《电容数字测量仪设计总结报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电容数字测量仪设计总结报告（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 自动化化综合设设计总结结报告 题目目：电容容数字测测量仪 二级级学院 电子子信息与与自动化化学院 专 业 自动化化专业 班班 级 自动动化2班班、3班班 指指导老师师 刘 晓晓 东 组员员 考核项目设计50分分平时成绩220分答辩30分分得分总分考核等级教师签名电容数字测测量仪摘要本设计是基基于5555定时时器构成成多谐振振荡器产产生输入入脉冲信信号，然然后通过过AT889C551对方方波脉冲冲中断计计数而测测量电容容的。在在多谐振振荡器输输出端加加入一个个74HHC088对方波波消除毛毛刺产生生方波输输入到单单片机外外部中断断0，再再通过单单片机内内部计数数器对方方波进行行脉宽计计数。55
2、55定定时器中中所涉及及的电容容，即是是被测量量的电容容。信号号的频率率可以根根据所选选的电阻阻，电容容的参数数而调节节，这样便便可以定定量的确确定被测测电容的的容值范范围。最最后通过过LCDD16002显示示被测电电容数值值。关键词：电电容，5555定定时器，AT89C51，LCD1602目录1、 引言 当前数数字系统统的设计计正朝着着快速以以及大容容量和便便利的方方向发展展。现代代电子产产品几乎乎几乎应应用到各各个领域域，有力力推动了了现代社社会信息息化的进进展，这这反过来来也要求求电子产产品要以以更快的的速度节节奏升级级。 在日常常的电路路工程或或者电路路试验中中，电容容为一个个最常见见
3、的电子子元件，在在实际电电路中对对电容的的要求也也愈加精精确，传传统的电电容测量量仪表现现的不够够直观、精精确度不不高以及及便利。因因此，这这次，我我们选择择一个数数字式电电容测量量仪，只只要打开开开关就就可以直直观的观观察电容容数量值值大小。相相比以前前的更为为方便、高高精确度度的有点点，这也也为本次次选题带带来了意意义，同同时也提提高了我我们对设设计的兴兴趣。2.1 设设计要求求1、设计电电容数字字测量仪仪电路，测测量并显显示电容容大小2、测量电电容范围围为1000pf500F3、系统工工作满足足电容测测量一般般要求。2.2 系系统整体体方案设设计本设计是通通过一块块5555芯片来来测量电
4、电容，让让5555芯片工工作在直直接反馈馈无稳态态的状态态下，5555芯芯片输出出一定频频率的方方波，其其频率的的大小跟跟被测量量的电容容之间的的关系是是：，我我们固定定的大小小，其公公式就可可以写为为：，只只要我们们能够测测量出5555芯芯片输出出的频率率，就可可以计算算出测量量的电容容。计算算频率的的方法可可以利用用单片机机的计数数器和中中断配合合使用来来测量，这这种研究究方法相相当的简简单。系系统框图图见下图图。AT89C51 555晶振电路被测电容LCD1602显示复位电路测量按键 系统框框图图中给出了了整个系系统设计计的系统统框图，系系统主要要由四个个主要部部分组成成，单片片机和晶晶
5、振电路路设计，555芯片电路设计，LCD1602显示电路，复位电路设计。3、 硬件电路设设计3.1单片片机ATT89CC51简简介MCS-551单片片机是美美国INNTE公公司于119800年推出出的产品品，与MMCS-48单单片机相相比，它它的结构构更先进进，功能能更强，在在原来的的基础上上增加了了更多的的电路单单元和指指令，指指令数达达1111条，MMCS-51单单片机可可以算是是相当成成功的产产品，一一直到现现在，MMCS-51系系列或其其兼容的的单片机机仍是应应用的主主流产品品，各高高校及专专业学校校的培训训教材仍仍与MCCS-551单片片机作为为代表进进行理论论基础学学习。AAT89
6、9C511是一个个低电压压，高性性能CMMOS 8位单单片机，片片内含44k bbytees的可可反复擦擦写的FFlassh只读读程序存存储器和和1288 byytess的随机机存取数数据存储储器（RRAM），器器件采用用ATMMEL公公司的高高密度、非非易失性性存储技技术生产产，兼容容标准MMCS-51指指令系统统，片内内置通用用8位中中央处理理器和FFlassh存储储单元，内内置功能能强大的的微型计计算机的的AT889C551提供供了高性性价比的的解决方方案。AT889C551是一一个低功功耗高性性能单片片机，440个引引脚，332个外外部双向向输入/输出（II/O）端端口，同同时内含含2
7、个外外中断口口，2个个16位位可编程程定时计计数器,2个全全双工串串行通信信口，AAT899C511可以按按照常规规方法进进行编程程，也可可以在线线编程。其其将通用用的微处处理器和和Flaash存存储器结结合在一一起，特特别是可可反复擦擦写的FFlassh存储储器可有有效地降降低开发发成本。3.2.22单片机机最小系系统复位位电路与与1、从原理理上，一一般采用用上电复复位电路路。这种种复位电电路的工工作原理理是：通通电时，电电容两端端相当于于短路，于于是RSST引脚脚上为高高电平，然然后电源源通过电电阻对电电容充电电，RSST端电电压慢慢慢下降到到一定程程序，即即为低电电平，单单片机开开始正常
8、常工作。该设计中复复位电路路采用按按键复位位方式。电电路选用用22uFF的电容容、2000k欧姆姆的电阻阻、10000欧姆电电阻和一一个按键键组成。2、内部时时钟电路路和晶振振频率一一般选择择在4MMHz12MMHz之之间（该该设计选选用122MHzz），外外接两个个谐振电电容。本本系统采采用内部部时钟方方式。3.2.33 按按键控制制电路 本设计采采用3个个按键来来执行检检测作用用，因为为根据测测量范围围要求该该设计制制定了33个档位位，每个个按键对对应5555定时时器上规规定档位位，该按按键在软软件程序序用来控控制程序序是否往往下面执执行，如如检测到到按键按按下，再再对程序序变量置置位进而
9、而控制显显示程序序的执行行；同时时单片机机上设定定了开始始测量电电容输入入的按键键，单片片机通过过P3.7端口口对按键键进行检检测；该该四个按按键如图图所示： 3.2 5555定时器器多谐振振荡器3.2.11 5555定定时器概概述555芯片片电路是是一种将将模拟功功能与逻逻辑功能能巧妙结结合在同同一硅片片上的组组合集成成电路。它它设计新新颖，构构思奇巧巧，用途途广泛，备备受电子子专业设设计人员员和电子子爱好者者的青睐睐，人们们将其戏戏称为伟伟大的小小IC。19772年，美美国西格格尼蒂克克斯公司司(Siigneeticcs)研研制出TTmerr NEE5555双极型型时基电电路，设设计原意意
10、是用来来取代体体积大,定时精精度差的的热延迟迟继电器器等机械械式延迟迟器。但但该器件件投放市市场后，人人们发现现这种电电路的应应用远远远超出原原设计的的使用范范围，用用途之广广几乎遍遍及电子子应用的的各个领领域，需需求量极极大。美美国各大大公司相相继仿制制这种电电路 119744年西格格尼蒂克克斯公司司又在同同一基片片上将两两个双极极型5555单元元集成在在一起，取取名为NNF5556。19778年美美国英特特锡尔(Inttelssil)研制成成功CMMOS型型时基电电路ICCM5555 IICM5556,后来又又推出将将四个时时基电路路集成在在一个芯芯片上的的四时基基电路5558 由于采采用
11、CMMOS型型工艺和和高度集集成，使使时基电电路的应应用从民民用扩展展到火箭箭、导弹弹、卫星星、航天天等高科科技领域域。在这这期间，日日本、西西欧等各各大公司司和厂家家也竞相相仿制、生生产。尽尽管世界界各大半半导体或或器件公公司、厂厂家都在在生产各各自型号号的55555566时基电电路，但但其内部部电路大大同小异异，且都都具有相相同的引引出功能能端。5555电电路，也也称5555芯片片电路，是是一种中中规模集集成电路路。它具具有功能能强、使使用灵活活、适用用范围宽宽的特点点。通常常只要外外接少量量几个元元件，就就可构成成各种不不同用途途的脉冲冲电路以以及许多多实用电电路，如如多谐振振荡器、单单
12、稳态电电路及施施密特触触发器等等等。从从而能够够实现振振荡、定定时、调调光、调调压、调调速等。555集成电路有双极型和CMOS两种。CMOS型的优点是功耗低、电源电压低、输入阻抗高。对于初学者来说，可以把555电路等效看成一个带放电开关的RS触发器，这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端TH可看成是置零端R，要求高电平，触发端R可看成置位端低电平有效。它只有一个输出端Vo，Vo可等效为触发器的Q端。放电端DIS可看成由内部放电开关控制的一个接点，放电开关由触发器的端控制：Q=1时DIS端接地；Q=0时，DIS端悬空。此外，这个触发器还有复位端MR加上低电平(03V)时可使输出为低电平。该特殊的R
13、S触发器有两个输入端，这两个输入端的触发电平要求一高一低，其中置零端R即阈值端TH要求高电平，置位端即触发端则要求低电平，也就是使它们翻转的阈值电压值不同。当VK端不接控制电压时，对TH端(即R端)来讲，大于23VDD是高电平1，小于23VDD时是低电平0；而对TR端(即端)来讲，大于13VDD是高电平1，小于13VDD是低电平O。3.2.22 5555定时器器与ATT89CC51接接口555定时时器芯片片电路的的应用电电路很多多，在实实际应用用中，除除了单一一品种的的电路外外，还可可组合出出很多不不同电路路。本次次设计中中应用的的电路是是直接反反馈型无无稳类电电路，外外设按键键控制三三个档位
14、位，5555定时时器的44脚复位位端有单单片机PP3.66端口来来控制发发出芯片片发出方方波的发发生；另另外多5555谐振荡荡器7端端口接入入P3.2端口口来进行行单片机机的中断断控制，由由于我们们是进行行方波脉脉宽计数数，说以以选择中中断请求求方式为为边沿触触发方式式；3.2.33 5555程程序设计计档位算算法整个程序设设计过程程中遇到到的最大大的问题题的如何何根据测测量到的的方波的的频率来来计算所所测量的的电容的的大小。在在前面的的介绍中中我们知知道：5555时时基芯片片的输出出频率跟跟所使用用的电阻阻R和电容容C的关系系是：又因为，所所以 即： 如果单片机机采用112M的的晶振，计计数器TT0的值值增加11，时间间就增加加1S，我们们采用中中断的方方式来启启动和停停止计数数器T00，中断断的触发发方式为为脉冲下下降沿触触发，第第一次中中
