基于PIC單片機(jī)控制的RLC智能測量儀

　　在使用電子元器件時，首先需要了解其參數(shù)，這就要求能夠?qū)υ骷膮?shù)進(jìn)行精確測量。采用傳統(tǒng)的儀表進(jìn)行測量時，首先要從電路板上焊開器件，再根據(jù)元件的類型，手動選擇量程檔位進(jìn)行測量，這樣不僅麻煩而且破壞了電路板的美觀。經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，采用正交采樣算法，并由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)在線測量、智能識別、量程自動轉(zhuǎn)換等多種功能，可大大提高測量儀的測量速度和精度，擴(kuò)大測量范圍。因此這種RLC測量儀既可改善系統(tǒng)測量的性能，又保持了印刷電路的美觀，較傳統(tǒng)的測量儀還具有高度的智能化和功能的集成化，在未來的應(yīng)用中將具有廣闊的前景。

　　1 硬件電路設(shè)計(jì)

　　此測量儀硬件設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

　　由于PIC單片機(jī)只能正確采集0～5 V之間的電壓，而輸入的信號是正弦波信號，因此在將此正弦信號送入單片機(jī)之前需對其進(jìn)行電位提升，使整個正弦信號任意時刻的電位均大于或等于0。另外本測量儀具有量程自動轉(zhuǎn)換和增益自動可控的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電路如圖2所示。

　　圖2中U1(CD4051)是一個單刀八擲的模擬開關(guān)，用以完成量程電阻擋位的轉(zhuǎn)換;U2(CD4052)是一個雙刀四擲的模擬開關(guān)，用來選擇待測元件或基準(zhǔn)電阻信號;U3，U4，U5，U6共同組成一個增益可以控制的儀用差分式放大電路，其中U5(CD4052)是用來切換增益倍數(shù)的;U8(74LS273)是一個鎖存器，用于將由單片機(jī)發(fā)出的控制信號鎖存并傳輸給U1，U2，U5實(shí)現(xiàn)程控;由于U1，U2，U5開關(guān)切換的驅(qū)動電壓要求達(dá)到5 V以上，而單片機(jī)的高電平僅為3～5 V，達(dá)不到驅(qū)動電壓，所以要采用一個集電極開路的驅(qū)動器(74LS07)才能實(shí)現(xiàn)由單片機(jī)控制的開關(guān)切換(R13，R14，R15，R16，R17為74LS07輸出端的上拉電阻)。

　　這樣通過程序控制單片機(jī)與74LS273相接端口的高低電位，就可以控制模擬開關(guān)選擇不同的通道，從而實(shí)現(xiàn)自動的量程檔位轉(zhuǎn)換和增益控制。

　　2 軟件程序設(shè)計(jì)

　　本測量儀的測量原理是以正交采樣為基礎(chǔ)。首先選用頻率恒定的正弦信號作為標(biāo)準(zhǔn)測量信號，然后用待測元件和基準(zhǔn)電阻串聯(lián)對測量信號進(jìn)行分壓，最后由單片機(jī)分別對待測元件和基準(zhǔn)電阻分壓后所得的信號進(jìn)行正交采樣處理。

　　由于流過電容或電感的電流與其兩端的電壓存在90