RLC测量电路设计摘要: 仪器的发展趋势是向着智能化,智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。

RLC 测量仪是一种以单片机为基础的自动测量电阻R、电感L、电容C等参数的智能元件参数测量仪器。

本课题研究的内容是基于单片机RLC测量仪。

测量原理采用的是伏安法，伏安法又可分为固定轴法和自由轴法。

由于固定轴法对硬件的要求很高而且存在同向误差，故本课题采用自由轴法测量。

课题的研究分为硬件电路设计和软件程序编制两个部分。

在硬件方面，我们采用单片机控制电路；软件方面，我们采用汇编语言控制。

关键字：RLC测量, 电阻R, 电感L, 电容C.Abstract: With the developing of instrument science, instruments are getting more intelligent. Intelligent instrument is an important branch of instrument science and a keen edge of researching. RLC elemental meter is a kind of intelligent instrument used to measure elemental parameter such as resistance R, inductance L, capacity C and so on. In this paper, we made a virtual RLC elemental meter based on MCS. The paper includes two parts, one is the designing of hardware circuit ，the other is the programming .We used of MCS to control in the designing of hardware; And we used of advanced language to control in the software.Key words: RLC elemental meter, Resistance R, Inductance L, Capacity C.目录第一章. 绪论1.1 RLC测量定义1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用1.3 RLC测量仪器的发展和现状第二章．单片机概述2.1 什么叫单片机2.2 单片机的特点2.3 单片机的发展第三章．单片机的硬件基础3.1 8051单片机内部逻辑结构3.2 8051单片机的封装与信号引脚3.3 单片机的内部存储器第四章．RLC测量电路设计4.1 RLC测量系统的总体系统4.2 局部电路分析4.3 相关的子程序第一章. 绪论1.1 RLC测量定义RLC测量是控制电路将电阻、电感和电容的值转换成不同频率的电信号，所得的电信号再通过控制电路处理,经过显示器件将其表示出来，成为模拟信号，所得的模拟信号即为电阻、电感和电容的实际值的大小。

1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用基于单片机测量系统的RLC测量仪与传统的RLC测量仪相比，具有智能性高，人机界面友好、操作方便，体积更小、功能强大、便于携带等特点。

该测量系统应用于电阻、电感和电容的测量，其测量范围：R：1Ω~1MΩ，L：1mH~1000mH，C：1000pF~1000uF，可以被广泛应用于电子工业生产所需的元器件参数的测量。

1.3 RLC测量仪器的发展和现状RLC元件参数测量仪器是用于测量集中参数电阻R、电感L、电容C和品质因数Q等的测量仪器。

随着集成电路和微机的普及和发展，元件参数测量仪取得了很大的发展。

国内微机化仪器和具有智能化的仪器已有产品出售，但大多属于低档产品，其功能单一、体积较大、精度不高。

国外公司如惠普已生产出先进的RLC测试仪器产品，其功能、精度和可靠性均已达到很高的水平，但其价格十分昂贵。

目前，随着集成电路技术和单片机技术的发展，仪器的发展已趋向小型化和智能化。

而且采用单片机技术构成的电子系统可以获得传统通用集成电路所无法比拟的优越性：1．缩小体积、减轻重量、降低功耗；2．提高可靠性。

用单片机进行系统集成后，外部连线减少，因而可靠性明显提高；3．有利于获得高性能系统。

不同的测量任务对测试系统有不同的要求，一种单片机控制测试系统不可能覆盖整个社会对测量的需求。

当今单片机已完全进入科研、企业生产，而基于单片机控制的RLC元件参数测量仪器在过内尚不多见。

市场上多为台式机，体积大、价格高。

这就为一种体积小、性价比合理的仪器—基于单片机控制的RLC元件参数测量仪器提供了很大的市场潜力。

第二章单片机概述2.1 什么叫单片机所谓单片机就是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM/EPROM）、定时器/计数器和一些输入/输出（I/O）接口电路集成在一块芯片上的微型计算机，又可称之为微控制器（Microcontroller）。

2.2 单片机的特点单片机的共有特点：①控制功能强；②体积小；③功耗小；④成本低。

由于上述优越性能，单片机已在工业工程领域得到广泛应用。

特别是，随着数字技术的发展，它在很大程度上改变了传统的设计方法，在软件和扩展接口支持下，单片机可以代替以往由模拟和数字电路实现的系统,可使原来许多电路设计问题转化为程序设计问题。

2.3 单片机的发展过程单片机的发展非常迅速。

70年代中期，Intel公司推出8位单片机MCS-48系列，80年代初又推出高档8位单片机MCS-51系列。

这之后，Intel公司于1983年推出MCS-51系列单片机，使单片机的发展进入了一个新阶段。

MCS-51单片机采用MOS的工艺技术，将12万只以上的晶体管制作在一块约4cm2的集成电路芯片上，构成一种高性能的8位单片微型计算机。

它包括如下一些部件：一个中央处理器CPU、片内随机数据存储器（RAM）、定时器/计数器、数字型I/O接口、全双工串行通行接口、监视跟踪定时器（W ATCH DOG）、高速输入/输出（I/O）、中断控制逻辑电路、脉宽调制器（PWM）以及时钟信号发生器与反偏压发生器等。

第三章单片机的硬件基础3.1 8051单片机的内部逻辑结构Intel公司推出的8051单片机，典型产品包括8051、8031、8052、8032、8751、8752、8951和8952，其中最为实用的是8051。

单片机的内部逻辑结构如下图（3.1）所示：图（3.1）1．中央处理器CPU中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）,是单片机的核心，用于完成运算和控制操作。

中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。

（1）运算电路运算电路是单片机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。

图（3.1）中的算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit）、累加器（ACC）、B寄存器、程序状态字和两个暂寄存器等都属于运算电路。

运算电路以ALU为核心，基本的算术运算和逻辑运算均在其中进行，包括加、减、乘、除、增量、减量、十进制调整、比较等逻辑运算，“与”、“或”、“异或”等逻辑运算，左、右移位和半字节交换等操作。

操作结果的状态由程序状态字（PSW）保存。

（2）控制电路控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。

图（3.1）的程序计数器（PC）、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时控制电路以及振荡电路等均属于控制电路。

单片机执行程序就是在控制电路的控制下进行的。

首先从程序寄存器中读出指令，送指令寄存器保存；然后送指令译码器进行译码，译码结果送定时控制电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号；再送到系统的各个部件去控制相应的操作。

这就是执行一条指令的全过程，而执行程序就是不断重复这一过程。

2. 内部数据存储器内部数据存储器包括RAM（128×8）和RAM地址寄存器，用于存放可读/写的数据。

实际上8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128个单元为专用寄存器，能作为普通RAM 存储器供用户使用的只是前128个单元。

因此，通常所说的内部数据存储器是指前128个单元，简称“内部RAM”。

3. 内部程序存储器内部程序存储器包括ROM（4K×8）和程序地址寄存器等。

8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始数据，因此，称之为程序存储器，简称“内部ROM”。

4. 定时/计数器由于控制应用的需要，8051共有两个16位的定时器/计数器，用定时器/计数器0和定时器/计数器1表示，用于实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。

5. 并行I/O口8051共有4个8位并行I/O（P0、P1、P2、P3）。

以实现数据的并行输入/输出。

6. 串行口8051单片机有一个全双工串行口，以实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。

该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位器使用。

7. 中断控制电路8051单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。

它共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。

全部中断分为高级和低级共两个优先级别。

8. 时钟电路8051芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。

时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。

9. 位处理器单片机主要用于控制，需要有较强的位处理能力，因此，位处理器是它的必要组成部分，有些书中也把位处理器称为布尔处理器。

10. 内部总线上述这些部件通过总线连接起来，才能构成一个完整的计算机系统。

芯片内的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的。

总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

3.2 8051单片机的封装与信号引脚1. 芯片封装形式8051有40引脚双列直插式DIP（Dual In Line Package）和44引脚方形扁平式QFP（Quad Flat Package）共两种封装形式。

其中双列直插式封装芯片的引脚排列及芯片逻辑符号参见图（3.2）图（3.2）2. 芯片引脚介绍● 输入/输出口线P0.0～P0.7 P0口8位双向口线P1.0～P1.7 P1口8位双向口线P2.0～P2.7 P2口8位双向口线P3.0～P3.7 P3口8位双向口线● 地址锁存控制信号ALE在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址在和数据的时分传送。

此外由于ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此，可以为外部时钟或外部定时脉冲使用。

●外部程序存储器读选通信号在外部ROM时低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。