【正文】 的測量量程。 單片機(jī) 。同時(shí)，本設(shè)計(jì)注重設(shè)計(jì)方法及流程，首先根據(jù)原理設(shè)計(jì)電路，再通過 protues 仿真，利用 keil編程，進(jìn)而借助 altium designer 制作 PCB，最后到焊接元器件，調(diào)試直至成功。 本設(shè)計(jì)詳細(xì) 介紹了一種基于單片機(jī)的數(shù)字式電容測量儀設(shè)計(jì)方案 及實(shí)現(xiàn)方法 。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集 體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 設(shè)計(jì)的主要方法是 采用 555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ,將電容容量轉(zhuǎn)換為脈沖寬度 。 【 關(guān)鍵詞 】 電容測量 。 lcd 顯示 目錄 1 系統(tǒng)方案設(shè) 計(jì) .................................................................................................. 6 設(shè)計(jì)說明及要求 ....................................................................................... 6 設(shè)計(jì)說明 ........................................................................................ 6 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................ 6 方案Ⅰ ...................................................................................................... 7 5 方案Ⅱ ...................................................................................................... 8 方案Ⅲ ...................................................................................................... 8 三種方案作簡單的比較 ............................................................................ 9 2 單元電路設(shè)計(jì) .................................................................................................. 9 工作原理 .............................................................................................. 10 硬件電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 11 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 11 555 時(shí)鐘芯片與單片機(jī)連接 ......................................................... 12 低脈沖產(chǎn)生電路 .......................................................................... 13 鍵盤電路 .................................................................................... 14 指示燈電路 ................................................................................. 15 量程選擇電路 ............................................................................. 15 液晶顯示電路 ............................................................................. 17 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................... 17 量程范圍設(shè)置 ........................................................................................ 17 altium designer 原理圖設(shè)計(jì)及 PCB 制作 ................................................... 18 原理圖設(shè)計(jì) ................................................................................. 18 PCB 制作 ................................................................................... 19 設(shè)計(jì)結(jié)果 .................................................................................. 19 3 系統(tǒng)測試 .......................................................................................................... 20 測量 100nf 的電容 .................................................................................. 20 測量 ................................................................................... 21 測試結(jié)果 ............................................................................................... 22 誤差分析 ............................................................................................... 23 4 結(jié)論與心得體會(huì) ............................................................................................. 23 5 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 24 6 附錄 ................................................................................................................ 24 附錄 1 元器件清單 ..................................................................................... 24 附錄 2 程序清單 ........................................................................................ 25 6 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說明及要求 設(shè)計(jì)說明 框圖中的外接電容是 定時(shí)電路中的一部分。 ④ 顯示測量結(jié)果，測量誤差小于 20%。 現(xiàn)在一一介紹論證如下。在計(jì)數(shù)控制時(shí)間 Tc等參數(shù)合適的條件下，數(shù)碼管顯示器的數(shù)字 N 與 Cx的大小可符合題中所要求的函數(shù)關(guān)系。 （電路 如圖 1 3 所示 ） 9 圖 13 方案 Ⅲ 電容測量框圖 三種方案作簡單的比較 比較上述三種方案可知，方案Ⅰ采用了 A/D 轉(zhuǎn)換器，價(jià)格比較昂貴；方案Ⅱ比較復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy；方案Ⅲ電路簡單， 原理清晰，易于實(shí)現(xiàn)，易于控制，本設(shè)計(jì)就是 基于方案 Ⅲ展開的。 圖 21 系統(tǒng)測量原理圖 由圖 21可知 , NE555 定時(shí)器內(nèi)部主要由電阻分壓器、電壓比較器 OP1 ~ OP2 、與非門G1 ~ G輸出緩沖反相器 G 4 和集電極開路的三極管 T 組成。單片機(jī) P37 引腳在上電時(shí)的默認(rèn)電平是高電平。 VTR 電平變低后 , 比較器 OP 2 的輸出為低電平。由于 VTR 的脈沖寬度為 T1 , 在 VCX升到三分之二電源電壓前已經(jīng)拉高。 圖 22 工作時(shí)序圖 根據(jù) RC 暫態(tài)電路理論可知 , TW 的時(shí)間寬度計(jì) 算公式為： TW = ln3RCX = 1. 1RCX 由該公式可知 ,單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài) 1 持續(xù)時(shí)間與待測電容 CX 的容量成正比 。 同時(shí)，為使 P0 口正常工作，并增加其帶負(fù)載能力， P0 口需接了上拉電阻（在圖中未畫出）。而利用中斷，可以直接在中斷函數(shù)中產(chǎn)生一個(gè)固定時(shí)間的低脈沖 ， 保證了測量條件，避免發(fā)生錯(cuò)誤 。 D2用于超量程提示， D6 用于 電源提示。如圖 29 所示。由于該 程序并未涉及到底層的驅(qū)動(dòng)問題，因此選擇方便快捷的 C 語言編程。 總體程序較長，但并不復(fù)雜，可根據(jù)需要重點(diǎn)看主函數(shù)，與硬件電路結(jié)合起來，注重程序后緊跟的注釋，理解起來是比較容易的，在此就不再一一詳細(xì)分析。當(dāng) TW 100 微秒以上時(shí) , 可忽略量化誤差的影響。 表 21 R值與量程范圍的關(guān)系 R值（歐姆） 理論量程范圍 選擇的范圍 10M 9pF ~ 5. 9nF 10pF ~ 5nF 100K 900pF ~ 590nF 5nF ~ 500nF 1K 90nF ~ 59uF 0. 5uF ~ 50uF 100 900nF ~ 590uF F 50uF ~ 500uF altium designer 原理圖設(shè)計(jì)及 PCB 制作 原理圖設(shè)計(jì) 圖 211 原理圖設(shè)計(jì) 19 PCB制作 圖 212 PCB 設(shè)計(jì) 在此并沒有布雙層板，紅色的線僅僅只是為了標(biāo)志出跳線。 測試標(biāo)稱值為 104 的電容，即測量電容值為 100nf 的電容。 圖 214 100nf 的電容實(shí)物 21 圖 215 100nf 電容正常測試 圖 216 量程錯(cuò)誤情況下的測試 測量 的電容 再以測試 電容為例，測試結(jié)果如圖 218 所示。測量結(jié)果由液晶直觀顯示