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)過理論分析和實驗研究,，采用正交采樣算法，并由單片機(jī)控制實現(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
此測量儀硬件設(shè)計思路如圖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，實現(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
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°的相位差,，因此只需在任一時刻采樣得到交流信號瞬時值V1,，然后相移90°,，再采樣得到瞬時值V2,，就可用V1和V2表示完整的交流信號：V2=V1+jV2,。
軟件程序的設(shè)計思路如圖3所示。
3 實驗結(jié)果
表1給出了該測量儀在測量頻率為100 Hz,，1 kHz,，10 kHz±0.02％三種情況下的測量范圍與測量精度。其中L,，C，R,，Q，D分別表示電感量,、電容量、電阻值,、品質(zhì)因數(shù)、損耗角正切值,。
4 結(jié) 語
本文設(shè)計了一種基于PIC單片機(jī)的RLC智能測量儀,，其主要功能如下：
(1) 能夠智能地識別出待測元件是電容、電感,、還是電阻。
(2) 能精確測量出電容,、電感、電阻的參數(shù)值,。
(3) 可以實現(xiàn)量程電阻的自動轉(zhuǎn)換，無須人工選擇檔位,。
(4) 當(dāng)測量正弦信號的幅度過小時，可以自動實現(xiàn)增益放大，從而不影響精度,。
(5) 對測量儀進(jìn)行擴(kuò)充后還實現(xiàn)了二極管、三極管的測量,。
由此可見，此測量儀具有高度的智能化和集成化,，可精確地對元器件參數(shù)進(jìn)行測量,，這正符合當(dāng)今測量儀器的發(fā)展趨勢,，他將具有廣闊的應(yīng)用前景,。