【正文】 后到焊接元器件，調(diào)試直至成功。本設(shè)計詳細介紹了一種基于單片機的數(shù)字式電容測量儀設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(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 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。涉密論文按學校規(guī)定處理。設(shè)計的主要方法是采用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 5 設(shè)計說明及要求 5 設(shè)計說明 5 設(shè)計要求 5 Ⅰ 6 Ⅱ 7 Ⅲ 7 三種方案作簡單的比較 8 2 單元電路設(shè)計 9 工作原理 9 硬件電路設(shè)計 11 單片機電路設(shè)計 11 555時鐘芯片與單片機連接 12 低脈沖產(chǎn)生電路 13 鍵盤電路 13 指示燈電路 14 量程選擇電路 14 液晶顯示電路 16 軟件設(shè)計 17 量程范圍設(shè)置 17 altium designer 原理圖設(shè)計及PCB制作 18 原理圖設(shè)計 18 PCB制作 18 設(shè)計結(jié)果 19 3系統(tǒng)測試 19 測量100nf的電容 19 21 測試結(jié)果 22 誤差分析 22 4 結(jié)論與心得體會 23 5 參考文獻 24 6 附錄 24 附錄1 元器件清單 24 附錄2 程序清單 25 1 系統(tǒng)方案設(shè)計 設(shè)計說明及要求 設(shè)計說明框圖中的外接電容是定時電路中的一部分。④ 顯示測量結(jié)果，測量誤差小于20%?，F(xiàn)在一一介紹論證如下。在計數(shù)控制時間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）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，價格比較昂貴；方案Ⅱ比較復雜，安裝調(diào)試困難；方案Ⅲ電路簡單，原理清晰，易于實現(xiàn)，易于控制，本設(shè)計就是基于方案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P37 引腳在上電時的默認電平是高電平。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 工作時序圖根據(jù)RC 暫態(tài)電路理論可知, TW 的時間寬度計算公式為：TW = ln3RCX = 1. 1RCX由該公式可知,單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)1 持續(xù)時間與待測電容CX 的容量成正比 。同時，為使P0口正常工作，并增加其帶負載能力，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)生一個固定時間的低脈沖，保證了測量條件，避免發(fā)生錯誤。 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)動問題，因此選擇方便快捷的C語言編程?？傮w程序較長，但并不復雜，可根據(jù)需要重點看主函數(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分析。當TW 100 微秒以上時, 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10M9pF ~ 5. 9nF10pF ~ 5nF100K900pF ~ 590nF5nF ~ 500nF1K90nF ~ 59uF0. 5uF ~ 50uF100900nF ~ 590uFF 50uF ~ 500uF altium designer 原理圖設(shè)計及PCB制作 原理圖設(shè)計圖211 原理圖設(shè)計 PCB制作圖212 PCB設(shè)計在此并沒有布雙層板，紅色的線僅僅只是為了標志出跳線。測試標稱值為104的電容，即測量電容值為100nf的電容。圖214 100nf的電容實物圖215 100nf電容正常測試圖216 量程錯誤情況下的測試 ，測試結(jié)果如圖218所示。測量結(jié)果由液晶直觀顯示。因此有:系統(tǒng)采用的標準計數(shù)脈沖來自單片機內(nèi)核時鐘, 由片外的高精度晶振與片內(nèi)電路自激振蕩產(chǎn)生,頻率非常穩(wěn)定, 可以忽略其頻偏對測量結(jié)果的影響。非線性誤差是由器件的非線性特性產(chǎn)生的, 可通過硬件參數(shù)修正和軟件算法補償來減小。而這種芯片，也是通過查閱很久的資料才查到的，從CD4052到繼電器也走了不少彎路，最后權(quán)衡各個方面，選擇了易于控制的內(nèi)阻很低的繼電器。才得以解決這一系列問題。在思想上，更加明白的堅持不懈的重要性，學習探索的重要性，實踐動手的重要性。 for(。i++) { 。t) { for(i=0。 //定義端口 sbit RW = P2^1。void LCD_write_Data(unsigned char Data)。void dispchar1(unsigned char *p)。 RW_CLR。 delay_us(5)。 EN_SET。 EN_CLR。 delay_ms(5)。 LCD_write_(0x08)。 LCD_write_(0x0c)。 for(i=0。039。 while(*p != 39。 } lcd_pos(0x4c)。 }void dispchar2(unsigned char *p) // 第二行顯示需要顯示的提示字符串{ lcd_pos(0x40)。 p++。\039。 for(i=0。)。 for(i=0。 0x01 == 1) { enddat = enddat | 0x01。}(e)：include include include sbit vo = P3^2。sbit con1 = P0^0。 // 獨立按鍵部分，用于用戶選擇量程sbit key2 = P0^4。 // 量程提示燈sbit led2 = P2^4。 // 用于獲取定時器的數(shù)值float ftemp。 // 表示不同的檔位unsigned char flag。unsigned char zimu3[] = please press key。 // 數(shù)據(jù)處理函數(shù)void keyscan()。 TL0 = 0x00。}void init_INT1 () // 定時器0 初始化{ EA = 1。 // 超量程提示燈熄滅 need = 0。 // 初始化 init_INT1()。 while(1) { if(need == 1) { // 當需要測量時 if(vo == 0 ) //vo == 0時檢測計數(shù)器的值可能還沒開始計數(shù)，可能計數(shù)結(jié)束 { if(TH0 != 0x00 || TL0 != 0x00) // 是計數(shù)結(jié)束 若有讀數(shù)，用tw 存下 { tw = TH0 8。need = 0。 // 計算電容值 根據(jù)公式 tw = * R * C c = (unsigned long int)(ftemp )*100。 } else if(tw=100 amp。 } else { dispchar1(zimu2)。 } } void timer0() interrupt 1 // 定時器0中斷 用于超量程提示{ ledclc = 0。 while(