电阻、电容测试仪设计论述

李读润(长春理工大学光电工程学院 吉林 长春 136501)

1 系统方案

本系统主要由STC89C52单片机最小系统、电阻测量电路、电容测量电路、12864显示屏、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1．1电阻测量的论证与选择

方案一:利用串联分压原理的方案

根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。测量待测电阻Rx和已知电阻R0上的电压，记为Ux和U0．:555

方案二 利用 构成单稳态的方案

根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值。

得 Rx=6．124*10^6*x^( －0．9784) －483．7

上述两种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度低，方案二精度高，准确性好可，以比较符合要求。

综合以上两种方案，选择方案二。

1．2电容测量的论证与选择

方案一:利用串联分压原理的方案。

通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值，再经过公式换算得到电容的值。原理同电阻测量的方案一

方案二:利用555构成单稳态原理的方案。

根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电容值。

若 R1=R2，得 Cx=8．956*10^5*x^( －0．9799) －56．92

上述两种方案从对测量精度要求而言，方案二的测量精度差，相比较而言，方案二的准确性好，还是比较符合要求的，

综合以上两种方案，选择方案二。

1．3控制系统的论证与选择。

方案一:STC89C52最小系统:STC89C52的最小系统是我们设计的核心。我们采用52单片机的原因是其具有低功耗、高性能的优点下载程序方便，操作简单，易于上手。

2 系统理论分析与计算

2．1 核心元件的分析。

NE555的介绍:555集成电路又称555定时器或555时基电路，他除了具有作定时延时控制的功能外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲震荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。他工作可靠、使用方便、价格低廉，普及程度很高。

2．2系统理论计算。

MATLAB线路拟合:在前期的准备过程中我们录入大量不同电阻电容的标准值，频率值，真实值。并将其保存到一个数据的Excel表格中充当数据库。准备就绪后我们利用MATLAB软件进行线性拟合，利用应用程序当中的Cueve Fitting功能求出指数拟合参数，当单片机采样到一个频率时可以通过y=a*x^b+c求出电阻值。从而完成电阻测量。

3 电路与程序设计

3．1电源。电源采用电池供电，用4节1．5V电池一共6V但是单片机的正常工作电压在5V左右所以我们利用一个大功率的的二极管。利用0．7V压降，使6V降到5V左右，保证单片夹的正常工作。

3．2程序的设计。

程序设计思路:开始后先将LED，定时器初始化，判断电阻电容档位，采集频率，将频率带入到拟合方程中，最后求到测量的电阻电容值。

4 测试方案与测试结果

4．1 测试方案

(1)硬件测试。

我们通过台式万用表检测电路，无虚焊，短路，短路现象。硬件电路完好。

(2)软件仿真测试。

(3)硬件软件联调。

4．2测试条件与仪器

测试条件:检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。

测试仪器:高精度的数字毫伏表，数字示波器，数字万用表，指针式万用表，信号发生器，台式电源。

(1)测试结果(数据)

真值100 200 300 390 510 680 810 1000测量值 100．33 201．758 306．41 394．77 509．2 680．41 809．66 988．18真值1500 2000 3000 6000 10000 20000 30000 62000测量值 1493．73 1970 2953．7 6220 10110 19934 30312 61956真值 100000 20000 30000 620000 1000000 2200000 5100000 6200000测量值 100079 197540 296210 624050 991550 2203400 5056500 6287100真值8200000 10000000测量值9630000 9727000真值100 510 1000 4700 10000测量值100．29 512．38 1008．3 4707．34 10009．3

(2)测试分析与结论

根据上述测试数据，计算测量精度，由此可以得出以下结论:

(1)随机测量100Ω～1MΩ范围内电阻2只，测量精度:±5%。

(2)随机测量100pF～10000pF范围内电容2只，测量精度:±5%。

(3)随机测量1MΩ～10MΩ范围内电阻2只，测量精度:±1。

综上所述，本设计达到设计要求。