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1、本科毕业设计（论文）题 目 数字电容测量仪设计 二一三年五月*学院毕业设计（论文）任务书题目 数字电容测量仪设计 专业 学号 ！#￥% 姓名 ！#￥% 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：l 功能要求：通过单片机测量脉宽,计算容量,控制液晶屏显示结果。系统测量范围50pF500uF,具有按键切换量程功能。l 硬件要求：整个系统的硬件部分包括单片机，键盘、显示和信号检测等。l 上述内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。基本要求：l 明确毕业设计任务，复习与查阅有关资料。l 按要求对设计进行简要说明，总体设计方案，设计电路，使用计算机绘图，画出详细的电路接线图，列出元器件清
2、单。电路图要求工整、清楚、正确，并标明管脚。l 软件编程必须有流程图，程序必须加注释，各程序段的开始要注明该段功能和作用。l 要求使用A4打印稿，不少于2万字。格式遵照学校规定。 主要参考资料：l 周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京航空航天大学出版社l 中国期刊全文数据库。l “电子技术应用”、“电子设计应用”、“单片机与嵌入式系统应用”等期刊。l 牛百齐.基于单片机的电容测量仪设计J. 仪器仪表用户.2005.04l 张俊谟.单片机原理中级教程:原理与应用. M.北京: 北京航空航天大学出版社2006完 成 期 限： 2013.02 2013.05指导教师签名： 专业负责人签名： 201
3、3年 1 月 8 日摘 要随着科技的不断发展，人类的不断进步，在电子技术领域的发展可谓突飞猛进，然而电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有着重要的作用。因此，电容量的测量在日常使用中就不可避免。本设计详细介绍了一种基于单片机的数字式电容测量仪设计方案及实现方法。设计的主要方法是采用555芯片构成单稳态触发器,将电容容量转换为脉冲宽度。通过单片机的计时器测量脉宽, 根据已知的R值，通过单片机的运算功能，计算出电容容量,最后，再通过单片机的普通I/O口控制液晶屏显示出电容容量的计算结果。系统的测量范围为50pF 500uF, 具有多个量程，可根据用户需要由用户选择，与用户的交
4、互是通过键盘实现，不同量程的实现是通过单片机的I/O口控制继电器的吸合与断开来选择不同的R值，从而实现不同的量程。同时，本设计注重设计方法及流程，首先根据原理设计电路，再通过protues仿真，利用keil编程，进而借助ares 制作PCB，最后到焊接元器件，调试直至成功。关键词 单片机 电容器 555芯片 脉冲宽度ABSTRACTWith the development of science and technology, the continuous progress of mankind, the development is in the field of electronic tec
5、hnology make a spurt of progress, however, the capacitor is widely used in electronic circuits, plays an important role in its capacity size on circuit performance. Therefore, the measurement of capacitance is inevitable in everyday use.This design introduces a design scheme of digital capacitance m
6、easuring instrument based on MCU and the realization method. The main method is designed with 555 chip monostable trigger, the capacitance is converted into pulse width. Through the timer pulse width measurement of single chip microcomputer, according to the known R value, through the single-chip co
7、mputing function, calculate capacity, finally, through the microcontroller IO port control LCD screen to display the results capacitor capacity. The measurement range is 50pF 500uF, having a plurality of range, according to user needs can be selected by the user, the interaction with the user throug
8、h the keyboard, the realization of different scale by SCM IO port control relay and broken at different R values, 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
9、 keil programming, and with the help of Ares PCB, and finally to the welding components, debugging until success.Keywords：single-chip capacitance 555chip pulse width目录摘 要IABSTRACTII1前言12系统硬件电路设计32.1设计方案选择32.2 AT89C51单片机基本系统62.3测量电路92.3.1 555测量电路92.3.2按键选择量程电路102.3.3继电器控制电路102.4液晶显示电路113系统软件设计113.1 程
10、序设计算法设计113.2程序流程图设计123.2.1主程序流程图133.2.2中断程序流程图143.2.3 LCD显示流程图153.2.4按键选择量程程序流程图164 PCB设计164.1 元器件的封装设计174.2 PCB板的制作195 系统仿真与实验调试216致谢24参考文献25附 录26附录1源程序26附录2总电路图38附录3元器件清单39附录4 pcb设计图40附录5实际作品411前言 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。在电子产品的生产和维修中，电容测量这一环节至关重要，一个好的电子产品应具备一定规格年限
11、的使用寿命。因此在生产这一环节中，对其产品的检测至关重要，而检测电子产品是否符合出产要求的关键在于检测其内部核心的电路，电路的好坏决定了电子产品的好与坏，而电容在基本的电子产品的集成电路部分有着其不可替代的作用。同样，在维修人员在对电子产品的维修中，电路的检测是最基本的，有时需要检测电路中各个部件是否工作正常，电容器是否工作正常。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。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
12、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
13、展的瓶颈为：1.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。 2.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
14、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。3.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
15、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发展的因素。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
