【正文】 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(shí)間與待測(cè)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)門(mén)2 , VCX 到達(dá)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)后還沒(méi)有變高, 基本RS 觸發(fā)器就會(huì)進(jìn)入到R = 0,S = 0的禁止?fàn)顟B(tài), 輸出VO 的波形無(wú)法預(yù)測(cè), 測(cè)量出錯(cuò)誤結(jié)果。由于VTR 的脈沖寬度為T(mén)1 , 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(guò)電阻R 開(kāi)始對(duì)待測(cè)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(cè)量時(shí), 單片機(jī)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(jìn)入暫態(tài), 即可實(shí)現(xiàn)一次測(cè)量。單片機(jī)P37 引腳在上電時(shí)的默認(rèn)電平是高電平。電阻R1 和電容C1 構(gòu)成NE555 定時(shí)器的上電自動(dòng)復(fù)位電路。圖21 系統(tǒng)測(cè)量原理圖由圖21可知, NE555 定時(shí)器內(nèi)部主要由電阻分壓器、電壓比較器OP1 ~ OP2 、與非門(mén)G1 ~ G輸出緩沖反相器G 4 和集電極開(kāi)路的三極管T 組成。電路主要由單片機(jī)UNE555 定時(shí)芯片U2 和檢測(cè)電容CX 組成。（電路如圖1 3所示）圖13 方案Ⅲ電容測(cè)量框圖 三種方案作簡(jiǎn)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(jià)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(jiǎn)單，原理清晰，易于實(shí)現(xiàn)，易于控制，本設(shè)計(jì)就是基于方案Ⅲ展開(kāi)的。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)VO 高電平持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算電容大小,并將結(jié)果顯示在液晶屏上。在計(jì)數(shù)控制時(shí)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　　　?。? ≤ｔｔ1） UI=－Kｔ　　?。ǎ簦薄埽簦?） 因?yàn)椤∷浴? （0 ≤ｔｔ1） （ｔ１≤ｔｔ2） 圖11 方案Ⅰ電容測(cè)量框圖Ⅱ用下圖的框圖代替A/D轉(zhuǎn)換器，可得到第二種方案?，F(xiàn)在一一介紹論證如下。② 測(cè)量誤差小于10%。④ 顯示測(cè)量結(jié)果，測(cè)量誤差小于20%。 設(shè)計(jì)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(jì) 5 設(shè)計(jì)說(shuō)明及要求 5 設(shè)計(jì)說(shuō)明 5 設(shè)計(jì)要求 5 Ⅰ 6 Ⅱ 7 Ⅲ 7 三種方案作簡(jiǎn)單的比較 8 2 單元電路設(shè)計(jì) 9 工作原理 9 硬件電路設(shè)計(jì) 11 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 11 555時(shí)鐘芯片與單片機(jī)連接 12 低脈沖產(chǎn)生電路 13 鍵盤(pán)電路 13 指示燈電路 14 量程選擇電路 14 液晶顯示電路 16 軟件設(shè)計(jì) 17 量程范圍設(shè)置 17 altium designer 原理圖設(shè)計(jì)及PCB制作 18 原理圖設(shè)計(jì) 18 PCB制作 18 設(shè)計(jì)結(jié)果 19 3系統(tǒng)測(cè)試 19 測(cè)量100nf的電容 19 21 測(cè)試結(jié)果 22 誤差分析 22 4 結(jié)論與心得體會(huì) 23 5 參考文獻(xiàn) 24 6 附錄 24 附錄1 元器件清單 24 附錄2 程序清單 25 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明及要求 設(shè)計(jì)說(shuō)明框圖中的外接電容是定時(shí)電路中的一部分。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。【關(guān)鍵詞】 電容測(cè)量。系統(tǒng)的測(cè)量范圍為10pF~ 500uF, 具有多個(gè)量程，可根據(jù)用戶(hù)需要由用戶(hù)選擇，與用戶(hù)的交互是通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，不同量程的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)單片機(jī)的I/O口控制繼電器的吸合與斷開(kāi)來(lái)選擇不同的R值，從而實(shí)現(xiàn)不同的量程。設(shè)計(jì)的主要方法是采用555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,將電容容量轉(zhuǎn)換為脈沖寬度。因此，電容量的測(cè)量在日常使用中就不可避免。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)課題 基于單片機(jī)的數(shù)字式電容儀設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日【摘要】 隨著科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)的不斷進(jìn)步，在電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，然而電容器在電子線路中得到廣泛的應(yīng)用，它的容量大小對(duì)電路的性能有著重要的作用。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)單片機(jī)的計(jì)時(shí)器測(cè)量脈寬, 根據(jù)已知的R值，通過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算功能，計(jì)算出電容容量,最后，再通過(guò)單片機(jī)的普通I/O口控制液晶屏顯示出電容容量的計(jì)算結(jié)果。同時(shí)，本設(shè)計(jì)注重設(shè)計(jì)方法及流程，首先根據(jù)原理設(shè)計(jì)電路，再通過(guò)protues仿真，利用keil編程，進(jìn)而借助altium designer 制作PCB，最后到焊接元器件，調(diào)試直至成功。 脈沖寬度。 單片機(jī)。當(dāng)外接電容的容量不同時(shí)，與定時(shí)電路所對(duì)應(yīng)的時(shí)間也有所不同，即C=f(t)，而時(shí)間與脈沖數(shù)目成正比，脈沖數(shù)目可以通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼獲得。② ③ 設(shè)計(jì)兩個(gè)的測(cè)量量程。（2）發(fā)揮部分① 至少設(shè)計(jì)兩個(gè)以上的測(cè)量量程，使被測(cè)電容的容量擴(kuò)大到100PF至100μF范圍內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)中考慮了三種設(shè)計(jì)方案，三種設(shè)計(jì)方案中主要區(qū)別在于硬件電路和軟件設(shè)計(jì)的不同，對(duì)于本設(shè)計(jì)，三種方案均能夠?qū)崿F(xiàn)，最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求、可行性和設(shè)計(jì)成本的考慮選擇了基于STC89C52單片機(jī)和555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路測(cè)量電容的方案。Ⅰ如果三角波輸入給以被測(cè)電容器作為微分電容的微分電路，在電路參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)臈l件下，微分電路的輸出幅度與Cx成正比，再經(jīng)峰值檢測(cè)電路或精密整流及濾波電路，可以得到與Cx成正比的直流電壓Ux ，然后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送給數(shù)字顯示器，便可實(shí)現(xiàn)所要求的函數(shù)關(guān)系。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(cè)電容Cx成正比，因而fx與Cx成正比。（電路如圖1—2所示）圖12 方案Ⅱ電容測(cè)量框圖Ⅲ單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接收單片機(jī)的窄脈沖觸發(fā)信號(hào)Trig, 輸出一個(gè)脈沖寬度與待測(cè)電容CX 的容量成正比的信號(hào)VO。測(cè)量過(guò)程中, 通過(guò)控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的充電電阻阻值, 實(shí)現(xiàn)10pF~ 500uF 范圍內(nèi)電容的測(cè)量。2 單元電路設(shè)計(jì) 工作原理系統(tǒng)測(cè)量的電路原理圖如圖21 所示。NE555 定時(shí)器芯片的6 腳與7 腳相連, 與電阻R和待測(cè)電容CX 組成單