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一、系统原理与结构
系统框图结构如图1所示。由单片机选择通道,向模拟开关送两位地址信号,取得振荡频率,然后根据所测频率判断是否转换量程,或是把数据进行处理后,送数码管显示相应的参数值。
二、测量Rx的Rc的振荡电路
如图2所示,它是一个由555电路构成的我谐振荡器电路。其振荡周期为:
T=T1+T2=(In2)(R4+2Rx)C8,故此:Rx=1/[(21n2)C8f]-R4/2为使振荡频率保持在10Hz~100kHz频段(单片机计数的高精度范围),需选择合适的C8和R4值,同时要求电阻功耗不能太大。在第一个量程选择:R4=200Ω,C8=0.22μF;第二个量程选择:R4=20Ω,C8=1000pF。这样在第一量程中,Rx=100Ω时(下限)f=16.4kHz。因为RC振荡的稳定度可达10-3,而单牌机频率最多误差一个脉中,所以由单片机测量频率值引起的误差在1%以睛。量程转换原理为:单片机在第一个频率的记录中发现频率过小,即通过继电器转换量程。再测频率,计算出Rx值。在电路中采用了稳定性良好的独石电容,所以被测电阻的精度可达1%。
三、测量Cx的RC振荡电路
测量Cx的RC振荡电路与测量Rx的振荡电路完全一样,若将图2中的R4的Rx换成R1、R2。C8换成Cx,且R1=R2,则f=1/[3(1n2)R1Cx]。两量程中的取值分别为:第一量程R1=R2=510Ω;第二量程:且R1=R2=10Ω。这样取值使电容挡的测量范围很宽。在电路中采用精密的金属膜电阻,其值的变化能够满足1%左右的精度,使得电容的精度也可以做得较高。
四、测量Lx的电容三点式振荡电路
如图3所示,在电容三点式振荡器中,C1、C2分别采用1000pF和2200pF的独石电容,其电容值远远大于晶体管极间电容,所以极间电容可以忽略。根据振荡频率公式,对于10μH的电厂其频率约等于1.92MHz。由于单片机采用6MHZ晶振,最快只能计几百kHz的频率,因为在测电感这一挡时,只能用分频器分频后送单片计数。电路的稳定性主要取决于电容,在此电路中采用性能较好的独石电容,这样使得电路的误差精度可以保持在5%以内。
五、单片机对R.C.L振荡频率的处理
由电路原理可知,仪表的精度只与校准用的电阻、电容、电感和精度成比例。而与所用的电阻、电容的标称值精度比例无关。因为L=K/f2,只需用标准电感L测出频度f,就可以求得常数K,而无需
知道C原来的精度值。单片机每次计算出频率值后先判断量程是否正确,然后通过浮点计算求出相应的参数。浮点运算采用二十四位,三个字节的长度,第一字节最高位数符,低七位为阶码,第二字节和第三字节为尾数。因此采用这种计算方法后计数误差降低到最低限度。
系统框图结构如图1所示。由单片机选择通道,向模拟开关送两位地址信号,取得振荡频率,然后根据所测频率判断是否转换量程,或是把数据进行处理后,送数码管显示相应的参数值。
二、测量Rx的Rc的振荡电路
如图2所示,它是一个由555电路构成的我谐振荡器电路。其振荡周期为:
T=T1+T2=(In2)(R4+2Rx)C8,故此:Rx=1/[(21n2)C8f]-R4/2为使振荡频率保持在10Hz~100kHz频段(单片机计数的高精度范围),需选择合适的C8和R4值,同时要求电阻功耗不能太大。在第一个量程选择:R4=200Ω,C8=0.22μF;第二个量程选择:R4=20Ω,C8=1000pF。这样在第一量程中,Rx=100Ω时(下限)f=16.4kHz。因为RC振荡的稳定度可达10-3,而单牌机频率最多误差一个脉中,所以由单片机测量频率值引起的误差在1%以睛。量程转换原理为:单片机在第一个频率的记录中发现频率过小,即通过继电器转换量程。再测频率,计算出Rx值。在电路中采用了稳定性良好的独石电容,所以被测电阻的精度可达1%。
三、测量Cx的RC振荡电路
测量Cx的RC振荡电路与测量Rx的振荡电路完全一样,若将图2中的R4的Rx换成R1、R2。C8换成Cx,且R1=R2,则f=1/[3(1n2)R1Cx]。两量程中的取值分别为:第一量程R1=R2=510Ω;第二量程:且R1=R2=10Ω。这样取值使电容挡的测量范围很宽。在电路中采用精密的金属膜电阻,其值的变化能够满足1%左右的精度,使得电容的精度也可以做得较高。
四、测量Lx的电容三点式振荡电路
如图3所示,在电容三点式振荡器中,C1、C2分别采用1000pF和2200pF的独石电容,其电容值远远大于晶体管极间电容,所以极间电容可以忽略。根据振荡频率公式,对于10μH的电厂其频率约等于1.92MHz。由于单片机采用6MHZ晶振,最快只能计几百kHz的频率,因为在测电感这一挡时,只能用分频器分频后送单片计数。电路的稳定性主要取决于电容,在此电路中采用性能较好的独石电容,这样使得电路的误差精度可以保持在5%以内。
五、单片机对R.C.L振荡频率的处理
由电路原理可知,仪表的精度只与校准用的电阻、电容、电感和精度成比例。而与所用的电阻、电容的标称值精度比例无关。因为L=K/f2,只需用标准电感L测出频度f,就可以求得常数K,而无需
知道C原来的精度值。单片机每次计算出频率值后先判断量程是否正确,然后通过浮点计算求出相应的参数。浮点运算采用二十四位,三个字节的长度,第一字节最高位数符,低七位为阶码,第二字节和第三字节为尾数。因此采用这种计算方法后计数误差降低到最低限度。