MSP430单片机数字化RCL（电阻电容电感）测量仪设计+程序

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摘要:R,L,C是电气设计中最常用的电子元器件，对它们大小的测量有重要意义。本系统是以MSP430单片机作为控制核心，由555组成的多谐振荡电路实现对电阻和电容的测量，而采用电容三点式振荡电路实现对电感的测量。利用控制继电器智能切换电阻、电容测量的档位，使测量仪测量精度满足指标要求。为使单片机精确测量待测频率，在电感测量模块中先进行整形和分频，然后测量，以提高测量精度。本文设计的系统具有电路简单，成本低，操作简单等,实验测试结果表明其在测量范围内误差小，具有一定的实用价值。55448

毕业论文关键词：MSP430单片机，555振荡电路，三点式

Abstract:R, L, C is the most common electronic components in electrical design,and there is important significance to their measure. The system is based on MSP430 chip as the core of control,multi-harmonic oscillation circuit composed of 555 can bring about the measurement of resistance and capacitance,and the use of three-point capacitance oscillator circuit can achieve the inductance measurements.The application of control relay switch the measurement gear of the resistance and capacitance intelligently, thus the measurement accuracy can meet the required targets.In order that the MSP430 chip measure the testing frequency accurately,first shaping and piding the frequency in the inductance measurement module and then measuring, so that the measurement can be improved. The system has lots of advantages,for instance,simple circuit, low cost, simple operation and so on. The experimental results show that the error in the measurement range is small while it has a certain practical value.

Key words：MSP430 chip,555 resonance swings circuit,SanDianShi

摘要 4

Abstract 5

1.引言 6

2.测量原理及总系统结构 6

3.系统硬件电路设计的分析与计算 6

3.1 电阻测量电路的设计 6

3.2 电容测量电路的设计 8

3.3 电感测量电路的设计 9

4. 系统程序设计 12

4.1 程序设计总流程图 12

4.2 MSP430单片机简介 13

4.3 频率测量方案 13

4.4 继电器设计 14

4.5 按键电路设计 16

4.6 LCD液晶显示设计 16

5. 系统测试与结果分析 17

5.1 测量使用的仪器设备 18

5.2 测量方法 18

5.3 测试数据 18

5.4 测试结果分析 19

结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

1.引言

R,L,C是电气设计中最常用的电子元器件，对它们大小的测量有重要意义。日前，测量参数R、L、C的种类有很多，他们采用的方法也是不尽相同。研究不难发现，这些不同的方法都有其独特的优点，也都具有一定的实用性，但是伴随着现代工程技术要求的不断提高，这些传统的方法所具有的短板和弊端也就越加的明显。电阻的测量比较有代表性方法有三种，如伏安法，电阻分压法，RC和555定时器组成的多谐振荡电路。伏安法分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和电阻两端的电压，根据公式R=U/I求得电阻。这种测量方法虽然电路简单，但要同时测出两个模拟量，不易实现自动化，而电压表与电流表都存在内阻，测量误差大，精度不高。电阻分压法,将待测电阻Rx和基准电阻R串联在电路中,由于电阻分压的作用，当串联到电路上的电阻Rx的值不同时其Rx上分的压降也不同。通过测量上Vx便可由公式求得。该方案原理简单，理论上只要参考电阻精确，就可以测量任何阻值的电阻，但实际上由于AD的分辨率有限，当待测电阻很大或是很小时就很难测出Rx上的压降Vx，从而使测量范围缩小，要提高测量范围和精度就需要对电阻分档测试和提高AD的分辨率。这无疑会增加系统的复杂性和成本,所以也不可行。RC和555定时器组成的多谐振荡电路。很多仪表都是把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。基于此思路，我们把电阻阻值转换成频率信号，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，同时输出波形为TTL电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换，即可直接供数字电路处理，这种处理一方面便于使仪表实现智能化，另一方面也避免了由指针读数引起的误差。综合比较，基于对精度要求较高，并从测量时操作的简便程度考虑，本设计采用方案三，用RC和555定时器组成的多谐振荡电路来实现要求。同样电容利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，完全满足题目的要求。同时输出波形为TTL电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换。即可直接输入单片机处理。电感的测量采用LC配合三极管组成三点式振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量,该方案成本低，其输出波形为正弦波，需要将其波形整形后交给处理器处理。