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电阻、电容、电感测试仪设计方案与系统的原理框图

助工
2018-04-12 11:20:26    评分

电阻、电容、电感测试仪设计方案比较

  电阻、电容、电感测试仪的设计可用多种方案完成,例如利用模拟电路,电阻可用比例运算器法和积分运算器法,电容可用恒流法和比较法,电感可用时间常数发和同步分离法等、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前对各种方案进行了比较:

1)利用纯模拟电路
  虽然避免了编程的麻烦,但电路复杂,所用器件较多,灵活性差,测量精度低,现在已较少使用。
2)可编程逻辑控制器(PLC)  
  应用广泛,它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快,体积小,可靠性和精度都较好,在设计中可采用PLC对硬件进行控制,但是用PLC实现价格相对昂贵,因而成本过高。    
3)采用CPLD或FPGA实现
  应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言,实现电阻,电容,电感测试仪的设计,利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真,并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中,完成系统的控制作用。但相对而言规模大,结构复杂。
4)利用振荡电路与单片机结合
  利用555多谐振荡电路将电阻,电容参数转化为频率,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率,这样就能够把模拟量近似的转换为数字量,而频率f是单片机很容易处理的数字量,一方面测量精度高,另一方面便于使仪表实现自动化,而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成各种规模的应用系统,且应用系统有较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性,硬件的功能描述可完全在软件上实现,而且设计时间短,成本低,可靠性高。

  综上所述,利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行,节约成本。所以,本次设计选定以单片机为核心来进行。

系统的原理框图

  本设计中,考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性
  高等特点,拟采用MCS - 51系列的单片机为核心来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。系统分四大部分:测量电路、控制电路、通道选择和显示电路。通过P1.3和P1.4向模拟开关送两位地址信号,取得相应的振荡频率,然后根据所测频率判断是否转换量程,或者是把数据进行处理后,得出相应的参数值。系统设计框图如图2-1如下所示。


系统设计框图
  框图各部分说明如下:
1)控制部分:本设计以单片机为核心,采用89C51单片机,利用其管脚的特殊功能以及所具备的中断系统,定时/计数器等。液晶显示屏1602。键盘:本设计中有Sr,Sc,SL三个按键,可灵活控制不同测量参数的切换,实现一键测量。
2)通道选择:本设计通过开关选择输入到单片机中,单片机通过信号判断相应显示。
3)测量电路:RC震荡电路是利用555振荡电路实现被测电阻和被测电容频率化。电容三点式振荡电路是利用电容三点式振荡电路实现被测电感参数频率化。



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