【正文】 )。 LCD_write_(0x08)。 delay_ms(5)。 delay_ms(5)。 // 顯示模式設(shè)置 delay_ms(5)。 EN_CLR。 P1 = Data。 EN_SET。 } void LCD_write_Data(unsigned char Data) { RS_SET。 delay_us(5)。 = pro_data()。 RW_CLR。 void dispchar3(unsigned char *p)。 void dispchar1(unsigned char *p)。 void lcd_pos(unsigned char pos)。 void LCD_write_Data(unsigned char Data)。 define RS_CLR RS=0 define RS_SET RS=1 define RW_CLR RW=0 define RW_SET RW=1 define EN_CLR EN=0 define EN_SET EN=1 unsigned char pro_data(unsigned char mda)。 //定義端口 sbit RW = P2^1。i++) { 。t) { for(i=0。 26 for(。i++) { 。t) { for(i=0。 for(。 void delay_ms(uint t)。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。 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。才得以解決這一系列問題。 可是，在后續(xù)的設(shè)計中，沒有意識 到繼電器的驅(qū)動問題，就直接將他接于單片機的 P0口，板子做出來之后，才發(fā)現(xiàn) 24 無法驅(qū)動繼電器，使繼電器吸合。而這種芯片，也是通過查閱很久的資料才查到的，從 CD4052 到繼電器也走了不少彎路，最后權(quán)衡各個方面，選擇了易于控制的內(nèi)阻很低的繼電器。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， 在 硬件的 原理圖設(shè)計中，遇到了一個當(dāng)時覺得非常困難的問題，就是如何實現(xiàn)量程的選擇，首先想到的就是用開關(guān)實現(xiàn)，由用戶根據(jù)不同的選擇撥動開關(guān)，這樣雖然很容易的選擇了不 同的電阻，但是，撥動開關(guān)之后如何讓單片機知道呢？因為只有單片機知道你選擇了何種量程的電阻，才有法作相應(yīng)的處理，于是想到在用一個按鍵來通知單片機，可是，這樣的話，用戶測量一次電容，將會按 3次按鍵，這樣無疑增加了操作的繁瑣度。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。如采用 12M 的晶振 , 可獲得 1MHz 的標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)脈沖 , 量化產(chǎn)生的最 大誤差為 1 微秒。因此有 : 系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)脈沖來自單片機內(nèi)核時鐘 , 由片外的高精度晶振與片內(nèi)電路自激振蕩產(chǎn)生 ,頻率非常穩(wěn)定 , 可以忽略其頻偏對測量結(jié)果的影響。 23 誤差分析 由于產(chǎn)生的 6%左右的誤差，在這里 簡要分析一下誤差產(chǎn)生的原因。測量結(jié)果由液晶直觀顯示。比較結(jié)果如表 31。 圖 214 100nf 的電容實物 21 圖 215 100nf 電容正常測試 圖 216 量程錯誤情況下的測試 測量 的電容 再以測試 電容為例，測試結(jié)果如圖 218 所示。測試結(jié)果如圖 215 所示。 測試標(biāo)稱值為 104 的電容，即測量電容值為 100nf 的電容。 20 3 系統(tǒng)測試 由于該作品需實現(xiàn)的功能僅為 測電容，在此不列出其他的測試。 表 21 R值與量程范圍的關(guān)系 R值（歐姆） 理論量程范圍 選擇的范圍 10M 9pF ~ 5. 9nF 10pF ~ 5nF 100K 900pF ~ 590nF 5nF ~ 500nF 1K 90nF ~ 59uF 0. 5uF ~ 50uF 100 900nF ~ 590uF F 50uF ~ 500uF altium designer 原理圖設(shè)計及 PCB 制作 原理圖設(shè)計 圖 211 原理圖設(shè)計 19 PCB制作 圖 212 PCB 設(shè)計 在此并沒有布雙層板，紅色的線僅僅只是為了標(biāo)志出跳線。理論計算的電阻 R 阻值、理論量程范圍以及系統(tǒng)選擇的量程范圍如表 21 所示。當(dāng) TW 100 微秒以上時 , 可忽略量化誤差的影響。 系統(tǒng)采用單片機片內(nèi) 16 位的定時器測量 TW 的寬度 , 標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)脈沖的周期為 1 微秒時 , 18 為確保計數(shù)器不發(fā)生溢出 , 要求 TW 65 毫秒。 總體程序較長，但并不復(fù)雜，可根據(jù)需要重點看主函數(shù)，與硬件電路結(jié)合起來，注重程序后緊跟的注釋，理解起來是比較容易的，在此就不再一一詳細(xì)分析。 方便調(diào)試與理解。由于該 程序并未涉及到底層的驅(qū)動問題，因此選擇方便快捷的 C 語言編程。 P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P2.2P2.1P2.0D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L+ 5 V 圖 210 lcd 顯示電路 至此，整個電容測量儀的硬件設(shè)計部分就設(shè)計好了，接下來，需要的就是與之相匹配的軟件支持了。如圖 29 所示。具體電路如圖 28所示，利用繼電器時需特別注意，由于單片機輸出電流是很小的，不足以驅(qū)動繼電器吸合，因此要加驅(qū)動電路，在這里，選擇 ULN2020 芯片來實現(xiàn)。 D2用于超量程提示， D6 用于 電源提示。鍵盤分為獨立鍵盤和矩陣鍵盤，這里只需要實現(xiàn)量程的選擇，共四個量程，故無需矩陣鍵盤，4 個獨立按鍵就完全夠用了。而利用中斷，可以直接在中斷函數(shù)中產(chǎn)生一個固定時間的低脈沖 ， 保證了測量條件，避免發(fā)生錯誤 。從而將電容容量轉(zhuǎn)為脈沖寬度。 同時，為使 P0 口正常工作，并增加其帶負(fù)載能力， P0 口需接了上拉電阻（在圖中未畫出）。 硬件電路設(shè)計 單片機電路設(shè)計 為使單片機正常工作，除電源供電部分外，還需提供晶振電路和復(fù)位電路。 圖 22 工作時序圖 根據(jù) RC 暫態(tài)電路理論可知 , TW 的時間寬度計 算公式為： TW = ln3RCX = 1. 1RCX 由該公式可知 ,單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài) 1 持續(xù)時間與待測電容 CX 的容量成正比 。在暫態(tài)期間 , 如果 VTR 的低電平寬度變?yōu)?T2 , VCX 到達(dá)翻轉(zhuǎn)點后還沒有變高 , 基本 RS 觸發(fā)器就會進入到 R = 0,S = 0的禁止?fàn)顟B(tài) , 輸出 VO 的波形無法預(yù)測 , 測量出錯誤結(jié)果。由于 VTR 的脈沖寬度為 T1 , 在 VCX升到三分之二電源電壓前已經(jīng)拉高。 G3 輸出的低電平使三極管 T 截至 , 電源通過電阻 R 開始對待測電容充電 , 如圖 22 的 VCX 波形所示。 VTR 電平變低后 , 比較器 OP 2 的輸出為低電平。 系統(tǒng)需要測量時 , 單片機的 P37 引腳上輸出負(fù)向窄脈沖 VTR 控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進入暫態(tài) , 即可實現(xiàn)一次測量。單片機 P37 引腳在上電時的默認(rèn)電平是高電平。電阻 R1 和電容 C1 構(gòu)成 NE555 定時器的上電自動復(fù)位電路。 圖 21 系統(tǒng)測量原理圖 由圖 21可知 , NE555 定時器內(nèi)部主要由電阻分壓器、電壓比較器 OP1 ~ OP2 、與非門G1 ~ G輸出緩沖反相器 G 4 和集電極開路的三極管 T 組成。電路主要由單片機 U NE555 定時芯片 U2 和檢測電容 CX 組成。 （電路 如圖 1 3 所示 ） 9 圖 13 方案 Ⅲ 電容測量框圖 三種方案作簡單的比較 比較上述三種方案可知，方案Ⅰ采用了 A/D 轉(zhuǎn)換器，價格比較昂貴；方案Ⅱ比較復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy；方案Ⅲ電路簡單， 原理清晰，易于實現(xiàn)，易于控制，本設(shè)計就是 基于方案 Ⅲ展開的。單片機通過檢測 VO 高電平持續(xù)時間來計算電容大小 , 并將結(jié)果顯示在液晶屏上。在計數(shù)控制時間 Tc等參數(shù)合適的條件下，數(shù)碼管顯示器的數(shù)字 N 與 Cx的大小可符合題中所要求的函數(shù)關(guān)系。（電 路如圖 1— 1 所示） 設(shè)三角波函數(shù)式為 ： UI=Kｔ （ 0 ≤ｔ ｔ 1） UI=－ Kｔ （ｔ １ ≤ｔ ｔ 2） 因為 dtdUiCi＝ｘ RiU xO ?? 所以 CKRUO ?? （ 0 ≤ｔ ｔ 1） CKRUO ? （ｔ １ ≤ｔ ｔ 2） 圖 11 方案Ⅰ電容測量框圖 8 方案Ⅱ 用下圖的框圖代替 A/D 轉(zhuǎn)換器，可得到第二種方案。 現(xiàn)在一一介紹論證如下。 ② 測量誤差小于 10%。 ④ 顯示測量結(jié)果，測量誤差小于 20%。 設(shè)計要求 （ 1） 基本部分 ① 自制穩(wěn)壓電源。 lcd 顯示 目錄 1 系統(tǒng)方案設(shè) 計 .................................................................................................. 6 設(shè)計說明及要求 ....................................................................................... 6 設(shè)計說明 ........................................................................................ 6 設(shè)計要求 ........................................................................................ 6 方案Ⅰ ...................................................................................................... 7 5 方案Ⅱ ...................................................................................................... 8 方案Ⅲ ...................................................................................................... 8 三種方案作簡單的比較 ............................................................................ 9 2 單元電路設(shè)計 .................................................................................................. 9 工作原理 .............................................................................................. 10 硬件電路設(shè)計 .............