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1、郑州科技学院专科毕业设计（论文） 题 目 数字电容测量仪 学生姓名专业班级 机电一班学 号所 在 系 电气工程系指导教师完成时间 年 月 日 数字电容测量仪郑 州 科 技 学 院毕业设计（论文）任务书题目 数字电容测量仪的设计 专业 机电一体化 学号200929004 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：了解目前电容量测量仪器的发展现状，学习相关知识，设计出相应的电路，制作出测量方便的数字电容测量仪,并实现其功能，完成毕业设计。基本要求：被测范围1PF-1000F； 测量误差为不大于5%； 量值用数码管显示出来； 尽量低成本，低功耗。参考资料：数字电子技术、模拟电子电路、单片机
2、原理及应用、数字电路设计、电子仪表原理、完 成 期 限： 指导教师签名： 评审小组负责人签名： 年 月 日郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告表课题名称数字电容测量仪的设计指导教师学生姓名学 号200929004专 业机电一体化开题报告内容：课题来源：指导老师设计目的：加深对电子电路知识的理解，掌握单片机的原理及应用，掌握电容数字测量仪的构成、原理和设计方法，熟悉集成电路的使用方法。提高综合运用知识的能力，以及提高解决实际问题的能力。设计要求：设计、安装一个自动数字电容测量仪；测量范围1PF-1000F；用数码管显示出来；测量精度不大于5%；设计思路：采用把未知电容和标准电阻构成RC谐振回路，
3、利用单片机脉冲计数法测得谐振回路的频率，根据谐振回路之间的关系利用单片机的计算可获得未知电容的量。任务完成阶段内容及安排：第一阶段：2011年月10月25日前毕业设计(论文)题目上报指导老师第二阶段：2011年月11月5日前接受毕业设计任务书，学习毕业设计(论文)要求及有关规定，收集资料、开始撰写开题报告。第三阶段：2011年11月10日前上交开题报告，由指导老师审阅第四阶段：2011年11月25日前完成元器件的购买，收集材料，开始设计并撰写论文，初稿完成。第五阶段：2011年12月1日至2012年4月上旬用不同方式与指导老师交流，沟通毕业设计进展情况。第六阶段：2012年4月上旬完成并提交正
4、式毕业设计。 指导教师签名： 日期： （可加页）数字电容测量仪摘 要电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔断直流的作用。电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。电容具有充电放电功能，其电压电流特性是非线性的，一般不能直接测量，我们可以通过测量RC谐振电路的谐振频率，通过其内在关系来间接获得其电容值。这就把电容的测量转换为对谐振频率的测量了，对于周期波的测量方法很多，但大多是通过测量间接计算频率。本文介绍了用目前应用比较广泛的STC89C52系列单片机对周期波频率进行测量，并通过LCD以数字形式直观地示出频率，实现测量的智能化，省去间接对频率计算的麻烦与错误。文章对其测量原
5、理、设计和实现作了说明，并进行了误差分析。关键词：STC89C52单片机；谐振电路；谐振频率；矩形脉Digital capacitance meterABSTRACTCapacitors and circuit mainly for the exchange pulse circuit, in the DC Circuit capacitors cut off from the general role of the DC. Capacitance does not produce nor consume energy, energy storage devices. Capacitance
6、discharge function of charge, voltage and current characteristics of non-linear, and generally can not be measured directly, we can RC resonance by measuring the resonant frequency circuit, through its intrinsic relationship to its capacitance value of indirect access. This measure the capacitance o
7、f the conversion to the resonant frequency of measurement, the frequency of the periodic waves of many measurement methods, but mostly indirectly calculated by measuring the frequency. In this paper, with the current application of a broader series of SCM STC89C52 periodic wave frequency of measurem
8、ents, and through LED directly in digital form to indicate the frequency, and measurement of intelligence, omit indirectly to the frequency of trouble with the calculation error. The article on measuring principle, design and implementation, explained, and the error analysis.KEYWORDS: STC89C52 SCM,
9、resonant circuit,resonant frequency,rectangular pulse目录摘 要IIIKEY WORDSIV1 引言11.1 电容测试仪的发展历史及研究现状11.2现今的电容测量技术手段22 设计思想42.1选择总体方案42.1.1方案比较，做出选择73 测量仪的结构原理器件介绍83.1 单片机STC89C52的介绍83.1.1 主要特性83.1.2 引脚功能说明：113.2 555定时器的工作原理124 基于单片机电容测量软件设计144.1 软件设计144.2 设计任务144.3 软件设计工具144.4 程序设计算法144.5 设计流程165程序编写175
10、.1结果分析17总 结18致 谢19参考文献20附 录121附 录222II1 引言1.1 电容测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，电容的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。电容通常以传感器形式出现，因此，电容测量技术的发展归根结底就是电容传感器的发展。由最初的用交流不平衡电桥就能测量基本的电容传感器。最初的电容传感器有变面积型，变介质介电常数型和变极板间型。现在的电容式传感器越做越先进，现在用的比较多的有容栅式电容传感器，陶瓷电容压力传感器等。电容测量技术发展也很快现在的电容测量技术也由单一化发展为多元化。现在国内外做传感器的厂商也比较多,在世界范围内做电容传感器做的比较好
11、的公司有：日本figaro、德国tecsis、美国alphasense。中国本土测量仪器设备发展的主要瓶颈。尽管本土测试测量产业得到了快速发展，但客观地说中国开发测试测量仪器还普遍比较落后。每当提起中国测试仪器落后的原因，就会有许多不同的说法，诸如精度不高，外观不好，可靠性差等。实际上，这些都还是表面现象，真正影响中国测量仪器发展的瓶颈为：(1)面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。本土仪器设备厂商只是重研发，重视生产，重视狭义的市场，还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式。传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用，但无法满足目前整体解方案流行年代的需求。所以，为了
12、快速缩小与国外先进公司之间的差距，国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡。特别是随着国内应用需求的快速增长，为这一过渡提供了根本动力，应该利用这些动力，跟踪应用技术的快速发展。(2)缺乏标准件的材料配套体系。由于历史的原因，中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业，标准化的研究也没有跟上需求的快速发展，从而导致仪器的材料配套行业的技术水平较低。虽然目前已有较大的改观，但距离整个产业的要求还有一定距离，所以，还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有，在技术水平没有达到的条件下，一味地追求精度或追求高指标，而没有处理好与稳定性之间的关系。上述这些都是制约本土仪器
13、发展的因素。(3)测试在整个产品流程中的地位偏低。由于人们的传统观念的影响，在产品的制造流程中，研发始终处于核心位置，而测试则处于从属和辅助位置。关于这一点，在几乎所有的研究机构部门配置上即可窥其一斑。这种错误观念上的原因，造成整个社会对测试的重视度不够，从而造成测试仪器方面人才的严重匮乏，造成相关的基础科学研究比较薄弱，这是中国测量仪器发展的一个主要瓶颈。实际上，即便是研发队伍本身，对测试的重视度以及对仪器本身的研究也明显不够。近年来我国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，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，尤其最近几年，中国本土仪器取
14、得了长足的进步，特别是通用电子测量设备研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。1.2现今的电容测量技术手段电容器是一种能储存电荷的容器它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器.如：云母瓷介纸介，电解电容器等在构造上，又分为固定电容器和可变电容器电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用.电容器对交流电的阻力受交流电频率影响，即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈
