0 引言
RLC单独测量的方法有很多,对电阻的测量最为简单。电容电感对时变信号敏感,可将电容电感转换成与电量、时间和频率相关的物理量,通过对电量、时间或频率的测量获得电感电容值。目前通过不同的模拟电桥电路可以实现RLC参数的较精确测量,在测量时需要预先甄别RLC类型再选着合适的测量电桥和测量频率,因此测量时智能化水平不高。随着数字信号处理技术的成熟,以及AD芯片性能的提升,采用数字信号处理的方法逐渐替代了传统模拟测量信号相位、频率、幅度信息,降低了模拟器件的使用量和系统复杂程度,便于智能化控制。
基于
MSP430的智能LRC测量系统,利用高速数模转换电路将信号量化处理,
FPGA进行高速数字信号处理获得信号相位、幅值信息。这样不仅减少了模拟器件的数量,也减少了信号传输中的衰减和模拟器件温度变化以及供电变化等引入的附加干扰。此外,采用MSP430单片机的智能控制技术,使测量系统具备自动分析、识别、计算的能力。用户只需开机接入待测量元件即可获得待测元件的RLC值。
1 系统总体设计
系统采用矢量比例法测量RLC的方法,如图1所示。图中参考阻抗用标准阻抗R0代替Z0,可推导出:
由式(2)~(4)可知,只要知道Vx,V0实部、虚部就可以测量待测R,L和C的值。
3 系统软件设计
系统软件设计包括主程序、MCU与FPGA通信子程序、键盘子程序、液晶显示子程序、数据处理子程序。
主程序设计流程为开始后先进性初始化,关闭看门狗以防止程序初始化时被复位,将系统时钟初始化,接着是对各模块(指针、液晶、键盘扫描、模拟开关端口)等子系统指针初始化,然后进入测量调整阶段。测量调整阶段先进行键盘扫描(键盘扫描主要用在调试阶段最终不需要键盘输入)设置标志位,设置定时器控制输出方波频率并根据键盘标志位判断是否需要进行手动频率切换,控制模拟开关自动选择参考电阻,通知FPGA进行信号处理,并根据初步测量结果进行频率和R0调整,对测量结果进行修正,最终控制液晶输出测量结果。主程序设计流程图如图6所示。
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