CN203894335U - 一种数字电感电容表 - Google Patents

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张新安
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Abstract

一种数字电感电容表，由电感电容/频率转换电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成，其连接关系如附图所示。采用555集成电路设计的多谐振荡电路，将电感和电容的测量转换为对555集成电路输出的方波信号频率的测量，利用AT89C2051单片机进行数据采集和处理，并驱动四位LED数码管显示被测电感或电容的测量值，选用78L05三端固定集成稳压器供电，电感的测量范围为0～20H，电容的测量范围为0～2000μF。其积极效果在于：测量速度快、精度高、功耗低、体积小、功能强、量程宽、读数方便、工作可靠、价格便宜。

Description

一种数字电感电容表
技术领域
本实用新型涉及电子测量仪器技术领域，具体涉及一种数字电感电容表。 
背景技术
在电子产品的设计、生产和维修中，电感和电容的测量十分普遍，电子技术的快速发展，使电感电容表成为了一种不可缺少的电子测量仪器。传统的电感和电容的测量方法有谐振法和电桥法两种，谐振法测量电路简单，速度快，但精度低，电桥法测量精度高，但速度慢。数字电路技术和集成电路技术的快速发展，为电感和电容的数字化测量提供了条件。用单片机制作的数字电感电容表，具有测量精度高、速度快和读数方便等优点，越来越广泛地运用于电子产品的设计、生产和维修时电感和电容的测量。 
发明内容
为解决现有电感电容表的不足，本实用新型公开一种数字电感电容表。该数字电感电容表采用555集成电路设计的多谐振荡电路，将电感和电容的测量转换为对555集成电路输出的方波信号频率的测量，利用AT89C2051单片机进行数据采集和处理，并驱动四位LED数码管显示被测电感或电容的测量值，选用78L05三端固定集成稳压器供电，电感的测量范围为0～20H，电容的测量范围为0～2000μF。 
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型由电感电容/频率转换电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。电感电容/频率转换电路的555集成电路的7脚接转换开关K1-1，2、6脚接转换开关K1-2，3脚接AT89C2051单片机的P3.2端。单片机电路的AT89C2051单片机的P1.0～P1.6端接LED显示电路的笔划驱动a～g端，P1.7端接LED显示电路的DP端，P3.0、P3.1、P3.3、P3.4端分别接LED显示电路的1、2、3、4端，P3.5、P3.7端分别接电感电容/频率转换电路的转换开关K1-1的C端和L端。电源电路的输入端接交流市电，输出端接电感电容/频率转换电路、单片机电路和LED显示电路的电源输入端。电感的测量范围为0～20H，电容的测量范围为0～2000μF。 
本实用新型的积极效果在于：测量速度快、精度高、功耗低、体积小、功能强、量程宽、读数方便、工作可靠、价格便宜。 
附图说明
图1为本实用新型的结构方框图。 
图2为本实用新型的电路原理图。 
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型由电感电容/频率转换电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。电感电容/频率转换电路的555集成电路的7脚接转换开关K1-1，2、6脚接转换开关K1-2，3脚接AT89C2051单片机的P3.2端。单片机电路的AT89C2051单片机的P1.0～P1.6端接LED显示电路的笔划驱动a～g端，P1.7端接LED显示电路的DP端，P3.0、P3.1、P3.3、P3.4端分别接LED显示电路的1、2、3、4端，P3.5、P3.7端分别接电感电容/频率转换电路的转换开关K1-1的C端和L端。电源电路的输入端接交流市电，输出端接电感电容/频率转换电路、单片机电路和LED显示电路的电源输入端。 
如附图2所示。 
电感电容/频率转换电路在测量电感时是由555集成电路，电容C1，电阻RL1、RL2、RL3，二极管D1、转换开关K1和被测电感Lx组成的多谐振荡电路。其振荡频率f L＝0.345RL/Lx 则Lx＝0.345RL/f L。当RL一定时，将电感的测量转换为对555集成电路3脚输出的方波信号频率的测量。经单片机采集f L换算成Lx，并驱动LED显示电路即可显示Lx的测量值。 
电感电容/频率转换电路在测量电容时是由555集成电路，电容C1，电阻RC1、RC2、RC3、R1，转换开关K1和被测电容Cx组成的多谐振荡电路。其振荡频率f C＝1.449/(RC+ 2R1) Cx，则Cx＝1.449/(RC+ 2R1)f C。当RC和R1一定时，将电容的测量转换为对555集成电路3脚输出的方波信号频率的测量。经单片机采集f C换算成Cx，并驱动LED显示电路即可显示Cx的测量值。 
转换开关K1为三刀六掷开关，K1-1和K1-2用于测量电感或测量电容的功能转换，K1-3用于量程转换，测量电感的三个量程为：0～2000μH、0～2000mH、0～20H，测量电容设计的三个量程为：0～2000pF、0～2000nF、0～2000μF。 
单片机电路由AT89C2051单片机，电阻R2，电容C2、C3、C4，晶振X1和按钮开关K2组成。AT89C2051是Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，内含2KB可重复编程Flash存储器和128×8位SRAM，工作频率0～24MHz，工作电压2.6～6V， 15条双口可编程I/O口线，2个16位定时器T0和T1，5个中断源，一个串行口。 
AT89C2051的1脚是复位端，高电平复位。R2、C4和K2组成单片机的复位电路。接通电源时，5V电源给C4充电，因为C4两端的电压不能突变，1脚为高电平，单片机复位，同时C4两端的电压逐渐增加，当C4两端的电压增大到5V时，充电结束，复位脚电压为0，单片机进入正常工作状态。按钮开关K2是手动复位按键，按下K2时，1脚为高电平，单片机进入复位状态，松开K2时，1脚为低电平，单片机退出复位状态。AT89C2051的4脚、5脚内部电路与外部的晶振X1，电容C2、C3组成振荡电路，C2、C3为微调电容。P3.2为输入端，与555集成电路输出端3脚相接。P3.5和P3.7用于测量电感或电容的功能识别。 
LED显示电路由数码管DS1～DS4和电阻R3～R10组成。DS1～DS4采用共阴LED数码管，各位段选线并联，R3～R10为P1.0～P1.7端的上拉电阻。采用动态扫描显示方式，用软件对字形码译码。单片机的P1.0～P1.6端用于数码显示的七段笔划字形码的输出，P1.7端用于数码显示的小数点的输出，P3.0、P3.1、P3.3、P3.4端用于四个数码管的动态扫描位驱动码输出。单片机依次发出段选码和对应位LED数码管的位选码，实现被测电感或电容器测量值的动态扫描显示。 
电源电路由降压变压器T1，二极管D2、D3，滤波电容C5、C6、C7，三端固定集成稳压器78L05组成。可将220V的交流电整流、滤波、稳压得到5V稳定的直流电压，为数字电感电容表供电。 
本实用新型设计的数字电感电容表，电感的测量范围为0～20H，电容的测量范围为0～2000μF，电容测量的各档误差均小于0.5%，电感测量的各档误差均小于1%，整机功耗小于2W，量程宽、精度高、功耗低、速度快、体积小、功能强、读数方便、工作可靠、价格便宜，拥有广阔的市场前景。 

Claims (7)

1.一种数字电感电容表，其特征是：它由电感电容/频率转换电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成；电感电容/频率转换电路的555集成电路的7脚接转换开关K1-1，2、6脚接转换开关K1-2，3脚接AT89C2051单片机的P3.2端；单片机电路的AT89C2051单片机的P1.0～P1.6端接LED显示电路的笔划驱动a～g端，P1.7端接LED显示电路的DP端，P3.0、P3.1、P3.3、P3.4端分别接LED显示电路的1、2、3、4端，P3.5、P3.7端分别接电感电容/频率转换电路的转换开关K1-1的C端和L端；电源电路的输入端接交流市电，输出端接电感电容/频率转换电路、单片机电路和LED显示电路的电源输入端。电感的测量范围为0～20H，电容的测量范围为0～2000μF。
2.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：电感电容/频率转换电路在测量电感时是由555集成电路，电容C1，电阻RL1、RL2、RL3，二极管D1、转换开关K1和被测电感Lx组成的多谐振荡电路。
3.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：电感电容/频率转换电路在测量电容时是由555集成电路，电容C1，电阻RC1、RC2、RC3、R1，转换开关K1和被测电容Cx组成的多谐振荡电路。
4.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：转换开关K1为三刀六掷开关，K1-1和K1-2用于测量电感或测量电容的功能转换，K1-3用于量程转换。
5.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：单片机电路由AT89C2051单片机，电阻R2，电容C2、C3、C4，晶振X1和按钮开关K2组成。
6.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：LED显示电路由数码管DS1～DS4和电阻R3～R10组成，DS1～DS4采用共阴LED数码管，各位段选线并联，采用动态扫描显示方式。
7.根据权利要求1所述的一种数字电感电容表，其特征是：电源电路由降压变压器T1，二极管D2、D3，滤波电容C5、C6、C7，三端固定集成稳压器78L05组成。
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