數(shù)字電容測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　當(dāng)前現(xiàn)代化電子市場(chǎng)正朝著快速及便利同時(shí)大容量的方向發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎能運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，有力的推動(dòng)了社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展。同時(shí)，電子產(chǎn)品也被要求以更快速度的升級(jí)和更快速的處理。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)和555振蕩器作為主要元件，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電容容量的基本測(cè)量。本設(shè)計(jì)基于55

2、5振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生輸入脈沖信號(hào)，然后再通過(guò)STC89C52單片機(jī)對(duì)方波脈沖進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)而測(cè)量電容的。在多諧振蕩器輸出端加入一個(gè)74HC08使輸出波型毛刺減少，從而使單片機(jī)測(cè)量結(jié)果變精確。555振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)根據(jù)所選的電阻的阻值不同，從而調(diào)節(jié)電容的參數(shù)值，這樣就可以確定被測(cè)電容的容值范圍，最后通過(guò)LCD1602顯示器顯示被測(cè)電容容值。在軟件設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序。該儀器具有方便快捷，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。&

3、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：電容測(cè)量;555振蕩器;STC89C52;LCD1602</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The current modern electronic market is headed in fast and convenient large capacity and the

4、direction of development, modern electronic products to use to almost all areas of society of powerful promoted the development of modern society. At the same time, the electronic products also are required to faster spe

5、ed upgrade and more fast process.</p><p>　　This design to STC89C52 single-chip microcomputer and 555 oscillator as the main components, to realize the basic capacity of capacitance measurement. This design b

6、ased on the 555 oscillator to generate more than a harmonic oscillator input pulse signal, and then through the STC89C52 microcontroller each other to interrupt pulse count and measurement of capacitance. In order to joi

7、n the output oscillator a 74 HC08 to make the output waveform burr reduced, so that the single chip microcomputer va</p><p>　　Keywords: capacitance measurements;555 oscillator;STC89C52;LCD1602</p><

8、;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄I</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p

9、><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　2 STC89C52單片機(jī)的基本功能及應(yīng)用2</p><p>　　2.1 STC89C52芯片介紹2</p><p>　　2.2 STC89C52應(yīng)用說(shuō)明3</p><p>　　2.3 單片機(jī)工作的最小化配置4</p><p&g

10、t;<b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　3.2 整體方案設(shè)計(jì)5</p><p><b>　　4 硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　3.1 時(shí)鐘電路9</p><p>　　3.2 按鍵電路9</

11、p><p>　　3.3 復(fù)位電路10</p><p>　　3.4 555芯片電路11</p><p>　　3.5 顯示電路13</p><p><b>　　5 程序設(shè)計(jì)15</b></p><p><b>　　6 總結(jié)16</b></p><p>

12、;<b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　附錄18</b></p><p>　　附錄1 實(shí)物圖18</p><p>　　附錄2 元件清單19</p><p>　　附錄3 系統(tǒng)原理圖20</p><p>　　附錄4 程序清單21</p&g

13、t;<p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　當(dāng)前現(xiàn)代化電子市場(chǎng)正朝著方便快捷容量大的方向發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎能運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，有力的推動(dòng)了社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)。同

14、時(shí)，電子產(chǎn)品也面臨著更快速度的節(jié)奏升級(jí)和更快速的處理功效。</p><p>　　當(dāng)今電子測(cè)試領(lǐng)域，電容測(cè)量技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的非常廣泛了，數(shù)字電容測(cè)量技術(shù)的發(fā)展主要取決于電容傳感器的發(fā)展。由最初的用交流不平衡電橋就能測(cè)量基本的電容傳感器到現(xiàn)在主要使用容柵式電容傳感器，陶瓷電容壓力傳感器等。電容測(cè)量技術(shù)也從單一化向多元化發(fā)展。雖然國(guó)內(nèi)電容傳感器方面的廠(chǎng)家越來(lái)越多，但是每當(dāng)提起國(guó)內(nèi)電容測(cè)量?jī)x器，用戶(hù)就會(huì)有很多看法。如：諸如

15、精度不高，外觀(guān)不好，可靠性差等。</p><p>　　近年來(lái)我國(guó)在電子測(cè)量?jī)x器的精準(zhǔn)度方面投入了很多人力物力，狀況有了很大改觀(guān)。中國(guó)本土的儀器制造與生產(chǎn)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，特別是在電子測(cè)量這個(gè)領(lǐng)域，與國(guó)外的差距正在逐日減少，并對(duì)國(guó)外電子設(shè)備巨頭產(chǎn)生了一定的影響。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的提高與政府的重視，中國(guó)的的測(cè)量?jī)x器每年都以30%的速度增長(zhǎng)，同時(shí)也催生除了大批創(chuàng)新型企業(yè)和產(chǎn)品。其實(shí)影響國(guó)內(nèi)測(cè)量技術(shù)的根本原因是：<

16、;/p><p>　　電容測(cè)量是一項(xiàng)很基礎(chǔ)的研究工作，在日常的電路研究及實(shí)驗(yàn)中，電容作為一個(gè)使用非常頻繁的電子元件，實(shí)際電路對(duì)電容的研究越來(lái)越精確。如果電容測(cè)量達(dá)不到一個(gè)很準(zhǔn)確的水品，會(huì)直接的影響到各項(xiàng)科技的提升和進(jìn)步，因此研究電容測(cè)量技術(shù)具有非常重要的意義。傳統(tǒng)電容測(cè)量?jī)x精度不高，測(cè)量不夠便利，因此我選擇一個(gè)數(shù)字電容測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量電容的容值大小。該數(shù)字電容儀有方便，精度高的優(yōu)點(diǎn)，這也使我的選題有了更大的意義，并提高了我

17、對(duì)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的興趣。 </p><p>　　2 STC89C52單片機(jī)的基本功能及應(yīng)用</p><p>　　2.1 STC89C52芯片介紹</p><p>　　STC89C52是一種低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器，具有8K在系統(tǒng)可編程的Flash處理器。STC89C52對(duì)比51單片機(jī)具有更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，并且?guī)в?K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間，使得該單

18、片機(jī)比51單片機(jī)存儲(chǔ)空間更大，數(shù)據(jù)處理速度也更快。在單片機(jī)芯片上，該芯片擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash，這使得STC89C52單片機(jī)相比其它單片機(jī)有了很大的提高，大大提高了它在各種電子系統(tǒng)中的使用。</p><p>　　STC89C52是由一個(gè)時(shí)鐘電路OSC、一個(gè)程序存儲(chǔ)器ROM、一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器組成。程序存儲(chǔ)器跟數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為了兩個(gè)不同的邏輯存儲(chǔ)空間，這樣就可以用8

19、位地址對(duì)數(shù)據(jù)及程序存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，通過(guò)這樣可以提高8位CPU的存儲(chǔ)和處理速度。</p><p>　　STC89C52芯片引腳分布及說(shuō)明：</p><p>　　圖1 STC89C52引腳分布</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，使用到該芯片的部分引腳，其主要功能如下：</p><p>　　RST：復(fù)位電路輸入端，高電平有效。在此引腳加上持續(xù)時(shí)間

20、大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為≤0.5V的低電平。</p><p>　　P0 口：8位。漏極開(kāi)路的雙向I/O口。</p><p>　　P1 口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　P2 口：8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　P3 口：8位，準(zhǔn)雙

21、向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　ALE/PROG：ALE為CPU訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供一個(gè)地址鎖存信號(hào)，將低8位地質(zhì)所存在片外的地址鎖存器中。</p><p>　　PROG為該引腳的第二功能，即在對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器編程是，此引腳作為編程脈沖輸入端。</p><p>　　PSEN：片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。<

22、/p><p>　　EA/VPP：EA為該引腳的異地功能，即外部程序存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)允許控制端。</p><p>　　VPP位該引腳第二功能，即在對(duì)片內(nèi)Flash進(jìn)行編程時(shí)，VPP引腳接入編程電壓。</p><p>　　XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，該引腳接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)

23、。 </p><p>　　XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，該引腳懸空。</p><p>　　INT0：外部中斷請(qǐng)求0，中斷請(qǐng)求信號(hào)由INT0引腳輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。</p><p>　　INT1：外部中斷請(qǐng)求1，中斷請(qǐng)求信號(hào)由INT1引腳輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE1。</

24、p><p>　　TO:計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0計(jì)數(shù)溢出發(fā)出的中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為T(mén)F0。</p><p>　　T1：計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1計(jì)數(shù)溢出發(fā)出的中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為T(mén)F1。</p><p>　　2.2 STC89C52應(yīng)用說(shuō)明</p><p>　　STC89C52主要性能如表1所示:</p><p>　　表 1 S

25、TC89C52主要性能</p><p>　　2.3 單片機(jī)工作的最小化配置</p><p>　　單片機(jī)的最小化系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，通俗的講就是單片機(jī)工作所用的最少元件。如圖2所示，最小系統(tǒng)一般包括只需要單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路這三部分就可以讓單片機(jī)正常工作。該設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路由12M的晶振及兩個(gè)30P的電瓷電容組成，它們共同決定了單片機(jī)的機(jī)器周期為1us。該復(fù)位電路由一個(gè)10UF

26、電容一個(gè)200歐電阻和10K電阻共同組成。</p><p>　　圖2 STC89C52的最小化配置</p><p><b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)電容容量的基本測(cè)量功能；</p><p>　

27、　實(shí)現(xiàn)電容容量的數(shù)字顯示；</p><p>　　要求測(cè)量范圍1pF-100uF；</p><p>　　方便、快捷且成本低廉。</p><p>　　3.2 整體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的整體思路是：根據(jù)555振蕩器的特點(diǎn)，將電容容值的大小轉(zhuǎn)變成555振蕩器輸出頻率的大小，從而通過(guò)STC89C52單片機(jī)對(duì)555正當(dāng)器輸出頻率大小的測(cè)

28、量來(lái)確定被測(cè)電容的容值。本次設(shè)計(jì)共使用2個(gè)方案，具體可見(jiàn)下面的方案一和方案二：</p><p>　　方案一：根據(jù)電容充放電時(shí)間確定電容容值</p><p>　　這種電容測(cè)量方法主要利用電容的充放電特性：</p><p>　　同時(shí)放電常數(shù)r=RC，通過(guò)測(cè)量電容被測(cè)電容的充放電時(shí)間來(lái)確定被測(cè)電容的容值大小。一般情況下，可設(shè)計(jì)電路使T=ARC（T為振蕩周期或處罰時(shí)間；A為

29、電路常數(shù)與電路參數(shù)有關(guān)）。這種方法可以使用于由555振蕩器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在秒脈沖的作用下產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，來(lái)控制門(mén)電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，從而確定脈沖時(shí)間，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的電路參數(shù)，使計(jì)數(shù)值與被測(cè)電容相對(duì)應(yīng)。其系統(tǒng)框圖如圖3所示：</p><p>　　圖3 方案一系統(tǒng)框圖</p><p>　　這種方法硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，實(shí)際上是通過(guò)犧牲硬件部分來(lái)減輕軟件部分的負(fù)擔(dān)，雖然軟件設(shè)計(jì)會(huì)非常簡(jiǎn)單。但是使用這種

30、方法在具體設(shè)計(jì)中會(huì)碰到很大的問(wèn)題，而且硬件一旦設(shè)計(jì)好，可變性不大，一旦功能不能完全實(shí)現(xiàn)，硬件修改起來(lái)就會(huì)非常麻煩。</p><p>　　方案二：基于STC89C52和555振蕩器多諧振蕩電路電容測(cè)量</p><p>　　該方案是通過(guò)一塊555芯片來(lái)測(cè)量電容，讓555芯片工作在直接反饋無(wú)穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，使555芯片輸出一定頻率的方波，其頻率的大小跟被測(cè)量的電容之間的關(guān)系是：</p>

31、<p>　　我們固定R的大小，其公式就可以寫(xiě)為：</p><p>　　因此，只要我們能夠測(cè)量出555芯片輸出的頻率，就可以計(jì)算出被測(cè)電容的容值。計(jì)算頻率的方法可以利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器T0和中斷INT0配合使用來(lái)測(cè)量，這種研究方法相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖4：</p><p>　　圖4 方案二系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖中給出了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖，系

32、統(tǒng)主要由四個(gè)主要部分組成，單片機(jī)和晶振電路設(shè)計(jì)，555芯片電路設(shè)計(jì)，LCD1602顯示電路，復(fù)位電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　該方案對(duì)比方案一硬件方面要簡(jiǎn)單一點(diǎn)，軟件方面要復(fù)雜一點(diǎn)。由于實(shí)際電路制作過(guò)程中，硬件方面修改起來(lái)非常復(fù)雜，軟件修改則比較簡(jiǎn)單。因此最終選擇方案二作為本次設(shè)計(jì)的最終方案。</p><p><b>　　4 硬件設(shè)計(jì)</b></p>

33、<p><b>　　3.1 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用電容C2、C3和12M晶振組成，接在單片機(jī)的第18和19號(hào)引腳上。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。其電路圖如圖5所示：</p>&

34、lt;p><b>　　圖5 系統(tǒng)時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　3.2 按鍵電路</b></p><p>　　按鍵電路可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，人們可以通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)讓單片機(jī)自動(dòng)的做不同的工作。鍵盤(pán)是一組按鍵的集合，按鍵開(kāi)關(guān)是一種常開(kāi)型開(kāi)關(guān)，一般情況下按鍵電路的兩個(gè)觸點(diǎn)會(huì)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們是閉合的。鍵盤(pán)分為編碼鍵盤(pán)及非編碼鍵

35、盤(pán)這2種，按鍵的識(shí)別是由專(zhuān)門(mén)的硬件通過(guò)譯碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，能產(chǎn)生鍵編號(hào)或者是鍵值的鍵盤(pán)被稱(chēng)為編碼鍵盤(pán)，而缺少這種的要靠自編軟件識(shí)別的鍵盤(pán)則被稱(chēng)為非編碼鍵盤(pán)。在由單片機(jī)組成的電路系統(tǒng)以及智能儀器中，使用的較多的一般是非編碼鍵盤(pán)。圖6就是一種比較典型的按鍵電路，在按鍵沒(méi)有按下的時(shí)候，輸出的是高電平，當(dāng)按鍵按下去的時(shí)候，輸出的是低電平。</p><p><b>　　圖6 系統(tǒng)按鍵電路</b></p

36、><p><b>　　3.3 復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路是為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號(hào)，由一個(gè)電阻、按鍵和一個(gè)電容組成，使單片機(jī)上電的時(shí)候復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路主要包括積分復(fù)位、微分復(fù)位、比較器復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位這四種類(lèi)型。52單片機(jī)的復(fù)位功能主要是由外接復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都會(huì)需要復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU和各個(gè)原件都處于初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始

37、工作。</p><p>　　該復(fù)位電路采用的是按鈕復(fù)位這種方式，還有一種方式是上電自動(dòng)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位電路通過(guò)外接的電解電容自動(dòng)充放電從而實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位作用，只要Vcc的上升時(shí)間低于1ms，自動(dòng)上電復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)。圖7中所示的電解電容在系統(tǒng)內(nèi)可以起到上電復(fù)位的作用，因?yàn)榭紤]到芯片剛剛上電時(shí)由于供電不穩(wěn)定而做出錯(cuò)誤的計(jì)算，所以增加一個(gè)上電復(fù)位以達(dá)到延時(shí)啟動(dòng)CPU的目的，使芯片能夠正常工作。雖然現(xiàn)在很多芯片自帶了上

38、電延時(shí)功能，但是我們一般還是會(huì)增加額外的上電復(fù)位電路，提高可靠性。當(dāng)按壓式開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電容兩端構(gòu)成回路并放電，使RST端重新變?yōu)楦唠娖?，按鍵抬起時(shí)電容又充電使RST變回低電平電路。</p><p><b>　　圖7 系統(tǒng)復(fù)位電路</b></p><p>　　3.4 555芯片電路</p><p>　　555芯片電路是一種能將模擬數(shù)據(jù)功能與邏輯

39、數(shù)據(jù)功能結(jié)合在同一個(gè)芯片上的組合式集成電路。它的設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、適用面廣泛，深受電子方面工作人員以及電子愛(ài)好者的喜愛(ài)，因此人們稱(chēng)555芯片為小IC。</p><p>　　555芯片電路能應(yīng)用的電路有很多，例如：多個(gè)單穩(wěn)、雙穩(wěn)觸發(fā)器以及一個(gè)單穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)觸發(fā)器，一個(gè)雙穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)觸發(fā)器等組合。在實(shí)際電路應(yīng)用中，除了一些簡(jiǎn)單的電路外，555芯片還可以與不同的原件組合出很多功能不同的電路。本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用的電路是直接反饋型無(wú)

40、穩(wěn)類(lèi)電路。電路如圖8所示：</p><p>　　圖8 555芯片電路</p><p>　　在555芯片輸出方波后，由于硬件的原因，輸出的方波會(huì)有很多毛刺，所以為了去除這些毛刺本設(shè)計(jì)中使用了一個(gè)兩輸入與門(mén)（74HC08），讓信號(hào)通過(guò)74HC08后會(huì)使輸出的波形毛刺減少很多，使單片機(jī)的測(cè)量結(jié)果變得精確。</p><p>　　555時(shí)基芯片的輸出頻率跟所使用的電阻R和電容

41、C的關(guān)系是：</p><p><b>　　又因?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　即：</b></p><p>　　如果單片機(jī)采用12M的晶振，計(jì)數(shù)器T0的值增加1，時(shí)間就增加1μS，我們采用中斷的方式來(lái)啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)器T0，中斷的觸發(fā)方式為脈沖下降沿觸發(fā)，第一次中斷到來(lái)啟動(dòng)T0，計(jì)數(shù)器的值為，第二次中斷到來(lái)停

42、止T0，計(jì)數(shù)器器的值為，則測(cè)量方波的周期為</p><p>　　如何開(kāi)始時(shí)刻計(jì)數(shù)器的值，則。</p><p>　　則： </p><p>　　單片機(jī)的計(jì)數(shù)器的值N=0-65535，為了測(cè)量的精度，N的取值一般在100~5000，當(dāng)電阻R越大，電容C的值就越小。我們?nèi)〔煌碾娮柚?，就得到不同的電容測(cè)量的量程。</p&

43、gt;<p>　　第一檔： 1~50 uf</p><p>　　第二檔： 0.1~5 uf</p><p>　　第三檔： 0.01~0.5 uf</p><p>　　第四檔： 0.001~0.05 uf</p><p>　　在圖中，由4個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制這4個(gè)檔位

44、。分別是K1控制第一檔；K2控制第二檔；K3控制第三檔；K4控制第四檔。在操作工程中，當(dāng)一個(gè)檔位的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，其他三個(gè)檔位的開(kāi)關(guān)必須關(guān)閉，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)檔位的控制。</p><p>　　為了編寫(xiě)程序的方便，我們只計(jì)算后面的單位可以根據(jù)使用的量程自行添加。測(cè)量范圍的大小0.001uF~655.35uF。</p><p>　　由于這些阻值的電容在市場(chǎng)上根本買(mǎi)不到，所以該設(shè)計(jì)采用的是與其阻值相近

45、的精密可調(diào)電阻來(lái)代替。</p><p><b>　　3.5 顯示電路</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)需要顯示的數(shù)據(jù)較多，同時(shí)LCD1602與同類(lèi)產(chǎn)品相比擁有功耗小、數(shù)據(jù)顯示豐富、體型輕便，功能強(qiáng)大等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多電子產(chǎn)品和單片機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，我選擇LCD1602作為該設(shè)計(jì)的顯示器。LCD1602一共有16個(gè)引腳，其引腳分布如圖9所示：<

46、;/p><p><b>　　圖9 系統(tǒng)顯示電路</b></p><p>　　1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，引腳具體功能如表2所示：</p><p>　　表2 LCD1602各引腳功能圖</p><p><b>　　5 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)的使用除了硬件

47、，同樣也要到軟件，該設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)使用的是keil軟件，keil是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件。</p><p>　　在主程序中，通過(guò)檢測(cè)按鍵是否按下來(lái)執(zhí)行循環(huán)程序。通過(guò)單片機(jī)P3.7端口檢測(cè)是否開(kāi)始測(cè)量電容，然后通過(guò)端口P3.6端口對(duì)555定時(shí)器復(fù)位端進(jìn)行方波輸出控制。最后通過(guò)程序?qū)ν獠恐袛?與定時(shí)器控制，計(jì)算出電容值得大小并通過(guò)LCD1602進(jìn)行顯示。圖10為該程序設(shè)計(jì)的流程圖：</p>

48、;<p>　　圖10 軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)從起草到完稿，耗時(shí)大約一個(gè)月。在這次的設(shè)計(jì)的各個(gè)過(guò)程中，遇到了許多的困難。首先在原理圖的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于對(duì)STC89C52的工作原理不太了解，導(dǎo)致在剛開(kāi)始編寫(xiě)程序時(shí)不知道該如何下手。后來(lái)通過(guò)翻閱課本和在網(wǎng)上查找資料，基本了解了STC89C52的

49、工作原理，才有了初步的思路。本設(shè)計(jì)通過(guò)由555芯片和電容電阻組成的振蕩電路來(lái)輸出方波，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器T0測(cè)量其脈沖寬度，從而達(dá)到測(cè)量其周期的目的，再通過(guò)單片機(jī)軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算從而得出被測(cè)電容的值，最后再通過(guò)LCD1602顯示初被測(cè)電容的容值。</p><p>　　其次在電路焊接過(guò)程中，與單片機(jī)連接的LCD始終不亮，用萬(wàn)用表測(cè)試發(fā)現(xiàn)是顯示管腳接錯(cuò)了，重新焊接以后，LCD1602就亮了。但是后來(lái)寫(xiě)入

50、程序進(jìn)入單片機(jī)后，LCD1602沒(méi)有正確顯示，檢查后才發(fā)現(xiàn)是555振蕩器有個(gè)引腳與單片機(jī)引腳接錯(cuò)了。</p><p>　　最后在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，由于自己對(duì)WORD的掌握程度不夠，導(dǎo)致論文撰寫(xiě)速度很慢，格式也老是弄錯(cuò)。但在自己的努力學(xué)習(xí)下學(xué)會(huì)了如何用WORD文檔進(jìn)行論文排版，并最后順利的完成了論文。</p><p>　　焊晶振要注意：一定要盡量保證晶振焊腳與18、19腳的焊腳是最短，對(duì)稱(chēng)的

51、，晶振焊腳與30pF的電容也要求最短和對(duì)稱(chēng)。因?yàn)樵赟TC89C52最小系統(tǒng)搭建中，最關(guān)鍵的就是確保晶振能起振。感覺(jué)晶振比較嬌氣，偏差一點(diǎn)點(diǎn)就很容易不振或亂振。前兩次的最小系統(tǒng)就是因?yàn)闆](méi)有起振，所以失敗了！不過(guò)有過(guò)兩次經(jīng)驗(yàn)之后，我終于將這個(gè)問(wèn)題解決了。</p><p>　　在21世紀(jì)這個(gè)數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字電容測(cè)量?jī)x正朝著高精度、低成本、方便快捷的方向發(fā)展，這就要求我們掌握更多的設(shè)計(jì)技術(shù)。相信經(jīng)過(guò)我們的不斷努力學(xué)習(xí)，我

52、們一定有能力設(shè)計(jì)出越來(lái)越好的數(shù)字電容測(cè)量?jī)x，以滿(mǎn)足人們?cè)谌粘９ぷ骱蜕钪械男枨蟆?lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉光斌，劉冬，姚志成.單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)用抗干擾技術(shù)[M].北京人民郵電出版社，2004</p><p>　　[2] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社，2005</p&g

53、t;<p>　　[3] 楊小川.protel DXP 設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[4] 萬(wàn)文略.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].重慶大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[5] 李金平，沈明山，姜余祥.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[6] 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)[M]

54、.北京:高等教育出版社，1999</p><p>　　[7] 付曉光.單片機(jī)原理與使用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[8] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，2000</p><p>　　[9] 江世明.基于Proteus的單片機(jī)用用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009</p><p>

55、　　[10] 邊春元.C51單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社育出版社，2008</p><p>　　[11] 李海清，黃志遙.電容傳感器新型微弱電容測(cè)量電路[J].北京:傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2002</p><p>　　[12] 羅民昌.集成電路系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998</p><p>　　[13] 李桂安.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)[M].南

56、京：東南大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[14] 夏繼強(qiáng).單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[15] 郝波.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[16] 肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002</p><p&g

57、t;　　[17] 申忠如，郭福田，丁暉.現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[18] 趙文博.新型常用集成電路速查手冊(cè)[M].北京:人民郵政出版社，2006</p><p>　　[19] 薛文，華慧明.新編實(shí)用電子技術(shù)快速入門(mén)[M].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2003</p><p>　　[20] 丁英麗.交流型微小

58、電容測(cè)量電路的設(shè)計(jì)[J].北京：電工技術(shù)雜志，2003</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄1 實(shí)物圖</b></p><p><b>　　附錄2 元件清單</b></p><p><b>　　附錄3 系統(tǒng)原理圖</b>

59、;</p><p><b>　　附錄4 程序清單</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h> //庫(kù)函數(shù)</p><p>　　#define DATA P0</p><p>　　sbit RW

60、=P2^6; //1602寫(xiě)數(shù)據(jù)</p><p>　　sbit RS=P2^5; //1602寫(xiě)地址</p><p>　　sbit EN=P2^7; //1602工作使能</p><p>　　sbit b_test=P3^7; //開(kāi)始測(cè)量電容的按鍵輸入</p><p>　　sbit _reset=P3

61、^6; //555時(shí)基芯片工作控制信號(hào)</p><p>　　unsigned int T_flag,N,C,i,Dis1,Dis0;</p><p>　　unsigned int b[6]={0X13,0X0D,0X00,0X00,0X25,0X16}; //顯示C=00UF</p><p>　　/***********延時(shí)1MS**************

62、****/</p><p>　　void Delay1ms(unsigned int mm)</p><p>　　{unsigned int i;</p><p>　　for(mm;mm>0;mm--)</p><p>　　for(i=100;i>0;i--);</p><p><b>　　}&l

63、t;/b></p><p>　　/***************檢查忙否*****************/</p><p>　　void Checkstates()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char dat;</p><p><b

64、>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=1;</b></p><p>　　do{EN=1;//下降沿</p><p>　　_nop_();//保持一定間隔</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b&

65、gt;　　dat=DATA;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p>　　}while((dat&0x80)==1);

66、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/**************LCD寫(xiě)命令函數(shù)*********/</p><p>　　void wcomd(unsigned char cmd)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Che

67、ckstates();</p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　DATA=cmd;</b></p><p><b>　　EN=1;</b></p><p

68、><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　EN=0

69、;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/**********LCD寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)**************/</p><p>　　void wdata(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p>&l

70、t;p>　　Checkstates();</p><p><b>　　RS=1;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　DATA=dat;</b></p><p><b>　　EN=1;</b></

71、p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><

72、b>　　EN=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************初始化********************/</p><p>　　void LCDINIT()</p><p><b>　　{</b></p>

73、<p>　　Delay1ms(15);</p><p>　　wcomd(0x38);//功能設(shè)置</p><p>　　Delay1ms(5);</p><p>　　wcomd(0x38);//功能設(shè)置</p><p>　　Delay1ms(5);</p><p>　　wcomd(0x01);//清屏<

74、;/p><p>　　Delay1ms(5);</p><p>　　wcomd(0x08);//關(guān)顯示</p><p>　　Delay1ms(5);</p><p>　　wcomd(0x0c);//開(kāi)顯示，不開(kāi)光標(biāo)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*

75、**********顯示函數(shù)**************/</p><p>　　void Display(void) //顯示函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　unsigned char a[12]={0X4D,0X45,0X41,

76、0X53,0X55,0X52,0X45,0X4D,0X45,0X4E,0X54,0X53};//顯示measurements</p><p>　　LCDINIT();</p><p>　　for(i=0;i<12;i++)//寫(xiě)顯示第一行</p><p>　　{ wcomd(0x80+i);</p><p>　　Delay1ms(1);

77、</p><p>　　wdata(a[i]);</p><p>　　Delay1ms(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(j=0;j<6;j++)//寫(xiě)顯示第二行</p><p><b>　　{</b></p>&l

78、t;p>　　wcomd(0xc0+j);</p><p>　　Delay1ms(1);</p><p>　　wdata(0x30+b[j]);</p><p>　　Delay1ms(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Delay1ms(150);</p&

79、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IE=0x81; //打開(kāi)全部的中斷控制，并開(kāi)啟外部中斷允許</p><p>　　TMOD=0

80、x09; //T0為16位計(jì)數(shù)工作方式1</p><p>　　IT0=1; //設(shè)置外部中斷的觸發(fā)的方式為脈沖觸發(fā)</p><p><b>　　TH0=0x00;</b></p><p><b>　　TL0=0x00;</b>

81、;</p><p><b>　　T_flag=0;</b></p><p><b>　　_reset=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　w

82、hile(!b_test) //如果有測(cè)量按鍵輸入就往下執(zhí)行</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p>　　_reset=1; //啟動(dòng)555時(shí)基芯片</p><p&

83、gt;　　EX0=1; //開(kāi)啟中斷0</p><p>　　while(_reset) //超出等待時(shí)間，中斷還沒(méi)有過(guò)來(lái)，就退出</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if(i>5000) //設(shè)置最

84、長(zhǎng)等待時(shí)間</p><p><b>　　{</b></p><p>　　_reset=0; //最長(zhǎng)等待時(shí)間到還沒(méi)有中斷，停止555</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(N<1

85、00) //如果計(jì)數(shù)值小于100，顯示SM，表示應(yīng)換用小一點(diǎn)的量程</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b[3]=0X1D;</p><p>　　b[2]=0X23;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(N

86、>5000) //如果計(jì)數(shù)值大于5000，顯示LA，表示應(yīng)換用大一點(diǎn)的量程</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b[3]=0X11;</p><p>　　b[2]=0X1C;</p><p><b>　　}</b></p><p>

87、　　if(N>=100 && N<=5000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　C=N/100; //計(jì)算電容的大小</p><p>　　b[2]=C/10; //計(jì)算電容值的十位</p><p>　　b[3]=C-b[2]*10; /

88、/計(jì)算電容值的各位</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Display(); //顯示電容的大小</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b

89、></p><p>　　void int0(void) interrupt 0 //第一次中斷開(kāi)始計(jì)數(shù)，第二個(gè)中斷停止計(jì)數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　T_flag=!T_flag;</p><p>　　if(T_flag==1)</p><p><

90、b>　　{</b></p><p>　　TR0=1; //開(kāi)始計(jì)時(shí)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(T_flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=0;

91、 //停止計(jì)時(shí)</p><p>　　EX0=0; //關(guān)閉中斷</p><p>　　_reset=0; //停止發(fā)出方波</p><p>　　N=TH0*256+TL0; //計(jì)算計(jì)數(shù)器的值</p><p><b>　　N=N*5/3;</b></p><p>　　TH

92、0=0x00; //恢復(fù)初值</p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>

93、;　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科四年來(lái)對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)，其難度、復(fù)雜性、對(duì)設(shè)計(jì)的要求都是以前所不能比擬的。所要用到的知識(shí)及相關(guān)的資料有相當(dāng)部分超出我們四年的所學(xué)，需要通過(guò)其他途徑來(lái)獲取信息。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加了解了自己的專(zhuān)業(yè)，并且提高了自己的自學(xué)能力。</p><p>　　在此要特別感謝我的指導(dǎo)老師，該畢業(yè)論文是在尊敬的**老師的細(xì)心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)下完成的。無(wú)論是論文的選題、設(shè)計(jì)思路、理論概括還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)到

94、論文撰寫(xiě)，處處浸透著**老師的心血，**老師對(duì)我的關(guān)心和幫助讓我動(dòng)力十足。**老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、活躍的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、孜孜不倦的精神和精心培養(yǎng)人才的風(fēng)范，都使我受益非淺。這些精神和態(tài)度都值得我們這些年輕的學(xué)子們學(xué)習(xí)，**老師謙遜無(wú)私、平易近人的高尚品格及熱情教導(dǎo)的樸實(shí)作風(fēng)也一直是我學(xué)習(xí)的榜樣。</p><p>　　在此，我向您致以最深摯的謝意！您辛苦了！</p><