（一） 項目簡介
本項目利用元器件本身的特性設計測量電路和測量控制程序，在stc89c52為主控電路將實現對常用電阻、小電容、電感、電解電容的測量及顯示。由于單片機體積小、功耗低、控制功能強、且擴展靈活，因此本項目設計的測量儀在stc89c52的計算控制和數據處理下很容易做成攜帶方便，成本低廉，功能多樣，精度較高的電阻電容電感測量儀。
（二） 研究目的
目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件使用量急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來。而電阻電容電感作為常用的元件，經常出現在各種電路中，而且，在電子設計的應用中常常需要測定電阻電容電感的大小。目前，市面上測量電子元器件參數 、 和 的儀表種類較多，方法和缺點也各有不同。一般的測量方法都存在計算復雜、不易實現自動測量而且很難實現智能化等缺點。因此，制作一個可靠、安全、便捷的電阻電容電感測試儀使之能夠簡單有效地測試電阻電容電感具有極大的現實必要性。
（三） 研究內容
本項目將以stc89c52單片機為主控核心，設計一款攜帶方便，成本低廉，功能多樣，精度較高的電阻電容電感測量儀。具體來講：
1) 針對成本高，本項目將設計采用了較少的元器件的儀器，并且?guī)缀蹙鶠槌Ｓ迷骷谱鞴に嚭唵?，以單片機為控制器核心，價格低廉，功能強大，所以成本相對而言就低廉的多，能節(jié)省不少資金。
2) 針對精度低，本項目采用的是以單片機為控制核心，單片機把各功能部件集成在一個芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。單片機具有較多的I/O口，CPU可以直接對I/O進行操作、算術操作、邏輯操作和位操作，所以可以極大的提高測量精度。
3) 針對供電方式單一，本項目采用多種供電方式，現在常用的電阻電容電感測量儀器一般都是單一供電方式，我們采用電池供電，提供通用的usb供電接口，可以用電腦usb接口、手機充電器供電等。
4) 針對不方便攜帶，本項目采用的是以單片機控制為核心，元器件數量較少，并采用了pcb制板工藝，可以使得該儀器體積和重量盡可能的小。
（四） 國、內外研究現狀和發(fā)展動態(tài)
現代電子產品正以前所未有的速度，向著多功能化、體積最小化、功耗最低化的方向發(fā)展。在目前的電子測試領域，電阻、電容、電感的測量已經在測量技術和產品研發(fā)應用中十分廣泛，因此，學術界和科研界引發(fā)了有關電阻電容電感測試研究和開發(fā)的高潮。
國外對于電阻電容電感測量儀器研究的非常多，但大部分都是往智能型方面研究，加上總線技術的迅速崛起，測量系統(tǒng)逐漸向具有雙向通信和智能儀表控制的現場總線控制系統(tǒng)方向發(fā)展且具有自動構成了閉環(huán)工作系統(tǒng)。這種儀器顯然多用于工業(yè)，很少會用來普通電子工程師和學生的日常學習使用。
在我國1997年05月21日中國航空工業(yè)總公司研究出一種電阻電容電感在線測量方法及裝置等電位隔離方法，用于對在線的電阻電容電感元件實行等電位隔離。隨著生產水平和測試技術的提高，測試儀器得到了迅速發(fā)展，近年來我國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。不論是航空和導航系統(tǒng)的設計、調試，或者是自動生產線上的產品測試與控制，發(fā)展自動測試已成為唯一的出路。測試儀器行業(yè)目前已經越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國本土儀器取得了長足的進步，現在誤差為0.1%左右的測試儀器，大部分已經被具有高速度、高精度、多參數、多功能的自動測量儀器所代替。特別是通用電子測量設備研發(fā)方面，與國外先進產品的差距正在快速縮小，特別是模塊化和虛擬技術的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機。
盡管本土測試測量產業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀上說中國開發(fā)測試測量儀器比較落后，有著精度不高，外觀不好，可靠性能差，近年來我國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況得到了很大改觀，測試儀器行業(yè)目前已經越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其近幾年中國本土儀器取得了重大進步，特別是用于通用電子設備的研發(fā)，與國外先進產品的差距越來越小，對國外電子儀器的壟斷造成了一定的沖擊，從中國電子信息產業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測量儀器每年都以超過百分之三十以上的速度在快速增長，在此增長的過程中，無疑催生了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產品。
綜上所述,國內外已有很多人設計了各種各樣簡易型的電阻電容電感測量儀，但這些產品或多或少存在這樣或那樣的缺陷，比如成本高、、精度低、、供電方式單一、攜帶不方便等。對此，本項目將以stc89c52單片機為主控核心，設計一款攜帶方便，成本低廉，功能多樣，精度較高的電阻電容電感測量儀。
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（五） 創(chuàng)新點與項目特色
（1）該儀器基于單片機設計，能夠較為精確地測量出電阻電容電感，實現高精度測量。而且與市場上的儀器設備相比，一機多用。
（2）體積和重量小，涉及的元器件較少，在pcb布線優(yōu)化后，可以極大的減小該儀器的體積和去掉不必要的重量，便于攜帶。
（3）采用多種供電方式，現在常用的儀器一般都是單一供電方式，我們采用電池供電，提供通用的usb供電接口，可以用電腦usb接口、手機充電器供電等。
（4）智能化可編程，十分適合電子類專業(yè)師生、學習者和電路設計及制作愛好者使用。在空閑時間個人感興趣的話可以對該儀器進行軟件層面的優(yōu)化，即可使用，還可當作開發(fā)板一樣學習相關知識。
由于該測量儀電路所含元器件少，并且?guī)缀蹙鶠槌Ｓ迷骷?，制作工藝簡單，且在多數情況下可代替電阻測量儀、電感測試儀、電容測試儀等設備，因此具有較好的發(fā)展前景。
（六） 技術路線、擬解決的問題及預期成果
技術路線：
本項目產品是基于單片機開發(fā)，采用pcb工藝制板，旨在減少產品的體積和重量，使其便攜式更加具體明顯；采用常用的電子元器件進行設計和程序編程，旨在降低成本。因為本項目要測量電阻電容電感多個量，本項目采用按鍵來選擇不同功能和不同量程。按鍵流程圖如圖1所示。
圖1按鍵流程圖
在開始進行測量時，首先要進行初始化操作，然后檢測是否有按鍵按下操作，如果有，則執(zhí)行相應的操作，操作執(zhí)行完后，如果無需再進行測量則結束，如果還需要進行測量則系統(tǒng)繼續(xù)檢測是否有按鍵按下操作，并執(zhí)行相應的操作。
圖2單片機測量流程圖
yes
No
圖3編程思想流程圖
本項目是分模塊對電阻電容電感進行測量。測量以單片機為核心，分為按鍵電路，LC振蕩電路，RC電路，電阻測量電路及顯示電路。本項目采用LC振蕩電路用來測量小電容和電感；采用RC電路來測量電解電容；用555電路來測量電阻；最后經過顯示電路用1602將所測量出的相應值送人1602進行顯示。單片機測量流程圖如圖2所示（見上頁），編程流程圖如圖3所示（見上頁）。
電阻測量：
利用555多諧振蕩電路將電阻參數轉化為頻率這樣就能夠把模擬量近似的轉換為數字量，而頻率f是單片機很容易處理的數字量，一方面測量精度高，另一方面便于使儀表實現自動化，而且單片機構成的應用系統(tǒng)有較大的可靠性。系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈活。容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，且應用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數。單片機具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現，而且設計時間短，成本低，可靠性高。綜上所述，利用振蕩電路與單片機結合實現電阻測量更為簡便可行，節(jié)約成本。所以，本次設計選定以555對電阻進行測量，測量圖如圖4所示。
圖4電阻測量圖
其計算公式如下：
本設計中系統(tǒng)分四大部分：測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路，取得相應的振蕩頻率，然后根據所測頻率判斷是否轉換量程，或者是把數據進行處理后，得出相應的參數值。
電解電容測量：
電解電容的測量是基于對 電路的時間常數的計算，電容的充電速度與和的大小有關，與 的乘積越大，充電時間就越長。這個 的乘積就叫做電路的時間常數 ，即 。若的單位用歐姆，的單位用法拉，則的單位為秒。
圖5所示曲線可以得到充電過程的一般規(guī)律： 是按指數規(guī)律上升的，開始變化較快，以后逐漸減慢，并緩慢地趨近其最終值，當 時， ( 為電源電壓)；本測量儀就是利用單片機測量 到0.632這段時間，用下列式子計算計算被測電容值：
圖5電容充電圖
小電容和電感測量：
電路是一個由LM393組成的 振蕩器。由單片機測量振蕩回路的頻率 ，然后根據標準電容 ，測出電感 的值。
電容 、電感 的值，分別用下列式子計算：
 
其中，是固有頻率， 是接入測試電容、電感后的頻率。
預期成果：
（1）預期在2020年12月完成項目的設計、制作和調試等.通過該項目的設計制作，項目成員可以更加熟練的掌握單片機等一系列的相關知識和實踐技能，可以提高對電路的分析能力和解決問題及動手能力，激發(fā)大腦活躍的思維。
（2）公開發(fā)表論文一篇。
（3）最終的研究成果會以實物的形式進行展示，并在2021年5月左右結題完成相關的綜合分析和結題報告。
（七） 項目研究進度安排
在2019年9到2020年3月查閱相關資料完成方案的選擇，分別確定好電阻測量方案，電容測量方案，電感測量方案，并從整體布局考慮，確定最終的總方案。
在2020年4月到6月確定要采購的元器件，并熟悉每個元器件的功能及作用，比較不同元器件對該設計的不同影響，最終確定項目所需要的元器件。
在2020年7月到9月用altiumdesigner完成原理圖的設計及部分電路的仿真。
在2020年10月到2020年12月完成電路的基本設計，制作pcb板，焊接電路。
在2021年1月到3月根據電路原理圖及各電路的工作原理，編寫程序,并調試程序。
在2021年4月到5月，完成相關報告，準備結題。
（八） 已有基礎
1. 與本項目有關的研究積累和已取得的成績
本課題組對電阻、電容、電感的測量原理已深入掌握，對本課題已有了初步的設計方案，能熟練應用stc89c52單片機的各種功能。
2. 已具備的條件，尚缺少的條件及解決方法
長沙理工大學已具備完成該課題的實驗條件。
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