2．6 函數(shù)發(fā)生器模塊
　　在圖1測量原理中，測量是工作在正弦信號的條件下，要保證測量的精度，測量頻率必須保證相當穩(wěn)定。所以，利用晶體振蕩器振蕩頻率穩(wěn)定性高的特點來獲得測量頻率將很好的保證我們測量的穩(wěn)定性。同時利用單片機定時器分頻晶振產(chǎn)生的頻率，可以獲得頻率穩(wěn)定性高的各種頻率。單片機的定時器輸出為方波信號，要獲得正弦信號，需要對方波信號進行濾波，將方波的中心頻率信號濾出并保證相當?shù)男盘枏姸龋虼诵枰O(shè)計一款性能良好的濾波器。此外，設(shè)計的濾波器必須有較高的Q值以提高選頻特性。其電路原理如圖5所示。

　　圖中電路實質(zhì)是雙二次帶通濾波器，它的特點是調(diào)整過程十分簡單，增益由改變R1調(diào)整，Q由改變R2調(diào)節(jié)，而改變R3則影響輸出頻率。單片機輸出方波信號從圖5中R1輸入后，經(jīng)雙二次帶通濾波器濾波后輸出正弦信號。系統(tǒng)通過單片機控制的雙刀雙擲模擬開關(guān)CD4052選擇不同的電容C來實現(xiàn)測量頻率的自動切換。此外，為了減小溫度影響，電路中R1，R2，R3采用由正負溫度系數(shù)電阻按一定比例串聯(lián)的溫度補償設(shè)計。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序、MCU與FPGA通信子程序、鍵盤子程序、液晶顯示子程序、數(shù)據(jù)處理子程序。

主程序設(shè)計流程為開始后先進性初始化，關(guān)閉看門狗以防止程序初始化時被復位，將系統(tǒng)時鐘初始化，接著是對各模塊(指針、液晶、鍵盤掃描、模擬開關(guān)端口)等子系統(tǒng)指針初始化，然后進入測量調(diào)整階段。測量調(diào)整階段先進行鍵盤掃描(鍵盤掃描主要用在調(diào)試階段最終不需要鍵盤輸入)設(shè)置標志位，設(shè)置定時器控制輸出方波頻率并根據(jù)鍵盤標志位判斷是否需要進行手動頻率切換，控制模擬開關(guān)自動選擇參考電阻，通知FPGA進行信號處理，并根據(jù)初步測量結(jié)果進行頻率和R0調(diào)整，對測量結(jié)果進行修正，最終控制液晶輸出測量結(jié)果。主程序設(shè)計流程圖如圖6所示。

4 結(jié)果及討論

測量值與數(shù)字電橋測量值對比如表1～表3。

設(shè)計的RLC測量儀的電阻測量范圍為50 Ω～20 MΩ，誤差在5％以內(nèi)，電感測量范圍為1 mH～1 H，誤差在為8％以內(nèi)，電容測量范圍為100 pF～50μF，誤差在5％以內(nèi)。

設(shè)計采用了單片機智能控制技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化控制和輸出。高速A／D采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)了信號的高速轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的高速采集。基于FPGA的數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速處理計算。目前該裝置由于模擬開關(guān)內(nèi)部電阻較大(約120 Ω)限制了部分范圍的RLC測量精度，需要改用導通電阻更小的模擬開關(guān)來完善。