【正文】 6VCCR210KD3IN4007SB0RESETVCC圖 7 復(fù)位電路. 晶振電路設(shè)計11PB0(XCK/T0)1 PB1(T1)2PB23 PB34PB45 PB56PB67 PB78RESET9 VCC10GND11 XTAL212XTAL113 PD014PD115 PD216PD317 PD418PD519 PD620 PD7 21PC0 22PC123PC2 24PC3 25PC426PC5 27PC6 28PC729AVCC 30GND 31AREF32PA7 33PA6 34PA535PA4 36PA3 37PA238PA1 39PA0 40U1ATMEGA16C422PF Y112MHZC322PFVCC圖 8 晶振電路ATMega16 已經(jīng)內(nèi)置 RC 振蕩線路，可以產(chǎn)生 1M、2M 、4M、8M 的振蕩頻率。圖中 D3(1N4007)的作用有兩個：作用一是將復(fù)位輸入的最高電壓鉗在 Vcc+左右，另一作用是系統(tǒng)斷電時，將 R2(10K)電阻短路，讓 C5 快速放電，讓下一次來電時，能產(chǎn)生有效的復(fù)位。由于 ATMega16 已經(jīng)內(nèi)置了上電復(fù)位設(shè)計。由 于 被 測 量 電 路 有 會 產(chǎn) 生 高 頻 ， 所 以 D6,D7 選 用 肖 基 特 二 極 管 IN5819。V0VCH0 TPLTPH10表 檔位 頻率最小值 minf頻率最大值 maxfR 值級別 備注PF KHZ() KHZ()Kohm 級別 Q=102nF HZ() KHZ()Kohm 級別 Q=102uF HZ(143/Q HZ) HZ()Kohm 級別 Q=102由 表 6 可 知 ， 取 R=102KΩ， HZ KHZ 在系統(tǒng)晶振可測量?f范圍內(nèi)。GND 1TRIG2OUT 3RESET 4CTRL5 THR6DIS7 VCC8U2NE555VCCVCCGNDC6VCCCXoutR551KR651KD6IN5819 D7IN5819圖 5 電容測量電路本電路圖是由 NE555 定時器構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器，電源 Vcc 通過RD6 向 (待測電容)充電，以及 CX 通過 DR6 向 NE555 的第 7 腳 DIS 放電，XC是電路產(chǎn)生振蕩。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電8壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只 電容接地，以防引入干擾。當(dāng)此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論 TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。G N D1T R I G2O U T3R E S E T4 C T R L 5T H R 6D IS 7V C C 85 5 5圖 4 555 引腳圖和內(nèi)部電路圖表 4 555 定時器引腳功能引腳 名稱 功能1 GND（地） 接地，作為低電平2 TRIG(觸發(fā))當(dāng)此引腳電壓降至 1/3VCC（或有控制端決定的閥值電壓）時輸出端給高電平。3 硬件電路 多諧振蕩器的設(shè)計 555 多諧振蕩器電路設(shè)計555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，其電源電壓范圍寬，可在 ～16V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。寫數(shù)據(jù)：輸入。寫指令：輸入：RS=L,RW=L, D0D7= 指令碼，E=高脈沖 輸出：無。LCD1602 的引腳圖如下圖圖 3 所示，引腳定義和主要參數(shù)分別在表 2，表 3 中，其基本時序操作在下文中有說明。綜合考慮，本次設(shè)計選用 2 行 16 位顯示器 LCD1602 作為顯示屏。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動電路部分 [11]。液晶層中的液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。因為液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源 [11]。其不足主要是色彩表現(xiàn)比 CCFL 差，所以專業(yè)繪圖 LCD 大都仍采用傳統(tǒng)的 CCFL 作為背光光源 [10]。LED 指用 LED（發(fā)光二極管）作為背光光源的液晶顯示器（LCD），通常意義上指 WLED（白光 LED）。CCFL 指用 CCFL（冷陰極熒光燈管）作為背光光源的液晶顯示器（LCD）。現(xiàn)在 LCD 已經(jīng)替代 CRT 成為主流，價格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普及 [8]。 顯示器選型. LCD 簡介LCD（Liquid Crystal Display）液晶顯示器。ADC7..6(TQFP與MLF 封裝)TQFP與MLF封裝的 ADC7..6作為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入。5AVCC AVCC是A/D轉(zhuǎn)換器、端口 C(3..0)及ADC (7..6)的電源。RESET復(fù)位輸入引腳。若RSTDISBL熔絲位未編程， PC6 作為復(fù)位輸入引腳。端口C(PC5..PC0) 端口C為7位雙向I/O 口。GND 地。Atmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C 語言編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評估板 [7]。在更新應(yīng)用 Flash 存儲區(qū)時引導(dǎo) Flash 區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了 RWW 操作。本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存儲器技術(shù)生產(chǎn)的。其引腳圖如圖 2 所示。具有如下特點:16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash（具有同時讀寫的能力，即 RWW）。因此，ATmega16 可以達到接近 1MIPS/MHz 的性能，運行速度比普通 CISC 單片機高出 10 倍。AVR 單片機的核心是將 32 個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起，所有的工作寄存器都與 ALU（算術(shù)邏輯單元）直接相連，實現(xiàn)了在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行的一條指令同時訪問（讀寫）兩個獨立寄存器的操作。但由于采用了小引腳封裝（為 DIP 40 和 TQFP/MLF32），所以其價格僅與低檔單片機相當(dāng)，再加上 AVR 單片機的系統(tǒng)內(nèi)可編程特性，使得無需購買昂貴的仿真器和編程器也可進行單片機嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā) [6]。 方案設(shè)計 本設(shè)計采用 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，將電容值轉(zhuǎn)換為頻率值送定時器/計數(shù)3器 T1 的輸入捕捉口 PD6，將頻率值通過輸入捕捉中斷和溢出中斷計算出頻率值，再經(jīng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電容值，通過單片機控制 LCD1602 顯示電路將電容值顯示出來。方案三，此方案時將電容值通過 RC 振蕩，將電容值轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的頻率值，便于單片機檢測，且測量精度較高，便于實現(xiàn)自動化測量。方案二，當(dāng)測量范圍從 pF(1012F)到幾十個 nF(109F)，寄生電容的抑制和溫度穩(wěn)定性方面具有極很大的優(yōu)勢。這個可以用單片機來測，理論上可以從測的值可以為 N 多個，大大超過前面所講述的。測量范圍從 pF(1012F)到幾十個 nF(109F)，并且在寄生電容的抑制和溫度穩(wěn)定性方面具有極很大的優(yōu)勢。方案二：利用放電時間比率來測電容本方案時利用其測量原理是把被測電容和基準(zhǔn)電容連接到同一電阻上，構(gòu)成 RC網(wǎng)絡(luò)。使電容器通過高電阻放電，放電電流隨電容器兩極板間的電壓下降而減少，通過測出不同時刻的放電電流值，直至 I＝0，作出放電電流 I 隨時間變化的曲線，曲線下的面積即等于電容器所帶電量。2 方案設(shè)計 方案選擇方 案 一 ： 利 用 電 容 器 放 電 測 電 容本方案時利用電容器充電后，所帶電量 Q 與兩極板間電壓 U 和電容 C 之間滿足Q＝CU 的關(guān)系。采用Atmega16單片機作為主控制器，對待測電容進行測試，再通過程序?qū)λ鶞y數(shù)據(jù)進行分析計算，最后將所得數(shù)據(jù)經(jīng)過液晶屏顯示出來。 用單片機精確測量電容可以實現(xiàn)自動量程切換，避免操作失誤時卡住指針，損壞儀表，同時在測量時的精度也大有提高，同時可以實現(xiàn)自動記錄跟分析結(jié)果，操作十分方便，而且由單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，系統(tǒng)配置、擴展靈活。現(xiàn)在主要是在測量的自動化、減小設(shè)備體積上做文章。新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新的一代電子元器件,同時也促使電子測量技術(shù)和電公務(wù)員之家子測量儀器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢 [5]。隨著世界高科技發(fā)展的潮流，中國電子測量儀器也步入了高速發(fā)展的道路，特別是經(jīng)過“九五” 期間的發(fā)展，我國電子測量技術(shù)在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進展，為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代實驗室和電子設(shè)備維修中，電容是不可缺少的電子元器件，而因電容導(dǎo)致的電路故障也占多數(shù)，電容的檢測和更換維修常常需要工具，直接測量其電容值是判斷電容好壞的重要參數(shù)，一般測量工具無法測量電容容值，不能夠滿足當(dāng)代測量工具自動化和智能化的要求。電子技術(shù)在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，各種電路的不斷推出以及電子產(chǎn)品的快速更新，電子技術(shù)已成為世界發(fā)展和人們生活中必不可少的工具。 Multivibrator.1 本論文的國內(nèi)外研究動態(tài)目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件急劇增加，在當(dāng)今的電子測試領(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)用十分廣泛。 5%,through the LCD display measurement, it can automatically display range, range pF file, nF file, uF file.Keywords: capacitancemeasurement。本 設(shè) 計 以 Atmega16 單 片 機 為 核 心 ， 通 過 555 定 時 器 組 成 的 多 諧 振 蕩 器 ， 能 自 動 測 量50pF1000uF 的 電 容 值 ， 測 量 精 度 為 177。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。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機，加上各級政府日益重視，以及中國自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究的快速進展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動力和機遇。 屆 別 2022 屆 學(xué) 號 202214240115 畢業(yè)設(shè)計基于 Atmega16 的電容自動測量儀的設(shè)計姓 　 　 名 許 治 豹 系 別 、 專 業(yè) 物 理 與 電 子 信 息 工 程 系 電 氣 工 程 及 其 自 動 化 導(dǎo) 師 姓 名 、 職 稱 段 凌 飛 講 師 完 成 時 間 目錄摘要 ........................................................................................................................I ....................................................................................................................1 本論文的國內(nèi)外研究動態(tài) ............................................................................1 本論文的理論和實踐意義 ...........................................................................12 方案設(shè)計 ...........................................................................................................2 方案選擇 ........................................................................................................2 方案設(shè)計 ..................................................................................................