【導(dǎo)讀】也逐漸廣泛起來(lái)，在應(yīng)用中我們常常要測(cè)定電容的大小。品應(yīng)具備一定規(guī)格年限的使用壽命。因此在生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)中，對(duì)其產(chǎn)品的檢測(cè)至。關(guān)重要，而檢測(cè)電子產(chǎn)品是否符合出產(chǎn)要求的關(guān)鍵在于檢測(cè)其內(nèi)部核心的電路，有著其不可替代的作用。是最基本的，有時(shí)需要檢測(cè)電路中各個(gè)部件是否工作正常，電容器是否工作正常。因此，設(shè)計(jì)可靠，安全，便捷的電容測(cè)試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。電容通常以傳感器形式出現(xiàn)，因此，電容測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歸根結(jié)底就是電容。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。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。中國(guó)本土測(cè)量?jī)x器設(shè)備發(fā)展的主要瓶。每當(dāng)提起中國(guó)測(cè)試儀器落后的原因，就會(huì)有許多不同的說(shuō)法，成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱，這是中國(guó)測(cè)量?jī)x器發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸。由于歷史的原因，中國(guó)儀器配套行業(yè)的企業(yè)。出，中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器每年都以超過(guò)30%以上的速度在快速增長(zhǎng)。

　　

【正文】 成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40PF。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，即可終止空閑工作模式。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并僅隨終端返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過(guò)硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止，需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑模式時(shí)， CPU 通常是從激活空閑模式那條指 令的下 圖 21 外部時(shí)鐘電路 圖 22 外部時(shí)鐘輸入 一條指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問(wèn)片內(nèi)RAM，而允許訪問(wèn)其它端口。為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生以外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)該是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫入指令。 在掉電模式下，震蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終 止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM中的內(nèi)容，在 VCC 恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 表 6 編程電壓 VPP 12V VPP 5V 標(biāo)志 AT89C51 XXXX YYWW AT89C51 XXXX5 YYWW 地址 030H 1EH 031H 51H 032H FFH 030H 1EH 031H 51H 032H 05H 編程方法： 編程前，需設(shè)置好地址， 數(shù)據(jù)及控制信號(hào)， AT89C51 編程方法如下： 在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)； 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)； 激活相應(yīng)的控制信號(hào)； 在高電壓編程方式時(shí)，將 EA/VPP 端加上 +12V 編程電壓； 每對(duì) FLASH 存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/PROG 編程脈沖，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1― 5 步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)地，通常約為 。 數(shù)據(jù)查詢： AT89C51 單片機(jī)用數(shù)據(jù)查詢方式來(lái)檢測(cè)一個(gè)寫周期是否結(jié)束，在一個(gè)寫周期中，如需要讀取 最后寫入的那個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來(lái)寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)在所有輸出端上，此時(shí)，可進(jìn)入下一個(gè)字節(jié)的寫周期，寫周期開(kāi)始后，可在任意時(shí)刻進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。 READY/BUSY：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò)“ RDY/BSY”輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，ALE 變?yōu)楦唠娖健?H”后 RDY/BSY 端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。 程序校驗(yàn)：如果加密位 LB LB2 沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線讀回原編 寫的數(shù)據(jù)。加密位不可能直接變化。證實(shí)加密位的完成通過(guò)觀察它們的特點(diǎn)和能力。 芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合（表 1）并保持 ALE/PROG 引腳 10ms 的低電平脈沖寬度即可將 PEROM 陣列（ 4k 字節(jié)）整片擦除，代碼陣列在擦除操作中將任何非空單元寫入“ 1”，這步驟需要再編程之前進(jìn)行。 讀片內(nèi)簽名字節(jié)： AT89C51 單片機(jī)內(nèi)有 3 個(gè)簽名字節(jié)，地址為 030H、 031H和 032H。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過(guò)程和單元030H、 031H 和 032H 的正常校驗(yàn)相仿，只電平，返回值意義如下：（ 030H） 1EH聲明產(chǎn)品由 ATMEL 公司制造；（ 031H） 51H 聲明為 AT89C51 單片機(jī)；（ 032H） FFH聲明為 12V 編程電壓；（ 032H） 05H 聲明為 5V 編程電壓。 編程接口：采用控制信號(hào)的正確組合可對(duì) FLASH 閃速存儲(chǔ)陣列中的每一代碼字節(jié)進(jìn)行寫入和存儲(chǔ)器的整片擦除，寫操作周期是自身定時(shí)的，初始化后它將自動(dòng)定時(shí)到操作完成 5 結(jié) 論 畢業(yè)論文是一次非常好的將理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)對(duì)電容測(cè)試儀的課題設(shè)計(jì)，鍛煉了我的實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)了我解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)規(guī)范以 及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。 本設(shè)計(jì)的硬件電路比較簡(jiǎn)單，這大大的降低了成本。而采用單片機(jī)可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，縮小系統(tǒng)的體積 ,調(diào)試和維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)通過(guò)由 555芯片和電容電阻組成的振蕩電路來(lái)輸出方波，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器 T0 測(cè)量其脈沖寬度，從而達(dá)到測(cè)量其周期的目的，再通過(guò)單片機(jī)軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算從而得出被測(cè)電容的值，再通過(guò) LCD1602 顯示出其測(cè)量值。 系統(tǒng)的軟件部分是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵，軟件部分是在 Keil51 的平臺(tái)上使用是 C 語(yǔ)言編寫程序。本系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)測(cè)量按鍵啟動(dòng)整個(gè)測(cè)量程序，通過(guò)外 部中斷零 INT0 來(lái)控制計(jì)數(shù)器 T0 的開(kāi)始和停止， INT0 采用邊沿觸發(fā)方式，在第一個(gè)脈沖邊沿啟動(dòng) T0，使 T0 開(kāi)始計(jì)數(shù)，在第二個(gè)脈沖邊沿停止 T0 計(jì)數(shù)，然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理最后將數(shù)據(jù)顯示在 LCD1602 上。 總之，整個(gè)系統(tǒng)的工作正常，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的全部要求 雖然本設(shè)計(jì)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，但無(wú)法得到十分精確的測(cè)量結(jié)果，這主要是有以下幾點(diǎn)原因，首先單片機(jī)對(duì)于脈沖寬度的測(cè)量精確度有限，其次是外界的干擾對(duì)波形有一定的影響，還有硬件自身也有一部分原因。希望在之后的設(shè)計(jì)之中能夠得到進(jìn)一步解決。 6 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 主編 ,電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分 ,北京 :高等教育出版社 , [2] 康華光主編 ,電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 ,北京 :高等教育出版社 , [3] 謝自美主編 ,電子線路設(shè)計(jì) /實(shí)驗(yàn) /測(cè)試 ,武漢 :華中科技大學(xué)出版社， [4] 吳黎明主編 ,單片機(jī)原理及其應(yīng)用技術(shù)，北京：科學(xué)出版社， [5] 丁英麗主編，交流型微小電容測(cè)量電路的設(shè)計(jì)，北京：電工技術(shù)雜志， [6] 王毓銀主編，數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社， [7] 李海清，黃志遙，王寶涼主編，電容傳 感器新型微弱電容測(cè)量電路，北京：傳感技術(shù)學(xué)報(bào)， [8] 羅民昌主編，集成電路系統(tǒng)，北京：中國(guó)鐵道出版社， [9]張毅剛主編， MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， [10]申忠如，申淼，譚亞麗主編， MCS51 單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，西安：西安交通大學(xué)出版社， 2020 年 3 月第 1 版 [11]付曉光主編，單片機(jī)原理與使用技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社， 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時(shí)的測(cè)量結(jié)果 圖 26 C 5uf 時(shí)的測(cè)量結(jié)果 V0L V0H VT+ CX C0 K0 K1 555 AT8 9C51 LED 數(shù)碼管 圖 1 電容測(cè)量原理圖 VC VT t V0 t 圖 2 震蕩波形圖 R 反向器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 顯示 窄脈沖觸發(fā)器 秒脈沖發(fā)生器 譯碼器 鎖存器 記數(shù)器 標(biāo)準(zhǔn)記數(shù)脈沖 AT89C51 555 晶振電路 被 測(cè) 電 容 LCD1602 顯示 復(fù)位電路 測(cè)量按鍵 T 555 輸出的方波 啟動(dòng) T0 停止 T0 T0， INT0 初始化 啟動(dòng) 555 有無(wú)中斷 有無(wú)按鍵 有無(wú)中斷 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0 停止計(jì)數(shù)器 T0 計(jì)算電容的大小 顯示電容值 有無(wú)按鍵 N Yn N Y N Y N Y C2 C1 XTAL2 XTAL1 GND XTAL2 XTAL1 GND NC 外部時(shí)鐘信號(hào)