【正文】 器件急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應用中我們常常要測定電容的大小。通常情況下，電路參數的數字化測量是把被測參數傳換成直流電壓或頻率后進行測量。是嘗試用555定時器將被測參數轉化為頻率，這里我們將RLC的測量電路產生的頻率送入STC89C52RC的計數端端口，通過定時并且計數可以計算出被測頻率再通過該頻率計算出各個參數。電容測試發(fā)展已經很久，方法眾多，常見測量方法如下。測試儀器行業(yè)目前已經越過低谷階段，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步，特別是通用電子測量設備研發(fā)方面，與國外先進產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。從中國電子信息產業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過30%以上的速度在快速增長。 本設計所做的工作本設計是以555為核心的振蕩電路，將被測參數模擬轉化為頻率，并利用單片機計算頻率，所以，本畢業(yè)設計需要做好以下工作：(1) 學習單片機原理等材料；(2) 學習Protel99SE，；(3) 設計測量電容的振蕩電路；(4) 設計LED動態(tài)顯示電路；(5) 設計軟件程序；(6) 用Protel99SE軟件繪制電路原理圖和PCB圖；(7) 安裝和調試，實際測試，記錄測試數據及結果。在設計前對各種方案進行了比較：(1)利用純模擬電路雖然避免了編程的麻煩，但電路復雜，所用器件較多，靈活性差，測量精度低，現在已較少使用。其速度快，體積小，可靠性和精度都較好，在設計中可采用PLC對硬件進行控制，但是用PLC實現價格相對昂貴，因而成本過高。但相對而言規(guī)模大，結構復雜。系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈活,容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。綜上所述，利用振蕩電路與單片機結合實現電容測試儀更加簡便可行，節(jié)約成本。 系統(tǒng)的原理框圖本設計的設計思想是把電容C通過RC振蕩轉換成頻率信號f，這樣就把模擬量轉化為數字量，然后送入核心進行計數后再對數據進行處理和運算求出被測電容的值，并送顯示器顯示。然后，把此脈沖信號通過接口傳到STC89C52RC單片機上，對此脈沖信號進行計數，通過軟件編程，使之轉換成電容值，最后由1602液晶屏顯示電容值。測量電路主要用于產生RC振蕩頻率f，而控制電路則用于對所產生的振蕩頻率進行計數處理控制并送顯示等。本設計中RC振蕩是利用555定時器的振蕩電路產生的。通過MCS 51單片機的I/O口自動識別，實現自動測量。本設計中采用1602液晶屏構成顯示器，直觀易懂，操作簡單，且能降低功耗。 555定時器簡介555定時器是一種模擬電路和數字電路相結合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧定時器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。(1)555定時器內部結構555定時器是一種模擬電路和數字電路相結合的中規(guī)模集成電路,其內部結構如Error! Reference source not found..1(A)(B)部分所示。分壓器由三個5KΩ的等值電阻串聯而成。比較器由兩個結構相同的集成運放NN2組成?；綬S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器NN2的輸出端控制。(D)部分所示。當uc上升到時，N2輸出由0翻轉為1，這時==1，RS觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。t=t2時刻，uc上升到，比較器N1的輸出由1變?yōu)?，這時=0，=1，RS觸發(fā)器復0，定時器輸出u0=0。uc按指數規(guī)律下降,當uc時比較器N1輸出由0變?yōu)?，RS觸發(fā)器的==1，Q的狀態(tài)不變，u0的狀態(tài)仍為低電平。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。多諧定時器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔?。T1為電容充電時間，T2為電容放電時間。圖（C）所示電路輸出矩形波的占空比： (34) RC振蕩電路的設計本電容測試儀的設計采用的“脈沖計數法”，就利用了555芯片產生多諧振蕩這一原理來設計的。RC振蕩電路輸出的是矩形波脈沖。當VC上升到時，觸發(fā)器被復位，同時555芯片內部放電三極管導通，此時V0為低電平。當VC下降到時，觸發(fā)器又被置位，V0翻轉為高電平。當電容較小時，脈沖頻率之間相差上百甚至上千，電路中的電阻應做相應的調整。 單片機電路的設計 單片機的選擇STC89C52RC自1974年美國Fairchild公司研制出第一臺單片機F8以來，單片機經歷了由4位機到8位機再到16位、32位機的發(fā)展過程。Intel公司于1976年推出了MCS48系列單片機，于1980年推出了MCS51系列單片機，于1983年推出了MCS96系列單片機。其典型產品為8051，封裝為40引腳。這三種芯片只是在程序存儲器的形式上不同，在結構和功能上都一樣。該系列中有20引腳封裝的產品，體積的減小使其應用更加靈活。在片內含有Flash存儲器，Flash存儲器是一種可以電擦除和電寫入的閃速存儲器（簡記為FPEROM），這使開發(fā)調試更為方便。如PHILIPS的8XC552系列，在80C51的基礎上增加了一個16位的定時/計數器和一個8路輸入的10位A/D轉換器，并配有串行總線接口；80C51XA使單片機位數增至16位；Intel公司的80C51GA/GB也增加了A/D轉換功能。設計選用宏晶科技的STC89C52RC單片機作為系統(tǒng)計算核心。主要特性如下：1. 增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.2. 工作電壓：～（5V單片機）/～（3V單片機）3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz4. 用戶應用程序空間為8K字節(jié)5. 片上集成512字節(jié)RAM6. 通用I/O口（32個），復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。STC89C52RC本身就是一個復雜的同步時序電路。時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準的，有條不紊的一拍拍的工作。常用時鐘電路有兩種方式，一種是外部時鐘方式，另一種是內部時鐘方式。對外部脈沖信號的要求一般為低于12MHz的方波。由于XTAL2的邏輯電平不是TTL的，~10K的上拉電阻。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接電容的大小會影響晶體振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性。在安裝時，晶體和電容盡可能和單片機安裝的近一點，目的是減少寄生內容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。復位的主要功能是把PC初始化為0000H，是STC89C52RC單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。STC89C52RC的復位是由外部的復位電路實現的。只要VCC上升的時間不超過1ms，就可以實現自動上電復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。 按鍵手動復位電路本設計采用按鍵手動復位電路，靈活性較好。 單片機定時器/計數器設置： 單片機設計電路在現代工業(yè)檢測，控制中，許多場合都要用到計數或定時功能。三個定時器/計數器都有定時和計數兩種工作模式。每當外部輸入脈沖反生負跳變時，計數器加1。STC89C52RC單片機有四種工作方式（方式0，方式1，方式2，方式3），通過對特殊功能寄存器額編程，用戶可以方便的選擇定時器/計數器兩種工作模式和四種工作方式。定時器/計數器工作在方式1時，為16位計數器，由TLX（X=0，1）作為低位和THX作為高八位所構成。方式3是為了增加一個附加的8位定時器/計數器提供的。當輸入信號產生由1到0的負跳變時，對外部脈沖進行采樣。在本設計中，使用T0作為定時器，T1作為計數器。T1中的數值為外部脈沖頻率，即一秒鐘RC振蕩器產生的脈沖數目。與傳統(tǒng)的數碼管相比，液晶顯示器具有顯示信息多顯示規(guī)范體積小和功耗低等優(yōu)點，因此是智能儀器智能設備顯示終端的首選。點陣字符式價格比較低廉