數字電容表的設計

摘要

電子科學技術日益發展，電子測量也變得越來越普遍，并且對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電容的測量尤為突出。而且隨著電子技術的發展，更是經常需要測量高精度的電容，所以數字電容表就成為一種必不可少的測量儀器。數字電容表是一種智能型、性能穩定、高可靠性，讀數清晰，顯示直觀，操作方便的顯示測試儀，因此不僅特別適用于工業控制或與控制有關的數據處理系統，也越來越廣發被各個領域和項目采用。它的結構和特點決定了他的強大用途，使得它在智能儀表、儀器、小型檢測及控制系統、家用電器中大展身手，倍受青睞。

本文設計的基于PROTEUS的數字電容表，其主要構成采用的是單片機AT89C52、六位LED數碼管及電容充放電電路。根據電容充放電原理和單片機的功能特點，并結合一個普通的電壓比較器，用單片機內部的定時系統測量電容充電到電壓值為0.632E+（E為電壓比較器反相端接的定值電壓，此時電壓比較器會輸出一個高電平，也即是單片機停止計時信號）時所用的時間，根據這個時間換算出電容值，再把電容值的大小通過六位LED顯示。設計中C52單片機通過軟件C語言編程，通過對時間的換算而得到電容值的大小，實現了六位nf級電容的測量，并且使測量誤差低于±1%。使用設計的數字電容表進行測量時，首次測量前要進行調整，以后只需選擇合適的檔位進行測量即可，操作簡單。

關鍵詞：PROTEUS,單片機，數字電容表，LED數碼管

Abstract

...

Key words: PROTEUS, single-chip, digital capacitance meter, LED

目錄

摘要I

AbstractII

1  緒論1

1.1 國內外同類設計的概況敘述1

1.2設計的指導思想2

1.3設計的方法和預期結果、意義3

1.3.1設計的方法3

1.3.2設計的預期結果及意義3

2  電容表制作的方案論證5

2.1測量電路的選擇5

2.1.1方案一 利用LC振蕩電路連接單片機5

2.1.2方案二 利用RC充放電電路連接單片機5

2.2 顯示方案比較5

2.2.1方案一：LCD 液晶顯示5

2.2.2方案二：四位LED數碼管顯示6

2.3方案的比較及選擇6

2.4 系統框圖7

3  系統的硬件電路中器件的概述9

3.1 ATMEL公司的AT89C52單片機9

3.1.1 AT89C52性能及特點9

3.1.2 AT89C52主要性能9

3.1.3內部結構及引腳9

3.2電壓比較器12

3.3  LED數碼管13

4   系統的硬件電路設計實現16

4.1 系統的硬件組成部分及各部分的設計16

4.1.1 電容充電測量電路16

4.1.2 單片機電路16

4.1.3  LED數碼管顯示電路17

4.2 測量前所作工作19

4.3 系統的硬件總體電路圖19

5  電容測試系統設計21

5.1 軟件的總體設計21

5.2 軟件流程圖21

5.3 軟件編程22

6  模擬調試及調試后的正常工作狀態23

結論29

參考文獻31

致謝32

附錄Ⅰ33