【正文】 振蕩電路的頻率。電解電容測量檔不需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)僅僅針對小電容。不同按鍵與對應(yīng)的量 程范圍如表 所示。具體程序見附錄二。 軟件設(shè)計(jì) 軟件編程平臺(tái)選擇最常 用的 Keil 軟件。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。這里介紹的字符型液晶模塊是一種用 5x7 點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行16 個(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等等，這里我們使用的是 2 行 16 個(gè)字的 1602液晶模塊。在單片機(jī)組成的電路系統(tǒng)及智能化儀器中，用的更多的是非編碼鍵盤。 圖 8 小電容測量電路 圖 9 是 LM393 芯片比較器 U1B,放電晶體管 Q Q2 等組成的電容充放電電路，通過測得的充電時(shí)間和充電電阻的大小可以計(jì)算出電容大小。其最簡單的工作原理圖如下圖： 圖 7 單片機(jī)工作電路 由圖 7 可知 ， 9 腳外接的是按鍵復(fù)位電路， 18,19 腳外接的是晶振電路，這樣，就構(gòu)成了單片機(jī)正常工作的必備電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。設(shè)定比較器正輸入端為，（ ，調(diào)節(jié) Rref 獲得），反向輸入端接被測電容，當(dāng)單片機(jī) P15 引腳為低電平時(shí)，電容放電。 電解 電容測量原理 電解電容的測量是基于對 RC 電路的時(shí)間常數(shù)的計(jì)算，電容的充電速度與 R 和 C 的大小有關(guān)， R 與 C 的乘積越大，充電時(shí)間就越長。 圖 4 系統(tǒng)框圖 圖中給出了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)主要由四個(gè)主要部分組成，單片機(jī)工作電路設(shè)計(jì)， LM393 芯片電路設(shè)計(jì)，按鍵電路設(shè)計(jì)，顯示電路設(shè)計(jì)。由單片機(jī)測量 LC 震蕩回路的頻率，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電容，求出電容，其中， F1 是固有頻率， F2 是接入測試電容后的頻率。其原理框圖如圖 3 所示。這種方法的利用了一個(gè)參考的電容實(shí)現(xiàn)，雖然硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件實(shí)現(xiàn)卻相對比較復(fù)雜。 由理論分析可知 令 則 有式和測得的校準(zhǔn)值測量值及存放的軟件中的標(biāo)準(zhǔn)電容值 C 可得出待測電容值。電容 C 電阻 R和 555 芯片構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩電路。該方案主要是根據(jù) LM393 芯片的應(yīng)用特點(diǎn)，把電容的大小轉(zhuǎn)變成LM393 輸出頻率的大小，進(jìn)而可以通過單片機(jī)測量 LC 震蕩回路的頻率。目前常用的兩種測量電容的實(shí)現(xiàn)方法：一是利用多諧震蕩產(chǎn)生脈沖寬度與電容值成正比信號，通過低通濾波后測量輸出電壓實(shí)現(xiàn)；二是利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)裝置產(chǎn)生與電容值成正比門脈沖來控制通過計(jì)數(shù)器的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)脈沖的通斷，即直接根據(jù)充放電時(shí)間判斷電容值。從中國電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過 30%以上的速度在快速增長。上述這些都是制約本土儀器發(fā)展的因素。 。本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場，還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代營銷體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。關(guān)于這一點(diǎn)，在幾乎所有的研究機(jī)構(gòu)部門配置上即可窺其一斑。盡管本土測試測量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國開發(fā)測試測量儀器還普遍比較落后?，F(xiàn)在的電容式傳感器越做越先進(jìn)，現(xiàn)在用的比較多的有容柵式電容傳感器，陶瓷電容壓力傳感器等。 目 錄 1 前言 1 電容測試儀的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1 電容測量技術(shù)手段 2 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3 設(shè)計(jì)方案 3 3 單元電路設(shè)計(jì) 7 測量原理 7 小電容測量原理 7 電解電容測量原理 7 硬件電路設(shè)計(jì) 9 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 9 LM393 芯片電路設(shè)計(jì) 10 按鍵電路設(shè)計(jì) 11 顯示電路設(shè)計(jì) 11 軟件設(shè)計(jì) 13 量程范圍設(shè)置 13 原理圖設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)結(jié)果 14 原理圖設(shè)計(jì) 14 設(shè)計(jì)結(jié)果 15 3 系統(tǒng)測試 16 測量小電容 16 測量電解電容 18 測量結(jié)果 19 誤差分析 20 4 結(jié)論與心得體會(huì) 20 參考文獻(xiàn) 21 附 錄 21 致 謝 40 1 前言 電容測試儀的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 當(dāng)今電子測試領(lǐng)域，電容的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。 關(guān)鍵詞：電容測量； LM393； LC 震蕩；單片機(jī)； LCD 顯示 Design of capacitance measuring instrument based on single chip microputer Abstract: This design introduces a design scheme of digital capacitance measuring instrument based on MCU and the realization method. The design method of the LC oscillator is posed by LM393, measured by single chip microputer LC oscillating circuit frequency, according to the known capacitance value, through the singlechip puting function, calculate capacity, finally, through the microcontroller I/O port control LCD screen shows the calculation results of the electrical capacitance. The measurement range of 1pF~12020 μF, having a plurality of range, according to user needs can be selected by the user, the interaction with the user is achieved through the key, to achieve different range is through the onoff of the open selection of different R value, so as to achieve different range. At the same time, the design focus on the design method and process, according to the principle of circuit design, through the Protues simulation, using keil programming, and finally to the welding ponents, debugging until success. Keywords: capacitance measurement?；趩纹瑱C(jī)的電容測量儀畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 教學(xué)單位：物理與電子信息工程學(xué)院 學(xué)生學(xué)號： 091234116 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 基于單片機(jī)的電容測量儀 學(xué)生姓名： 黃仁偉 專業(yè)名稱： 電子信息工程 指導(dǎo)教師： 方天紅 72020 年 5 月 18 日 基于單片機(jī)的電 容測量儀設(shè)計(jì) 摘要：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。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，最后到焊接元器件，調(diào)試直至成功。 LCD display LC shocks。最初的電容傳感器有變面 積型，變介質(zhì)介電常數(shù)型和變極板間型。中國本土測量儀器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸。由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn)品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而測試則處于從屬和輔助位置。 。特別是隨著國內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長，為這一過渡提供了根本動(dòng)力，應(yīng)該利用這些動(dòng)力，跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到的條件下，一味地追求精度或追求高指標(biāo)，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機(jī)，加上各級政府日益重視，以及中國自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究的快速進(jìn)展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動(dòng)力和機(jī)遇。這種原始的方法必須通過測量兩個(gè)物理量來計(jì)算電容的大小，而其中的 Q是比較難以測量的量。 根據(jù)上面兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)提出了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)都相對比較簡單的方案：基于 STC89C52 單片機(jī)和由 LM393 芯片組成的 LC 振蕩器的數(shù)顯式電容測量?，F(xiàn)在一一介紹論證如下： 方案一：利用多諧振蕩原理測量電容測量原理如下圖所示。當(dāng) 時(shí)施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)，輸出又變?yōu)楦唠娖剑绱送鶑?fù)產(chǎn)生震蕩波形。測量結(jié)果主要受標(biāo)準(zhǔn)電容的絕對精度影響，因此 應(yīng)該選擇精度高、穩(wěn)定性好的；其他誤差來源包括周期測量的量化誤差，除法運(yùn)算產(chǎn)生的余數(shù)誤差，電源電壓的波動(dòng)造成諧振頻率偏移帶來的誤差，因此電路要用穩(wěn)壓性能好的穩(wěn)壓電源。這種方法中應(yīng)用了 555 芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器，在秒脈沖的作用下產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，來控制門電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，從而確定脈沖時(shí)間，通過設(shè)計(jì)合理的電路參數(shù)，使計(jì)數(shù)值與被測電容相對應(yīng)。 方案三、基于 STC89C52 單片機(jī)和 LM393 芯片構(gòu)成的 LC 振蕩器電路電容測量：這種電容測量方法主要是通過一塊 LM393 芯片來測量電容，電路是一個(gè)由LM393 組成的 LC 振蕩器。系統(tǒng)框圖見圖 4。 圖 5 小電容測量