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1、平 顶 山 学 院 2 0 1 2 届 本 科 生 毕 业 设 计 基 于 单 片 机 的 电 容 测 试 仪 设 计 曹 振 亚目 录1 绪 论 .11.1 设 计 背 景 及 研 究 意 义 .11.2 国 内 外 研 究 现 状 .11.3 本 设 计 研 究 内 容 .22 系 统 设 计 .22.1 系 统 设 计 任 务 及 要 求 .22.2 系 统 总 体 方 案 设 计 .22.2.1 方 案 论 证 .22.2.2 总 体 方 案 设 计 .33 硬 件 电 路 设 计 .43.1 单 片 机 主 控 电 路 设 计 .43.1.1 单 片 机 介 绍 .43.1.2 单
2、片 机 最 小 系 统 .53.1.3 主 控 电 路 的 工 作 原 理 .63.2 电 容 测 量 电 路 设 计 .73.2.1 电 容 测 量 电 路 原 理 及 工 作 过 程 .73.2.2 电 容 测 量 电 路 原 理 图 .83.3 显 示 电 路 设 计 .93.4 按 键 电 路 设 计 .113.5 电 源 电 路 设 计 .124 软 件 设 计 .134.1 主 程 序 设 计 .134.2 子 程 序 设 计 .145 总 结 .16附 录 .17参 考 文 献 .26致 谢 .27平 顶 山 学 院 2 0 1 2 届 本 科 生 毕 业 设 计 基 于 单 片
3、 机 的 电 容 测 试 仪 设 计 曹 振 亚11 绪 论1.1 设 计 背 景 及 研 究 意 义电 容 量 是 电 工 电 子 信 息 行 业 中 非 常 关 键 的 一 项 物 理 量 ， 在 信 息 、 工 业 、 各 种 高 新技 术 的 开 发 和 研 究 中 也 是 一 个 非 常 普 遍 和 常 用 的 测 量 参 数 。 目 前 ， 随 着 电 子 信 息 技 术的 发 展 ， 智 能 技 术 的 广 泛 应 用 ， 电 容 量 测 量 技 术 已 向 自 动 化 、 智 能 化 方 向 发 展 。 基 于此 ， 提 出 了 电 容 量 的 数 字 化 测 量 。随 着 经
4、 济 的 发 展 和 科 技 水 平 的 提 高 ， 很 多 智 能 芯 片 的 制 造 ， 使 电 子 测 量 仪 表 向 数字 化 、 智 能 化 方 向 发 展 。 电 容 量 的 测 量 是 电 子 测 量 中 最 基 本 的 参 数 测 量 ， 要 求 有 一 定的 精 确 度 ， 同 时 要 求 测 量 的 量 程 要 宽 ， 测 量 的 速 度 要 快 。 因 此 ， 设 计 可 靠 、 安 全 、 便捷 的 电 容 测 试 仪 具 有 极 大 的 现 实 必 要 性 。1.2 国 内 外 研 究 现 状近 年 来 测 量 仪 器 的 可 靠 性 和 稳 定 性 问 题 得 到
5、了 很 多 方 面 的 重 视 ， 状 况 有 了 很 大 改观 。 测 试 仪 器 行 业 目 前 已 经 越 过 低 谷 阶 段 ， 重 新 回 到 了 快 速 发 展 的 轨 道 。 随 着 模 块 化和 虚 拟 技 术 的 发 展 ， 为 测 试 测 量 仪 器 行 业 带 来 了 新 的 契 机 。 电 容 器 作 为 非 常 重 要 的 一个 电 学 元 件 在 现 代 电 子 技 术 中 有 着 非 常 广 泛 的 用 途 ， 电 容 定 义 为 ： 电 容 器 所 带 的 电 荷量 Q 与 电 容 器 两 极 板 间 的 电 势 差 U 的 比 值 ， 即 ： QC U 。 这
6、 种 原 始 的 方 法 必 须 通 过 测量 两 个 物 理 量 来 计 算 电 容 的 大 小 ， 而 其 中 的 Q 是 比 较 难 以 测 量 的 量 。 传 统 常 用 测 量 电容 的 方 法 两 种 ： 一 是 利 用 多 谐 震 荡 产 生 脉 冲 宽 度 与 电 容 值 成 正 比 信 号 ， 通 过 低 通 滤 波后 测 量 输 出 电 压 实 现 ； 二 是 采 用 经 典 电 桥 法 ， 80 年 代 之 前 采 用 手 动 电 桥 ， 测 试 结 果 需要 大 量 的 换 算 ， 对 操 作 技 能 要 求 较 高 ， 测 试 工 效 很 低 。 80 年 代 数 字
7、 自 动 电 桥 的 问 世 ，使 电 桥 在 内 部 微 机 的 控 制 下 自 动 平 衡 ， 最 终 结 果 直 读 得 到 ， 大 大 方 便 了 使 用 。 而 目 前国 内 外 对 电 容 量 的 测 试 常 用 积 分 法 或 斜 率 法 （ 含 双 斜 率 ） 测 试 电 容 ， 原 理 是 测 试 RC积 分 时 间 或 以 恒 流 源 对 被 测 电 容 充 电 ， 用 充 电 时 间 或 充 电 终 止 电 压 来 计 算 被 测 电 容 的电 容 量 ， 可 以 达 到 比 较 高 的 测 试 精 度 、 测 量 范 围 广 、 读 数 方 便 ， 而 且 能 够 实 现 量 程 自动 转
