基于AT91R40008微处理器的软件定时器设计.doc

基于AT89C52单片机控制的简易RLC测试仪
本文所设计的系统是基于AT89C52单片机控制的简易RLC测试仪。
为了充分利用单片机的运算和控制功能,方便的实现测量。把参数R、L、C转换成频率信号f,然后用单片机计数后再运算求出R、L、C的值,并送显示。转换的原理分别是RC振荡电路和电容三点式振荡电路。
为了比较准确的测试而频率的计数则是利用等精度数字频率计完成。然后再将结果送单片机运算,并在LED显示器上显示所测得的数值。
通过一系列的系统调试,本测试仪到达了测试标准。经过测试,
第1章:绪论
电路参数R,L,C
电路参数—电阻、电容和电感是电路的三种基本参数,也是描述网络和系统的重要参数,广泛应用于科学研究、教学实验、工农业生产、通信、医疗及军事等领域中。例如在强电系统中,输电线路中的传输线,电气设备中继电器、变压器、发电机等,都是用阻抗参数R、L、C来描述的。人们通过测试阻抗参数可以判定设备的好坏,是否存在故障隐患。在弱电系统中,电路参数元件的好坏、量值的大小直接影响所设计的线路板的正常工作和可靠性。所以对它们的测试具有重要的意义。
电路参数的测量方法
电路参数的测量通常是把被测参数通过转换电路变成直流电压或频率后进行测量。
1. 传统的RLC参数测量的方法种类很多,例如:对电阻的测量常用欧姆表直接测量,也可以使用对电阻施加一个电压,利用模拟电表和电流表测量得到电阻两端的电压值和流过电阻的电流值。然后利用欧姆定理计算出电阻值;而对电感或电容的测试常采用测量阻抗角和负阻抗,然后用数学公式计算出电阻和电抗的参数。也可以采用过度过程法测出时间常数,由于电路中使用已知的固定电阻,所以可以通过计算,得出电抗参数。在要求测试准确度高的地方常采用交流电桥通过调整已知参数使得电桥达到平衡,读出电感或电容值。上述方法,简单明了,测试也有一定的准确度;但必须采用手工操作,费时费力且测量精度带有一定的人为因素。
2. 在上世纪70年代后,由于数字电子技术的发展,出现了数字式的RLC测试仪。这种方法
通常是把被测参数通过转换电路变成直流电压或频率后进行测量。例如:(1) 电阻的测量可采用如图1-1所示的比例运算放大器转换电路,将电阻值变为直流电压输出,然后经过AD转换,测得电阻值。
图1-1比例运算器法欧姆转换器
图中UN为基准电压源,RN为标准电阻,R2为被测电阻为了减小测量误差,可采用四探针法接线。当测量大电阻时,采用可采用积分运算器法。
(2)电容测量可采用恒流法,用恒流法测量电容的原理图以及波形如图1-2所示。恒流源I对电容C充电,经过T时间后充电电荷Q=I•T,此时电容两端的电压U=Q/C,显然只要IT已知,测出电压U便可按C=I•T/U计算出的电容值。恒流源向C充电,同时时标脉冲CP经与门进入计数器。当Uc值大于UR时,比较器输出零电平,停止计数。测量结果与电容值成正比。
图1-2 用恒流法测量电容的原理和工作波形图
即
(3) 时间常数法测量电感
一般电感含有线圈电阻R和寄生电容C0,通常C0很小,在工频情况下可以忽略。所以际电感可以视为一纯电感L和电阻R的串联,其时间常数
τ=L/R,测量电感的原理图如图1-3所示。

(a) (b)
图1-3 时间常数法测量电感的基本原理
在t=0时合上开关,电感i中电流将按指数曲线上升,其最大值为I。从图(b)中可看出,在开始阶段变化曲线和t=0时刻的切线基本重合。令I’<<I,I’与i交点的横坐标为ΔT,从图中可知:
即
只要先测出电感线圈的直流电阻,并已知Us便可计算出I,或者保证每次测量回路的直流电阻相等,使得到的I为定值,则由测定的ΔT即可求得τ,从而算出L=τR。
:第一,数字化与集成化模块化趋势。便携式仪器越来越多,使用者要求集成化、微型化,无论高档还是低档仪器,数字化越来越普及。随着微电子技术的发展,数字电路的成本越来越低。第二,智能化趋势。具有很强的自校准、自诊断、自补偿和存储、计算、报表输出功能。例如,虚拟仪器,利用计算机软件虚拟传统仪器的功能,一台电子仪器,可测量多种参数,具有多种用途。第三,网络化趋势。来控制和使用电子仪器,可以工程技术人员远在千里之外仍能遥控仪器和获取结果。总之,电子测量仪器向着精度更高,可靠性更好,以及成本更低,便于使用的方向发展。随之电子技术的飞速发展,对于被测的RLC参量,可以通过参数转换器变换成电压、电流或时间来进行测量。
《基于振荡的单片机电阻、电容和电感测试仪》具体要求如下:
:
(1)电阻: 100W-1MW。
(2)电容: 100pF-10000 pF。
(3)电感: