【文章內(nèi)容簡介】 擇。 為滿足 10pF ~ 的測量范圍 , 可通過設(shè)置不同按鍵來實現(xiàn)。不同按鍵與對應(yīng)的量 程范圍如表 所示。系統(tǒng)分為三個量程 , 可測量 1pF ~ 12020uF 的電容。 表 按鍵與量程范圍的關(guān)系 按鍵是否按下 量程范圍 無按鍵按下 F 按下Btn3 F600μ F 按下 Btn3 再按下 S3 200 μF12020μ F 原理圖設(shè)計及設(shè)計結(jié)果 原理圖設(shè)計 圖 13 原理圖設(shè)計 設(shè)計結(jié)果 圖 14 設(shè)計結(jié)果實物圖 注：各個按鍵功能如圖中文字說明。 圖 15 初始化界面 3 系統(tǒng)測試 測量小電容 圖 16 中的 是未經(jīng)校準(zhǔn)的誤差，一般這個值會比較大，必須校準(zhǔn)后才能測小電容。電解電容測量檔不需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)僅僅針對小電容。 圖 16 未校準(zhǔn)界面 校準(zhǔn)只需在小電容檔（圖中界面），不接入測量電容時，按一下校準(zhǔn)（清零）按鈕（原理圖 Btn2）即可， 會自動清零（圖 17 所示）。 圖 17 校準(zhǔn)后界面 在此以 200PF 電容測試為例，演示整個測試過程。校準(zhǔn)后，直接將小電容接在與 GND 之間即可，圖 18 所示。第一行顯示測得的電容值，第二行顯示的是當(dāng)前 LC 振蕩電路的頻率。 圖 18 200PF 測試 結(jié)果 測量電解電容 按一次功能切換按鈕 原理圖中 Btn3 都會切換到測電解電容的狀態(tài)，然后根據(jù) S3 彈起還是按下的狀態(tài)自動識別測大電解還是測小電解電容。再次按下功能切換按鈕 原理圖中 Btn3 會返回到測小電容的狀態(tài)。這就是功能切換按鈕的作用。除此之外，其它測量檔位單片機能根據(jù) S S S3 按下還是彈起自動識別，無需人為干預(yù)。 S3 彈起時為測小電解檔，第一行顯示測量范圍，第二行顯示測得的電容值。 圖 19 F 測試結(jié)果 圖 20 220μ F 測試結(jié)果 測量結(jié)果 將測量的一系列電容的電容值 與標(biāo)準(zhǔn)值比較。比較結(jié)果如表 。 表 測量值與標(biāo)準(zhǔn)值比較 標(biāo)準(zhǔn)值 測量值 誤差 200PF % F F % 220μ F F % 由表 中數(shù)據(jù)可知，平均誤差是 7%,測量范圍是 1PF~12020μ F，滿足設(shè)計要求的 10PF~ F。測量結(jié)果由液晶直觀顯示。綜合以上分析，該設(shè)計滿足整體設(shè)計要求。 誤差分析 電容器 的容量的精確程度，基本上決定了整個測量過程的精度。應(yīng)該選用穩(wěn)定性好精度高的電容器，一般推薦使 用云母電容器，買不到的話，獨石或 CBB 的也都可以將就用。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。 4 結(jié)論與心得體會 總之，通過一系列仿真和設(shè)計，數(shù)字式電容測量儀還是比較成功的做出來了。一路下來還是比較坎坷，從原理到實物，從調(diào)試到調(diào)試成功，遇到了很多問題，比如開關(guān)的選擇、電源濾波、三極管驅(qū)動等等，其次，軟件設(shè)計也遇到了很多問題，通過很長的時間才調(diào)試成功。 通過這次設(shè)計也收獲了很多，知識層面上，學(xué)得了很多新知識，解決問題的新方法。實踐方面，提高了動手能力，提高了解決實 際問題的能力等等。在思想上，更加明白的堅持不懈的重要性，學(xué)習(xí)探索的重要性，實踐動手的重要性。 [參考文獻(xiàn) ] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 第四版 [M].北京 :高等教育出版社 . 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分 第四版 [M].北京 :高等教育出版社 . 楊剛 . 電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020 趙文博 . 新型集成電路速查手冊 [M].北京：人民郵電出版社， 2020 李群芳 .單片微型計算機與接口技術(shù)（第 3 版） [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2020 李陽 .高精度微小 電容測量電路的研制 [J].上海計量測試， 2020 劉軍 ,李智 . 基于單片機的高精度電容電感測量儀 [J]. 研究與開發(fā) , 2020 附 錄 程序清單： ， ， a 程序清單： include include .\Head\ include .\Head\ include .\Head\ sbit correctbtn P3^7。 //按鈕 Btn2，用于校準(zhǔn) sbit setbtn P3^6。 //按鈕 Btn3，用于功能選擇 sbit F_LC P1^3。 //選擇測量頻率還是 LC 標(biāo)志 按下： 1（測頻率） sbit L_C P1^4。 //選擇測量 L 還是 C 標(biāo)志 按下： 1（測電感） sbit Eb_Es P1^6。 //選擇測量電解大電容還是小電容標(biāo)志 按下： 1（測大電解） sbit dischg P1^5。 //電容放電端 放電 0，充電 1 //Measure_Flag 測小電容 1測電感 2測頻率 3測小電解 4測大電解 5 unsigned char Measure_Flag。 unsigned int T0_times。 //T0計時 50ms的個數(shù)，測頻率 20（ 1s） ,測 LC 10（ ） unsigned int Timer0_Num。 unsigned int Timer1_Num。 unsigned long Frequency0。 unsigned long Frequency1。 unsigned long Cx。 unsigned long Lx。 unsigned long EHx。 //大電解 unsigned long ELx。 bit M_E_FLC。 //功能切換按鈕， M_E_FLC 0：測 FLC。 M_E_FLC 1：測電解電容 void Main void unsigned char loge。 unsigned char clear。 //清屏標(biāo)志位，如果功能轉(zhuǎn)換則需要清屏 Measure_Flag 0。 M_E_FLC 0。 //開機默認(rèn)測 FLC T0_times 10。 Timer0_Num 0。 Timer1_Num 0。 Frequency0 169500。 //基準(zhǔn)頻率的一半 Frequency1 0。 LCD1602_Init 。 LCD_Write_String 0,0, biyesheji 。 LCD_Write_String 1,0, huangrenwei 。 for loge 0。loge 15。loge++ Delay_ms 200 。 MeasureFLC_init 。 while 1 Get_btn 。 //按鍵掃描 Delay_ms 70 。 //該延時使按鍵切換穩(wěn)定 clear Measure_Flag。 //讀測量類型標(biāo)志及清屏 Get_Measure_Flag 。 if clear ! Measure_Flag LCD_Clear 。 switch Measure_Flag //計算及顯示 case 1: //測小電容 LC_Calculate 。 LCD_Write_String 0,0,Cx 。 LCD_Write_LongPoint 0,4,8,1,Cx 。 LCD_Write_String 0,13, pF 。 LCD_Write_String 1,0,freq 。 LCD_Write_Long 1,6,6,Frequency1*2 。 LCD_Write_String 1,13, Hz 。 break。 case 2: //測小電感 LC_Calculate 。 LCD_Write_String 0,0,Lx 。 LCD_Write_LongPoint 0,4,8,2,Lx 。 LCD_Write_String 0,13, uH 。 LCD_Write_String 1,0,freq 。 LCD_Write_Long 1,6,6,Frequency1*2 。 LCD_Write_String 1,13, Hz 。 break。 case 3: //測頻率 LCD_Write_String 0,0, Meas_Freq 。 LCD_Write_String 1,0,Freq 。 if Frequency1 40 //頻率測試 40Hz 以上 Frequency1 0。 LCD_Write_Long 1,6,6,Frequency1 。 LCD_Write_String 1,13, Hz 。 break。 case 4: //測小電解 LCD_Write_String 0,0, CEx 600uF 。 LCD_Write_String 1,0,CEx 。 LCD_Write_String 1,14,uF 。 LCD_Write_LongPoint 1,6,5,2,ELx 。 MeasureElec_init 。 break。 case 5: //測大電解 LCD_Write_String 0,0,220uF CEx 12mF 。 LCD_Write_String 1,0,CEx 。 LCD_Write_String 1,14,uF 。 LCD_Write_LongPoint 1,6,6,1,EHx