中心議題：

• 探究電容電感測試儀的設計
• 分析振蕩電路原理
• 分析分頻電路原理

解決方案：

• 振蕩電路采用LC振蕩電路
• 分頻電路采用74LS393數字分頻芯片

1 測量原理

采用LC振蕩器的振蕩原理，LC振蕩器選擇L或是C參數為固定值。通過LC的組合，振蕩器起振，當測量電容時電感固定，測量電感時電容固定。通過LC振蕩器的頻率計算公式
其中，，可以計算出待測的電容或電感數值。

2 電路工作原理

2．1 電路框圖設計

如圖1所示。框圖包括輸入切換部分

、振蕩部分
、分頻部分
、單片機部分
、顯示部分和鍵盤部分。此係統由STC89C51danpianjizuoweikongzhihexin
，shuruqiehuanbufencaiyongshuangdaoshuangzhijidianqiwanchengdaicedianronghuodiangandexianluqiehuan，zhendangdianlugongzuozaifangdaxiezhenzhuangtai，pinlvyougaopinguan9018的集電極輸出
，由於頻率較高，所以需經過信號分頻，再者由於輸出的電壓幅度大，此處無需再加一級驅動，以74LS393數字分頻芯片，把分頻端級聯實現100分頻
，最終信號進入單片機

，由單片機計算出頻率，經過算法設計
，實現未知電容或電感參數的測定。圖1給出了係統的總體框架圖。 2．2 輸入切換電路

輸入切換電路使用雙刀雙擲繼電器實現
，主要負責電容和電感的輸入切換，當連接上電容時係統通過繼電器K2，如圖2所示。連接單片機，K2 的固定端直接連接單片機的引腳IO3和IO4
，常開節點連接待測電容或電感的引腳兩端，並且初始設置兩個引腳一個為邏輯高電平5 V
，一個為邏輯低電平0 V，當給K2通電，固定端和常閉端連接
，由於IO3和IO4分別為5 V和0 V。電容對直流是開路

，所以IO3和IO4電平維持原來的狀態。若為電感，由於電感對直流相當於導線，那麼5 V的IO會被0 V的拉低。兩個IO都為0 V。由此得出沒有短路在一起時，單片機判斷為電容，從而選擇測量電容的方法，此時通過單片機對IO1腳的設置把另一個雙刀雙擲開關K1
，開關撥到上，上為與電容C2並聯，如圖2所示。而短路在一起時，單片機判斷為電感，單片機選擇測量電感的方法，此時通過單片機對IO1腳的設置把另一個雙刀雙擲開關K1開關撥到下，即與電感L並聯。 [page]
2．3 振蕩電路原理

振蕩電路采用LC振蕩電路，振蕩的頻率由L和C確定。振蕩管采用9018，Rb1和Rb2為基極偏置
，Rc為限流電阻
，電容C1、C2和電感L構成正反饋選頻網絡，反饋信號取自電容C2兩端。該電路也稱為電容3點式振蕩電路。輸入信號和反饋信號同相。在測量過程中，當測量電感時
，輸入電路自動把待測電感Lx並聯到L的兩端。當測量電容時，輸入電路自動把要測量的電容Cx並聯到C1的兩端。

2．4 分頻電路原理

分頻電路采用74LS393數字分頻芯片，分頻端級聯實現100分頻，高頻管9018的集電極輸出振蕩信號

，之後把振蕩器輸出的信號100分頻
，頻率將降到單片機測量的範圍之內。

2．5 單片機實現電容和電感的計算

當(dang)把(ba)待(dai)測(ce)的(de)電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)感(gan)接(jie)入(ru)時(shi)，係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)進(jin)行(xing)判(pan)斷(duan)，根(gen)據(ju)判(pan)斷(duan)結(jie)果(guo)確(que)定(ding)算(suan)法(fa)。當(dang)判(pan)斷(duan)到(dao)是(shi)電(dian)容(rong)時(shi)，係(xi)統(tong)計(ji)入(ru)電(dian)容(rong)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)式(shi)
，電(dian)容(rong)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)式(shi)采(cai)用(yong)公(gong)式(shi) 根據測量得到頻率和已知的L和C2
，從而計算出Cx的值。當判斷為電感時，係統進入電感的計算方式，電感的計算方式采用公式 根據測量到的頻率和已知的C1、C2
、L計算出Lx的值。

3 算法設計

係xi統tong上shang電dian初chu始shi化hua並bing且qie清qing屏ping
，單dan片pian機ji初chu始shi化hua完wan成cheng後hou，進jin入ru鍵jian盤pan掃sao描miao程cheng序xu
，當dang要yao進jin行xing電dian容rong或huo電dian感gan測ce量liang時shi
，選xuan擇ze測ce量liang按an鍵jian，係xi統tong進jin行xing自zi動dong判pan斷duan並bing進jin行xing電dian容rong或huo電dian感gan的de測ce量liang。當dang判pan斷duan為wei電dian容rong時shi，係xi統tong選xuan擇ze電dian容rong的de計ji算suan方fang法fa。當dang判pan斷duan為wei電dian感gan時shi
，係xi統tong選xuan擇ze電dian感gan的de計ji算suan方fang法fa。計ji算suan完wan成cheng後hou在zai液ye晶jing屏ping上shang顯xian示shi測ce量liang結jie果guo。下xia麵mian是shi具ju體ti的de程cheng序xu流liu程cheng圖tu，如ru圖tu3所示。