【正文】 的測量在日常使用中就不可避免。系統(tǒng)的測量范圍為 50pF~ 500uF, 具有多個量程，可根據(jù)用戶需要由用戶選擇，與用戶的交互是通過鍵盤實現(xiàn)，不同量程的實現(xiàn)是通過單片機的 I/O 口控制繼電器的吸合與斷開來選擇不同的 R 值，從而實現(xiàn)不同的量程。因此在生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)中，對其產(chǎn)品的檢測至關重要，而檢測電子產(chǎn)品是否符合出產(chǎn)要求的關鍵在于檢測其內部核心的電路，電路的好壞決定了電子產(chǎn)品的好與壞，而電容在基本的電子產(chǎn)品的集成電路部分有著其不可替代的作用。電容通常以傳感器形式出現(xiàn)，因此，電容測量技術的發(fā)展歸根結底就是電容傳感器的發(fā)展。電容測量技術發(fā)展也很快現(xiàn)在的電 容測量技術也由單一化發(fā)展為多元化。每當提起中國測試儀器落后的原因，就會有許多不同的說法，諸如精度不高，外觀不好，可靠性差等。這種錯誤觀念上的原因，造成整個社會對測試的重視度不夠，從而造成測試儀器方面人才的嚴重前言 2 匱乏，造成相關的基礎科學研究比較薄弱，這是中國測量儀器發(fā)展的一個主要瓶頸。傳統(tǒng)的營銷模式在計劃經(jīng)濟年代里發(fā)揮過很大作用，但無法滿足目前整體解方案流行年代的需求。由于歷史的原因，中國儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標準化的研究也沒有跟上需求的快速發(fā)展，從而導致儀器的材料配套行業(yè)的技術水平較低。 近年來我國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。在電源剛接通時 (K 合上 )，電容 C 上的電壓為零，多諧振蕩器輸出 Vo 為高電平 Vo 通過 R 對電容 C 充電。實際應用中也可以通過測量 fo 和 fx 來算出 Cx。 這種方法的利用了一個參考的電容實現(xiàn)，雖然硬件結構簡單，軟件實現(xiàn)卻相對比較復雜。其原理框圖如圖 所示。計算頻率的方法可以利用單片機的計數(shù)器 To 和中斷 INTO————— 配合使用來測量，這種研究方法相當?shù)暮唵?。而且他們都無法直觀的把測量的電容值大小顯示出來。 AT89C51 單 片機基本系統(tǒng) 本設計的核心是單片機電路，考慮到需要一個中斷輸入，存儲容量、外部接口對單片機端口的需要以及兼顧到節(jié)約成本的原則，選用了常用的 AT89C51單片機。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別 是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。在單片機設計中，若有外部擴展的I/O 接口電路需初始復位，如果它們的復位端和 AT89C51 單片機的復位端相連，復位電路中的 R、 C 參數(shù)要受到影響，這時復位電路中的 R、 C 參數(shù)要統(tǒng)一考慮以保證可靠的復位 。為保證系統(tǒng)可靠復位，在初始化程序中應用到一定的復位延遲時間。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 電路中的電容 C1 和 C2 典型值 通常選擇為 30PF 左右。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用溫度穩(wěn)定性能好的 NPO 高頻電容。 在 555 芯片輸出方波后，由于硬件的原因，輸出的方波會有很多毛刺，為了去除這些毛刺本設計中使用了一個兩輸入與門（ 74HC08），讓信號通過74HC08 后會使輸出的波形毛刺減少 很多，使單片機的測量結果變得精確。在單片機組成的電路系統(tǒng)及智能化儀器中，用的更多的是非編碼鍵盤。功率驅動電路是功率電子設備輸出電路的一個重要組成部分。具體原理在軟件算法設計上介紹。單片機的 、 、 分別與LCD 的 4， 5， 6 引腳相連，分別控制 LCD 的寄存器選擇段，讀寫信號端，使能端相連接，與 D0D7 相結合，控制 LCD 的各種功能。 圖 時序圖 則： 60 .7 7 2* * 1 0CN R ?? () 單片機的計數(shù)器的值 N=065535，為了測量的精度， N 的取值一般在100~5000，當電阻 R 越大，電容 C 的值就越小。 3 系統(tǒng)軟件設計 13 主程序流程圖 錯誤 !未找到引用源。 圖 中斷程序流程圖 如圖 所示，本中斷程序 選用外部中斷 0，即 void int0(void) interrupt 0 。 IT0=1。當再次間的放到 555 發(fā)出方波的下降延時，停止 T0。每執(zhí)行一個指令，單片機都要等一等 LCD。在這里按鍵程序我寫到了前面，因為只有先通過檢測按鍵，單片機才能控制繼電器調到指定量程，進而才能使555 發(fā)出在規(guī)定范圍內的方波。 proteus 不僅具有仿真功能，而且具有 PCB 設計功能，這樣直接可以將仿 真好的原理圖文件生成 PCB網(wǎng)絡連接圖，這樣免去了再次畫原理圖的麻煩。由于第一次使用 ares，很多 功能都不是很懂，很多原件封裝都要自己創(chuàng)建。 圖 LCD 封裝 當然，還有其它元件需要自己設計封裝，設計過程類似，不再贅述。具體 PCB 跳線請參看附錄 4 紅色部分。 對 pcb 進行設計完之后，就開始制作 PCB 了。選中層 /工藝版圖對話框，選中 Bottom copper 的復選框以及 Bottom silk 的復選框。 3)用細砂紙或少量去污粉去掉表面的氧化物。 3）將覆銅板的邊緣與熱轉印紙上的印制圖的邊緣對齊。 2)按下【溫度】鍵，同時再按下 上 或 下 鍵，將溫度設定在 150℃?！瘯r：加熱功率為 100％。 2)如果有較大缺陷，應將轉印紙按原位置貼好，送人轉印機再轉印一次。 3）將熱轉印好的覆銅板小心放入腐蝕盆中，來回晃動腐蝕盆，使 FeCl3 溶液完全接觸覆銅板，這樣持續(xù) 10 分鐘左右，等覆銅板表面的銅被完全腐蝕掉后，露出清晰地布線，表示已經(jīng)腐蝕好了，這是可以將銅板取出，用清水沖洗干凈，晾干，等待下一步處理。 3)配制酒精松香助焊劑，對焊盤涂蓋助焊劑進行保護。在加了 74HC08之后的輸出波形就好多了，如圖 所示 ： 圖 加了 74HC08輸出波形 二者 的比較如 圖 所示： 5 系統(tǒng)仿真與實驗調試 20 圖 二者的比較 根據(jù) RC 暫態(tài)電路理論可知 , TW 的時間寬度計算公式為 51： TW = ln3RCX = 1. 1RCX （ ） 電阻的大小對測量電容有較大的影響：因此電阻直接影響到電容的測量精度 。 6 致謝 畢業(yè)設計是一次非常好的將理論與實際相結合的機會，通過對電容測試儀的課題設計，鍛煉了我的實際動手能力，增強了我解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。鄭導師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路， 精心點撥。 最后，感謝百度文庫，百度知道， Google 搜索及中國論文網(wǎng)等提供的參考資料。 //1602 工作使能 sbit b_test=P3^7。 sbit key3=P2^5。 unsigned int b[9]={0X13,0X0D,0X00,0X00,0x00,0x00,0x00,0X25,0X16}。mm) for(i=100。 RS=0。//保持一定間隔 _nop_()。 EN=0。 附錄 26 RS=0。 _nop_()。 EN=0。 DATA=dat。 _nop_()。 wd(0x38)。 wd(0x01)。 wd(0x0c)。amp。amp。key2==0amp。key4==1amp。amp。amp。 } if(key1==1amp。key3==1amp。key5==1) {P1=0x02。amp。amp。//顯示 measurements LCDINIT()。 Delay1ms(1)。j9。 Delay1ms(1)。 //T0 為 16 位計數(shù)工作方式 1 IT0=1。 _reset=0。 //啟動 555 時基芯片 EX0=1。 if(N100) //如果計數(shù)值小于 100，顯示 SM，表示應換用小一點的量程 {b[0]=0X30。 b[4]=0X31。 b[8]=0X30。 b[3]=0X31。 b[7]=0X30。 N=5000) { if(key1==0amp。key3==1amp。key5==1) { C=N/100。 b[3]=C/100。 附錄 32 b[7]=0x45。key2==0amp。key4==1amp。 b[1]=0x0d。 //計算電容值的十位 b[5]=C/10%10。 } if(key1==1amp。key3==0amp。key5==1) { C=N/100。 b[3]=C/100。 b[7]=0x45。key2==1amp。key4==0amp。 b[1]=0x0d。 b[5]=0x00。} if(key1==1amp。key3==1amp。key5==0) { C=N/100。 b[3]=C/100。 b[7]=0x40。 if(T_flag==1) { TR0=1。 //停止發(fā)出方波 N=TH0*256+TL0。 } } 附錄 36 附錄 2 總電路圖 附錄 37 附錄 3 元器件清單 名稱 值 數(shù)量 備注 電 阻 R1 200Ω 1 1/4W R2,R8 1K 2 1/4W R3 1 1/4W R4 1 1/4W R5 1 1/4W R6 772K 1 1/4W R7 1 1/4W 電 容 C1,C2 33pF 2 瓷介電容 C3 22μF 1 電解電容 C4 35μF 1 電解電容 集 成 電 路 U1 AT89C52 1 — U2 ULN2020A 1 — U3 555 1 — U4 74HC08 1 — 雜 項 BUTTON1,BUTTON2 — 2 常開開關 SWITCH1~SWITCH5 — 5 常開常閉開關 J1 USBCONN 1 USB 母頭 RL1RL5 NTER225 5 5V 繼電器 RP1 10K 1 RESPACK8 RV1~RV3 500Ω 3 可調電阻 RV4~RV5 1000K 2 可調電阻 X1 12MHZ 1 晶振 附錄 38 附錄 4 pcb 設計圖 3D 視圖 附錄 39 附錄 5 實際作品