基于51单片机和555定时器的电阻电感电容测量装置设计

系统总体介绍

        电阻、电感和电容是一个电路中的常用的电子器件，对其相应值的测量方法也有许多，例如说对于电阻的测量，可以用恒流源电路，恒压源电路等方法来测量，对于电容的测量，可以采用积分电路，振荡电路等方法来测量。这里介绍本测量装置的测量方法，对于电阻和电容的测量，本装置采用的是555定时器组成的多谐振荡器来测量，通过测量振荡的频率来换算出相应的电阻值和电容值；对于电感的测量，本装置采用是三点式电容振荡器的电路进行测量，同样也是测量振荡的频率来换算出相应的电感值。本测量装置的系统框图如下图所示，其工作过程大概是这样：选择器CD4052对三路的振荡信号进行选择，由MCU（STC89C52）控制选择接收哪一路的信号，由LED指示灯显示是接收哪一路信号，并利用内部的计时器计算振荡频率，然后换算成相应的值显示在LCD1602液晶显示屏上。

电感测量原理

        用于电感测量的电路其主要原理是类似于电容三点式振荡器的原理，其具体电路图如下图所示。设待测电感为L，输出的振荡频率为

C=

后面还接有一个共基极放大电路用于增大输出信号的负载能力，保证输出信号能够被单片机MCU检测到。由上述振荡频率的公式可以推导出电感的计算公式为L=

电阻和电容测量原理

    ​    ​用于电阻和电容测量的电路其基本原理是基于555定时器的多谐振荡器，通过测量多谐振荡器输出振荡信号的频率来换算出相应的电阻和电容的值。其具体的电路如下图所示。多谐振荡器利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。选用555定时器用作多谐振荡器主要是因为555定时器成本低，工作稳定可靠。由555多谐振荡器输出振荡频率为

即推导出电阻的计算公式为

同理推导出电容的计算公式为C=

MCU的选择和控制系统的组成结构

    ​    ​本测量装置采用STC89C52作为MCU主控部分，其拥有两个定时/计数器T0和T1，且具有两个外部中断，采用DIP40封装方式，具有4*8个I/O引脚，足够满足测量装置的需求。其具体的电路图如下图所示。最右边的选择器CD4052对三路的振荡信号进行选择，由MCU（STC89C52）控制选择接收哪一路的信号，由最左边的LED指示灯显示是接收哪一路信号，并利用内部的计时器计算振荡频率，然后换算成相应的值显示在LCD1602液晶显示屏上。STC89C52内置16位的计数器和定时器，首先设置T0处于定时器中断模式，每隔2ms触发一次中断，500次中断后就是1s的时间，设置T1处于16位计数器模式，计算1s时间内有多少个脉冲，由于16位计数器最大的计数值位65536次，可以使T1每次溢出时记一次数，溢出多少次就记多少次，等到T0定时器1s时间结束后，用65536乘以溢出的次数然后再加上T1计数器中高8位TH1和低8位TL1的值即是总的脉冲次数，总的脉冲次数也可以称作是振荡信号的频率f。

结语：

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