【正文】 ......................................................................... 17 總 結(jié) ............................................................................................................ 18 致 謝 ............................................................................................................ 19 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 20 附 錄 1 .......................................................................................................... 21 附 錄 2 .......................................................................................................... 22 數(shù)字電容測量儀 1 1 引言 電容測試儀的發(fā)展歷史及研究現(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。 第五階段： 2021 年 12月 1日至 2021 年 4 月上旬用不同方式與指導(dǎo)老師交流，溝通畢業(yè)設(shè)計進(jìn)展情況。 鄭州科技學(xué)院 專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 數(shù)字電容測量儀 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 機(jī)電一班 學(xué) 號 所 在 系 電氣工程系 指導(dǎo)教師 完成時間 年 月 日 數(shù)字電容測量儀 I 鄭 州 科 技 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目 數(shù)字電容測量儀的設(shè)計 專業(yè) 機(jī)電一體化 學(xué)號 202129004 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 主要內(nèi)容： 了解目前電容量測量儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)相關(guān)知識，設(shè)計出相應(yīng)的電路，制作出測量方便的數(shù)字電容測量儀 ,并實(shí)現(xiàn)其功能，完成畢業(yè)設(shè)計。 第六階段： 2021 年 4月上旬完成并提交正式畢業(yè)設(shè)計。電容通常以傳感器形式出現(xiàn)，因此，電容測量技術(shù)的發(fā)展歸根結(jié)底就是電容傳感器的發(fā)展。每當(dāng)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。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離，所以，還應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的研究放到重要的位置。 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。由于電容器兩極板之間隔有絕緣材料，所以從正極板跑過來的自由電子便在負(fù)極板上面堆積起來．正極板便因電子減少而帶上正電，負(fù)極板便因電子逐漸增加而帶上負(fù)電。電容器也分為容量固定的與容量可變的。而且還有一個特點(diǎn)，一般1μF 以上的電容均為電解電容，而 1μF 以下的電容多為瓷片電容，當(dāng)然也有其他的，比如獨(dú)石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。至于電容濾波，不知你有沒有用整流電源聽隨身聽的經(jīng)歷，一般低質(zhì)的電源由于廠家出于節(jié)約成本考慮使用了較小容量的濾波電容，造成耳機(jī)中有嗡嗡聲。電容器接在交流電源上，電容器連續(xù)地充電、放電，電路中就會流過與交流電變化規(guī)律一致的充電電流和放電電流。（電路如圖 2— 1所示） 數(shù)字電容測量儀 5 圖 2— 1 方案Ⅰ電容測量框圖 方案Ⅱ： 這種電容測量方 法主要利用了電容的充放電特性 Q UC? ，放電常數(shù)RC?? ，通過測量與被測電容相關(guān)電路的充放電時間來確定電容值。系統(tǒng)框圖見圖 2— 3。該方案主要是根據(jù)555 芯片的應(yīng)用特點(diǎn)，把電容的大小轉(zhuǎn)變成 555 輸出頻率的大小，進(jìn)而可以通過單片機(jī)對 555 輸出的頻率進(jìn)行測量。晶體振數(shù)字電容測量儀 9 蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。 引腳功能說明 ： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 1 A 和 2 A 的輸出端控制 RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。設(shè)計得不好的系統(tǒng)，盡管可以工作，但很可能維護(hù)起來費(fèi)用昂貴、測試?yán)щy和不可靠，因此，設(shè)計階段是軟件開發(fā)過程中最重要的階段。要完成的任務(wù)是：初始化程序設(shè)計、按鍵程序設(shè)計、中斷處理程序，計數(shù)器計數(shù)程序，顯示程序設(shè)計等。測量范圍的大小 1uF~200uF。尤其是使用 C語言編寫程序的時候更是要注釋，因為 C語言是一門比較高級的語言， C語言比較的煩瑣。本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)以致用的開始和純理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)型的開端。 數(shù)字電容測量儀 19 致 謝 此次設(shè)計實(shí)踐是三年來對自己 所學(xué)知識的一個總結(jié)，其難度、復(fù)雜性、對設(shè)計的要求都是以前所不能比擬的。 //1602 sbit b_test=P3^7。i0。 dat=DATA。 RW=0。 } /********** **************/ void wdata(unsigned char dat) { Checkstates()。 _nop_()。 Delay1ms(5)。i12。 Delay1ms(1)。 TL0=0x00。 } } if(N100) { b[3]=0X1D。 b[3]=Cb[2]*10。 N=N*5/3。 _reset=0。 N=5000) { C=N/100。 while(_reset) { i++。 IT0=1。j6。/ measurements LCDINIT()。 Delay1ms(5)。 _nop_()。 _nop_()。 } /************** *********/ void wd(unsigned char cmd) { Checkstates()。 _nop_()。mm0。//1602 sbit RS=P2^0。最后，通過親自實(shí)踐，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力及思維的靈活性和縝密性，鍛煉了自己綜合運(yùn)用的能力。 由于我們所學(xué)的專業(yè)是涉及到電學(xué)的，而且基本的電學(xué)知識已經(jīng)和即將成為人們必備的技能之一，學(xué)好電學(xué)的意義已勿用多言。編寫程序是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，要求編程人員具有很強(qiáng)邏輯思維，而且要在對整個系統(tǒng)工作原理相當(dāng)熟悉的基礎(chǔ)上面才能完成任務(wù)。我們?nèi)〔煌碾娮柚?，就得到不同的電容測量的量程。作為還在學(xué)生階段的我們，用匯編語言進(jìn)行 編程對我們理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源都有很好的幫助，但是 C語言編程在以后的實(shí)際工作中將會大大簡化自己的工作。從書本上學(xué)不會設(shè)計，只能經(jīng)過實(shí)踐，通過對實(shí)際系統(tǒng)的研究和實(shí)踐才能學(xué)會。定時器內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 表 一些 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 數(shù)字電容測量儀 10 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H （ 2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。內(nèi)部方式的時鐘 電路如圖 3— 2(a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。而且他們都無法直觀的把測量的電容值大小顯示出來。 方案Ⅲ： 基于 STC89C52 單片機(jī)和 555 芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路電容測量 這種電容測量方法主要是通過一塊 555 芯片來測量電容，讓 555 芯片工作在直接反饋無穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下， 555 芯片輸出一定頻率的方波，其頻率的大小跟被測量的電容之間的關(guān)系是： /( * )xf R C? ，我們固定 R 的大小，其公式就可以寫為： / xf k C? ，只要我們能夠測量出 555 芯片輸出的頻率，就可以計算出測量的電容。圖中壓控振蕩器輸出矩形波，它的頻率 fx與 Ux 成正比，而 Ux與被測電容 Cx成正比，因而 fx與 Cx成正比。那么交流電為什么能夠通過電容器呢？我們先來看看交流電的特點(diǎn)。 舉一個現(xiàn)實(shí)生活中的例子，我們看到市售的整流電源在拔下插頭后，上面的發(fā)光數(shù)字電容測量儀 4 二極管還會繼續(xù)亮一會兒，然后逐漸熄滅，就是因為里面的電容事先存儲了電能，然后釋放 。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機(jī)、發(fā)射機(jī)和振蕩器中。兩片相距很近的金屬中間被某物質(zhì)（固體、氣體或液體）所 隔開，就構(gòu)成了電容器。這是因為電容器是依靠它的充放電功能來工作的，如圖 1，電源開關(guān) s未