【正文】 過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國本土儀器取得了長足的進(jìn)步，特別是通用電子測量設(shè)備研發(fā)方面，與國外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對國外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。上述這些都是制約本土儀器發(fā)展的因素。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個產(chǎn)業(yè)的要求還有一定距離，所以，還應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的研究放到重要的位置。所以，為了快速縮小與國外先進(jìn)公司之間的差距，國內(nèi)儀器研發(fā)企業(yè)應(yīng)加速實(shí)現(xiàn)從面向仿制的研發(fā)向面向應(yīng)用的研發(fā)的過渡。本土儀器設(shè)備廠商只是重研發(fā)，重視生產(chǎn)，重視狹義的市場，還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代營銷體系和面向應(yīng)用的研發(fā)模式。實(shí)際上，即便是研發(fā)隊(duì)伍本身，對測試的重視度以及對儀器本身的研究也明顯不夠。關(guān)于這一點(diǎn)，在幾乎所有的研究機(jī)構(gòu)部門配置上即可窺其一斑。實(shí)際上，這些都還是表面現(xiàn)象，真正影響中國測量儀器發(fā)展的瓶頸為：。盡管本土測試測量產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國開發(fā)測試測量儀器還普遍比較落后?，F(xiàn)在國內(nèi)外做傳感器的廠商也比較多,在世界范圍內(nèi)做電容傳感器做的比較好的公司有：日本figaro、德國tecsis、美國alphasense?，F(xiàn)在的電容式傳感器越做越先進(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。由最初的用交流不平衡電橋就能測量基本的電容傳感器。 目 錄1前言 1 1 22系統(tǒng)方案設(shè)計 3 33 單元電路設(shè)計 7 測量原理 7 小電容測量原理 7 電解電容測量原理 7 硬件電路設(shè)計 9 單片機(jī)電路設(shè)計 9 LM393芯片電路設(shè)計 10 按鍵電路設(shè)計 11 顯示電路設(shè)計 11 軟件設(shè)計 13 量程范圍設(shè)置 13 原理圖設(shè)計及設(shè)計結(jié)果 14 原理圖設(shè)計 14 設(shè)計結(jié)果 153 系統(tǒng)測試 16 測量小電容 16 測量電解電容 18 測量結(jié)果 19 誤差分析 204 結(jié)論與心得體會 20參考文獻(xiàn) 21附 錄 21致 謝 40III1前言當(dāng)今電子測試領(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)用的十分廣泛。 MCU。關(guān)鍵詞：電容測量；LM393；LC震蕩；單片機(jī)；LCD顯示Design of capacitance measuring instrument based on single chip microputerAbstract: This design introduces a design scheme of digital capacitance measuring instrument based on MCU and the realization method. The design method of the LC oscillator is posed by LM393, measured by single chip microputer LC oscillating circuit frequency, according to the known capacitance value, through the singlechip puting function, calculate capacity, finally, through the microcontroller I/O port control LCD screen shows the calculation results of the electrical capacitance. The measurement range of 1pF~12000 μF, having a plurality of range, according to user needs can be selected by the user, the interaction with the user is achieved through the key, to achieve different range is through the onoff of the open selection of different R value, so as to achieve different range. At the same time, the design focus on the design method and process, according to the principle of circuit design, through the Protues simulation, using keil programming, and finally to the welding ponents, debugging until success.Keywords: capacitance measurement。系統(tǒng)的測量范圍為1pF~12000μF, 具有多個量程，可根據(jù)用戶需要由用戶選擇，與用戶的交互是通過按鍵實(shí)現(xiàn)，不同量程的實(shí)現(xiàn)是通過開關(guān)的閉合與斷開來選擇不同的R值，從而實(shí)現(xiàn)不同的量程?；趩纹瑱C(jī)的電容測量儀設(shè)計摘要：本設(shè)計詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的數(shù)字式電容測量儀設(shè)計方案及實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計的主要方法是由LM393組成的LC 振蕩器，由單片機(jī)測量LC 震蕩回路的頻率, 根據(jù)已知的電容值，通過單片機(jī)的運(yùn)算功能，計算出電容容量，最后，再通過單片機(jī)的普通I/O口控制液晶屏顯示出電容容量的計算結(jié)果。同時，本設(shè)計注重設(shè)計方法及流程，首先根據(jù)原理設(shè)計電路，再通過protues仿真，利用keil編程，最后到焊接元器件，調(diào)試直至成功。 LM393。 LCD display LC shocks。電容通常以傳感器形式出現(xiàn)，因此，電容測量技術(shù)的發(fā)展歸根結(jié)底就是電容傳感器的發(fā)展。最初的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。電容測量技術(shù)發(fā)展也很快現(xiàn)在的電容測量技術(shù)也由單一化發(fā)展為多元化。中國本土測量儀器設(shè)備發(fā)展的主要瓶頸。每當(dāng)提起中國測試儀器落后的原因，就會有許多不同的說法，諸如精度不高，外觀不好，可靠性差等。由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產(chǎn)品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而測試則處于從屬和輔助位置。這種錯誤觀念上的原因，造成整個社會對測試的重視度不夠，從而造成測試儀器方面人才的嚴(yán)重匱乏，造成相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究比較薄弱，這是中國測量儀器發(fā)展的一個主要瓶頸。傳統(tǒng)的營銷模式在計劃經(jīng)濟(jì)年代里發(fā)揮過很大作用，但無法滿足目前整體解方案流行年代的需求。特別是隨著國內(nèi)應(yīng)用需求的快速增長，為這一過渡提供了根本動力，應(yīng)該利用這些動力，跟蹤應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展。由于歷史的原因，中國儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的研究也沒有跟上需求的快速發(fā)展，從而導(dǎo)致儀器的材料配套行業(yè)的技術(shù)水平較低。還有，在技術(shù)水平?jīng)]有達(dá)到的條件下，一味地追求精度或追求高指標(biāo)，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關(guān)系。近年來我國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。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(jī)，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(jìn)展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動力和機(jī)遇。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。這種原始的方法必須通過測量兩個物理量來計算電容的大小，而其中的Q是比較難以測量的量。利用多諧震蕩原理測量電容的方案硬件設(shè)計比較簡單，但是軟件實(shí)現(xiàn)相對比較復(fù)雜，而直接根據(jù)充放電時間判斷電容值的方案雖然基本上沒有用到軟件部分，但是硬件卻又十分的復(fù)雜。根據(jù)上面兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計提出了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對比較簡單的方案：基于STC89C52單片機(jī)和由LM393芯片組成的LC 振蕩器的數(shù)顯式電容測量。本方案的精度較高，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計也相對簡單?，F(xiàn)在一一介紹論證如下：方案一：利用多諧振蕩原理測量電容測量原理如下圖所示。在電源剛接通時(K合上)，電容C上的電壓為零，多諧振蕩器輸出為高電平通過R對電容C充電。當(dāng)= 時施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)，輸出又變?yōu)楦唠娖?，如此往?fù)產(chǎn)生震蕩波形。實(shí)際應(yīng)用中也可以通過測量和來算出圖1 電容測量原理圖圖2 震蕩波形圖 測量誤差分析：由式(6)可以看出，經(jīng)過軟件校準(zhǔn)后得出的結(jié)果與的值有關(guān)。測量結(jié)果主要受標(biāo)準(zhǔn)電容的絕對精度影響，因此應(yīng)該選擇精度高、穩(wěn)定性好的；其他誤差來源包括周期測量的量化誤差，除法運(yùn)算產(chǎn)生的余數(shù)誤差，電源電壓的波動造成諧振頻率偏移帶來的誤差，因此電路要用穩(wěn)壓性能好的穩(wěn)壓電源。 方案二、直接根據(jù)充放電時間判斷電容值：這種電容測量方法主要利用了電容的充放電特性，放電常數(shù)，通過測量與被測電容相關(guān)電路的充放電時間來確定電容值。這種方法中應(yīng)用了555芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在秒脈沖的作用下產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，來控制門電路實(shí)現(xiàn)計數(shù)，從而確定脈沖時間，通過設(shè)計合理的電路參數(shù)，使計數(shù)值與被測電容相對應(yīng)。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)脈沖圖3 電路原理框圖誤差分析：這種電容測量方法的誤差主要由兩部分組成：一部分是由555芯片構(gòu)成的振蕩電路和觸發(fā)電路由于非線性造成的誤差，其中最重要的是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的非線性誤差，(T由充放電時間決定，是被測電容值)；另一部分是由數(shù)字電路的量化誤差引起，是數(shù)字電路特有的誤差該誤差相對影響較小，可忽略不計。 方案三、基于STC89C52單片機(jī)和LM393芯片構(gòu)成的LC 振蕩器電路電容測量：這種電容測量方法主要是通過一塊LM393芯片來測量電容，電路是一個由LM393組成的LC 振蕩器。只要我們能夠測量出LC 振蕩器電路的頻率，就可以計算出測量的電容。系統(tǒng)框圖見圖4。3 單元電路設(shè)計 測量原理 小電容測量原理測量電路