电阻电容电感测试仪.pdf

简易电阻、电容、电感测试仪

1.1基本设计要求

(1)测量周长：电阻100Ω～1MΩ；；电容100pf～10000pf；电感为100μh～10mh。

(2)测量精度：5%。

(3)做4位数码管显示，显示测量值。

原理框图

1.2设计要求发挥作用

(1)扩大测量范围；

(2)提高测量精度；

(3)量程自动转换。

本系统采用555多谐振荡器电路将电阻、电容参数转换为频率，电感通过电容的三

点振荡转换为频率，使模拟量近似转换为数字量，频率f为数字量单片机可轻松处理，

测量精度高，易于实现自动化。而且，由单片机组成的应用系统具有很高的可靠性。

系统扩展和灵活的系统配置。什么样的应用系统容易构建，应用系统的软硬件利用率

高。单片机可编程，硬件的功能描述完全可以用软件实现，设计时间短，成本低，可

靠性高。综上所述，将振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更加简单

可行，节约了成本。因此，本设计基于单片机。

关键词:单片机,555多谐振荡器电路,电容三点振荡

一、系统演示

1.电阻测试方案演示

方案一：电阻分压法。

图1.1

结构如图1.1所示。待测电阻Rx和参考电阻R串联在电路中。由于电阻分压的

影响，当串联在电路中的电阻Rx的阻值不同时，Rx两端的压降也不同。Rx可以通

过测量Vx获得。

RVR(VCCV)

XXX

这个方案的原理很简单。理论上，只要参考电阻准确，您就可以测量任何电阻。

但在实际应用中，由于AD的分辨率有限，当待测电阻非常大或非常小时，很难测量

Rx上的压降Vx，从而缩小了测量范围。为了提高测量范围和精度，需要分阶段测试

电阻，提高AD的分辨率。这无疑会增加系统的复杂性和成本。

选项2：桥接法。

图1.2

结构如图1.2所示。

Rx=R2*R3/R1

电桥法又称零位指示法。它采用归零电路作为测量指标，工作频率较宽，能在很

大程度上消除或减弱系统误差的影响，精度高。但是为了保证电桥的平衡，信号源的

电压和频率要稳定，特别是波形失真要小，增加了硬件电路的难度。

方案3：555RC多谐振荡器。

使用RC和555定时器组成的多谐振荡器电路，可以通过测量输出振荡频率得到

阻值。如果电阻值固定，该方案的硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可得

到合适的频率范围，再由单片机处理。

总体上，本设计采用第三种方案，采用低成本的NE555构建RC多谐振荡器电路。

电路简单可行，单片机易于控制。

2.电容测量方案演示

方案一：利用RC充电原理，根据电路原理，电容充电的时间常数τ=RC。通过选择

合适的参考电容，可以通过测量充电到固定电压所需的时间来测量相应的电阻值。在

这种方案下，测量大电容是准确的，但是当电容很小的时候，电容可以在很短的时间

内充满电，即充电时间短，所以很难准确测量。

方案二：利用RC和555定时器组成的多谐振荡器电路，通过测量输出振荡频率即可

得到电容值。如果电阻值固定，该方案的硬件电路实现简单，可以测量很宽的电容范

围，更能满足课题的要求。

总体上，本设计采用第二种方案，采用低成本的NE555构建RC多谐振荡器电路。电

路简单可行，单片机易于控制。

3.电感量测方案演示

方案一：采用平衡电桥法测量电感。被测电感与已知标准电阻电容组成电桥，通

过单片机控制调整电阻参数，使电桥平衡。这时，电感可以从电阻和电桥的固有频率

得到。该方案可以准确测量电容和电阻，但电路复杂，实现难度大。

方案二：由LC和三极管组成三点振荡电路，通过测量输出频率来测量电感值。

该方案成本低，输出波形为正弦波。波形整形后送单片机测量其频率，转换成电感值。

综合来看，本设计采用第二种方案，电路简单，性价比高。

二、理论分析计算

1.电阻测量分析计算

根据题目要求，如图2.1所示，采用555多谐振电路将电阻转换成相应的频率信号

值。考虑到单片机对频率的敏感性，具体