9850产生，其频率可以由单片机控制。 3 系统硬件组成 硬件设计主要分为六部分：第一部分是主控制模块,采用低功耗的 MSP430F149微处理器对 整个系统进行控制、运算和处理，同时其自带12位数模转换芯片AD。当AD的基准电压为2.5V 时,其精度达到0.06%。第二部分是 DDS(AD9850芯片)产生正弦波信号模块，通过单片机可以 实现频率由1~100kHz(实际需要的范围)连续变化的正弦波信号，频率稳定、失真小。第三部 分是电阻电容电感测量电路模块。第四部分利用AD637芯片进行有效值转换模块，使其工作 在精度为1%的情况下，第五部分是4*4独立键盘和12864液晶显示模块。第六部分是继电器开 关模块。采用模块化电路有益于调试电路和资源重复利用。系统硬件总体框图如下图（2）：