简易数字电容表设计

基于51单片机的数字电容表的设计

基于51单片机的数字电容表的设计数字电容表,具有准确度和灵敏度高,测量速度快等特点,利用多谐振荡电路的频率计算公式,间接求得所测电容的电容值。

一．硬件系统1.1 单片机硬件设计选用具有低功耗特性的单片机可以大大降低系统功耗。

可以从供电电压、单片机内部结构设计、系统时钟设计和低功耗模式等几方面考察一款单片机的低功耗特性。

1.1.1 选用尽量简单的CPU内核在选择CPU 内核时切忌一味追求性能。

8 位机够用,就没有必要选用16 位机,选择的原则应该是“够用就好”。

现在单片机的运行速度越来越快,但性能的提升往往带来功耗的增加。

一个复杂的CPU集成度高、功能强,但片内晶体管多,总漏电流大,即使进入停止状态,漏电流也变得不可忽视;而简单的CPU 内核不仅功耗低,成本也低。

1.1.2 选择低电压供电的系统降低单片机的供电电压可以有效地降低其功耗。

当前,单片机从与TTL 兼容的5 V 供电降低到3.3 V、3 V2 V 乃至1.8 V 供电。

供电电压降下来,要归功于半导体工艺的发展。

从原来的3 μm 工艺到现在的0.25、0.18、0.13 μm 工艺, CMOS 电路的门限电平阈值不断降低。

低电压供电可以大大降低系统的工作电流,但是由于晶体管的尺寸不断减小,管子的漏电流有增大的趋势,这也是对降低功耗不利的一个方面。

目前,单片机系统的电源电压仍以5 V为主,而过去5 年中,3 V 供电的单片机系统数量增加了1 倍,2V 供电的系统也在不断增加。

再过五年,低电压供电的单片机数量可能会超过5 V 电压供电的单片机。

如此看来,供电电压降低将是未来单片机发展的一个重要趋势。

1.1.3 选择带有低功耗模式的系统低功耗模式指的是系统的等待和停止模式。

处于这类模式下的单片机功耗将大大小于运行模式下的功耗。

过去传统的单片机,在运行模式下有wait和stop两条指令,可以使单片机进入等待或停止状态,以达到省电的目的。

等待模式下,CPU 停止工作,但系统时钟并不停止,单片机的外围I/O 模块也不停止工作;系统功耗一般降低有限,相当于工作模式的50%～70%。

简易数字电容表的设计说明

铁道大学四方学院毕业设计简易数字电容表的设计The Design of Simple Digital CapacitorPublished2013届电气工程系专业电气工程及其自动化学号学生指导老师完成日期 2013年5月27日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在应用中我们常常要测定电容的大小，本文设计了一种测定电容的数字电容表。

本课题选用STC12C5204AD单片机作为一个核心部件来设计数字电容表，该设计的系统是由：单片机、555芯片电路、显示电路等部分组成。

采用Keil C语言进行编程，通过由555芯片和电容、电阻组成的振荡电路来输出方波，通过单片机软件计数，从而达到测量其频率,对数据进行进一步的计算从而得出被测电容的值，通过LCD1602显示出其测量值。

本次设计的数字电容表通过实际证明，该系统具有硬件设计简单，软件可调整性大，系统稳定可靠等优点，并且在体积方面比较小，方便携带，在生活生产中可以得到更普遍的应用。

关键字：单片机 LCD1602 数字电容表 555芯片AbstractWhile the traditional control test drive the crescent benefit update. With the development of electronic industry, electronic components increases rapidly, the scope of electronic components widely up gradually, in applications we often measured capacitance.The project uses STC12C5204AD MCU to design the digital capacitance meter, the design of the system is composed of MCU, 555: chip circuit, display circuit. Using Keil C programming language, through an oscillation circuit composed of 555 chip and capacitance, resistance to output square wave, measuring the pulse width of the microcontroller timer T0, so as to achieve the measurement of its cycle, and then through the single-chip microcomputer software counting, make further calculation of the data so that the measured capacitance value,the LCD1602 displays the measured value.The design of the digital capacitance meter through practice, this system has simple hardware design, the software can be adjusted, the advantages of the system is stable and reliable, and the volume is small, easy to carry, can be more generally applied in life and production.Key words：Single-chip LCD1602 Digital capacitance meter 555 chips目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的及意义 (1)1.2国外研究现状 (1)1.3主要研究容 (2)第2章设计方案 (3)2.1设计要求 (3)2.2设计方案选择 (3)第3章硬件设计 (5)3.1硬件设计的任务 (5)3.2电容测量系统硬件设计 (5)3.2.1 STC12C5204AD单片机的使用 (5)3.2.2 电容测量系统555芯片电路 (8)3.2.3 电容测量系统显示电路 (10)第4章基于单片机电容测量软件设计 (13)4.1软件设计 (13)4.2软件设计任务 (13)4.3软件设计的工具 (13)4.4程序设计算法设计 (14)4.5软件设计流程 (15)4.5.1 主程序流程图 (15)4.5.2 中断子程序流程图 (16)4.5.3 显示子程序 (16)4.6编写程序 (17)4.7结果分析 (18)第5章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)附录A外文资料 (22)附录B总原理图及仿真图 (35)附录C程序清单 (37)第1章绪论1.1 课题研究的目的及意义当今电子测试领域，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。

一款简单的数字电感电容表设计制作

一款简单的数字电感电容表设计制作本文介绍一款由555时基构成多谐振荡器构成的参数变换电路，反相器、晶振构成标准脉冲发生器，以及三个独立LED数码管组成的数显电路构成的简易数字电感电容表，经过测试电路数显直观、方便有效，精确度高，较好的解决了设计时因制作均衡电容、音箱分频电感产生误差导致音质受损的问题，值得电子发烧友们亲自动手操作一试。

一、数字电感电容表的工作原理数字电感电容表原理图1、参数变换电路：参数变换电路由555时基构成多谐振荡器，可把被测元件Lx/Cx转换成与元件参数成正比的脉宽。

然后把这具有特定脉宽的矩形作为门控信号，在脉宽时间内对一个已知周期的标准脉冲计数通过显示器就可以把脉宽(实际上是元件参数)显示出来。

测量电容时(这时波段开关在5、6、7位)是以Cx为定时元件的多谐振荡器，产生的矩形波经3脚输出，送到计数器的门控端，脉宽tw=CRcln2。

测量电感时(波段开关在1、2、3位)，是以Lx为定时元件的多谐振荡器，刚接通电源时，V2(6)=Vcc，555的3脚输出低电平，7脚通地，电源经RL的Lx充电，随着充电的进行，V2(6)，当达到V2(6)=1/3Vcc时，电路翻转，3脚输出高电平，7脚与地断开，因Lx电流不能突变，必将产生一个感生电动势使D1导通，Lx经D1、RL放电，V2(6)，当达到V2(6)=2/3Vcc时，电路又翻转，5脚输出低电平，7脚又与地接通，Lx又开始充电，这样5脚输出占空比为1:1的方波，送到计数器的门控端。

这时脉宽为tw=Lx/RLln2。

2、标准脉冲发生器：该电路由反相器3、4和晶体构成，晶振频率为1MHz,标准脉冲周期为T=1s，以它作为计数器的计数脉冲。

3、计数、显示电路：显示器由三位LED数码管构成，计数器由MC14553三位动态扫描计数器为核心构成。

T=1s。

基于AT89C2051单片机的数字电容表设计

第1章绪论随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一。

由于单片机适用与机，电，仪一体化的智能产品，它具有精度高，低功耗，控制功能强，小巧等优点。

把它用到仪器仪表上，可使产品的体积缩小，功能增强，实现不同程度的智能化。

因而受到人们高度重视，并取得了一系列科研成果，成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，更有广阔的发展前景。

数字电容表就是单片机应用的一个实例，在实际应用中给人民带来了极大的便利。

测量电容器充电达到该电压的时间，便能知道充电器的容量。

现在国内市场上上海，广东等电子科技发达地区比较火爆，而在国际上则是日本，美国，德国的产品处于领先地位。

近年来随着国内电子事业的飞速发展，广东，台湾等地的产品已经赶上或是接近了国际先进水平，其精确度，稳定性，以及多功能的设计得到了人们的认可，被越来越多的工作者所接受。

本文介绍了一种对电容器进行数字测量的设计方案，数字电容表采用AT89C2051单片机做编程控制器，实现对电容器的测量。

此仪器是一种性能价格比高的具有结构简单，精度高的智能仪表。

其量程范围采用3位半数字显示，最大显示值为1999，读数单位统一采用毫微法（nf），量程分四挡，实际电容值为读书乘以相应的倍数；测量误差各挡误差均小于0.5%；显示方式为4位LED显示，并具有超量程显示功能。

第2章系统组成框图由图一可知，本电容表的硬件电路由AT89C2051单片机、复位电路、时钟振荡电路、电源滤波电路、键盘扫描电路、数码管显示电路、测试电路以及电源电路组成。

其中89C2051单片机是中央计算处理器，它内中ROM烧录了程序，它统一调度和管理所有接口电路工作。

复位电路是为单片机提供复位信号而设计的。

时钟振荡电路是为单片机提供时钟振荡信号而设计的。

电源滤波电路是为系统抗高频或低频干扰而设计的。

键盘扫描电路是为扫描人机键盘接口而设计的。

数码管显示电路是为显示测量结果而设计的。

测试电路是为测试电容冲充电且电容充电过程中与基准电压比较而知道电容充电完毕而设计的。

简易数字式电容测试仪的设计

目录一. 设计要求 (2)二. 方案选择及电路的工作原理 (2)三. 单元电路设计计算与元器件的选择 (2)四. 设计的具体实现 (3)1. 系统概述 (3)2. 单元电路设计、仿真与分析 (6)a. 单稳态触发器 (6)b. 多谐振荡器 (8)c. 计数器 (9)3．电路的安装与调试 (10)五．心得体会及建议 (11)六．附录 (12)七．参考文献 (15)简易数字式电容测试仪设计报告一. 设计要求设计和实现一个简易数字式电容测试仪――电容表。

（1）．被测电容范围：1000PF(1nF)~10uF(10000nF)；（2）．测试误差<10%；（3）．电容值至少用两位数码管显示。

二. 方案选择及电路的工作原理方案一：首先555多谐振荡电路提供单位标准脉冲(周期T0)，同时给555单稳态电路提供激励。

待测电容接入单稳态电路，由于电路输出信号周期Tw与电容的值Cx成正比，通过计算使得T0正好为Cx = 1000pF时输出周期Tw0。

然后在计数模块中，将Tw信号接入清零端，将T0接入同步信号输入端。

再在寄存器模块中，将Tw信号接入置数端，将计数器的数据接入寄存器。

最后对寄存器的数据进行译码后传入数码管。

方案二：首先取一个555多谐振荡电路提供单位标准脉冲，我们称其输出为UNIT_OUT。

再取一个作为帧率控制的单稳态触发器将UNIT_OUT信号作为输入，其输出为一个单稳态时间为1s的周期信号，称为CON_OUT。

此时我们将这两个输出取或运算后输入另一个用于测量电容的单稳态电路。

如此设置后，仅当UNIT_OUT，CON_OUT均为低电平时，才会触发此电路产生单稳态，其输出称为CX_OUT。

这时我们将UNIT_OUT接入40110计数端，用CON_OUT和UNIT_OUT来控制40110的计数使能和复位端。

这样设置就能让电路实现电路自动计数，并且支持热插拔的功能。

方案选择：方案一的电路在上电后只对电容进行一次测量。

基于单片机的数字电容表的设计[1]1

毕业设计论文机电工程系题目：数字电容表专业名称：机电一体化学生姓名：李朝阳指导教师：李仁毕业时间：2012.06摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

单片机,是集CPU ,RAM ,ROM ,计数和多种接口于一体的微控制器。

自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。

它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本课题选用AT89C2051单片机来设计数字电容表，数字电容表程序由用C语言编写，由主程序、定时中断服务子程序等模块组成。

调试工作主要是通过对RPl的调节来调整基准电压。

51单片机通过软件编程，通过对时间的换算而得到容值的大小；本文并详细介绍了AT89C2051单片机的基本原理，分析了AT89C2051各个管脚的功能及它在设计电路中的作用。

【关键词】：单片机,LED显示,数字电容表目录摘要 (1)第1章绪论 (4)1.1国内外同类设计的概况综述 (4)1.2课题设计的内容及指导思想 (5)1.2.1课题设计的内容 (5)1.2.2设计的指导思想 (5)1.3课题设计的方法和目的、意义 (6)1.3.1设计的方法 (6)1.3.2设计的目的及意义 (6)1.4 ATMEL公司的AT89C2051单片机 (6)1.4.1 AT89C2051性能及特点 (6)1.4.2 AT89C2051主要性能 (7)1.4.3内部结构及引脚 (7)第2章系统的硬件电路设计与实现 (15)2.1 系统的硬件组成部分 (15)2.2 主要单元电路设计 (17)2.2.1 单片机电路 (17)2.2.2 电容充电测量电路 (17)2.2.3 数码显示电路 (18)2.2.4 经典电源电路 (21)2.3通信模块 (22)2.3.1单片机与PC机通信的概述 (22)2.3.2 设计的通信 (22)第3章电容测试系统设计 (24)3.1 软件的总体设计 (24)3.2 软件流程图 (25)3.3 电容放电装置 (25)第4章安装与模拟调试 (27)参考文献 (29)总结 (31)致谢 (32)第1章绪论1.1国内外同类设计的概况综述单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

简易数字电容表设计

电子技术课程设计题目: 简易数字电容表设计学生姓名王民雄专业自动化（工程方向）学号222009322072054班级2009级 1 班指导教师黄华成绩工程技术学院2011年12月目录摘要 (2)1实验设计目的 (3)2实验仪器与器件 (3)3实验设计要求 (4)4 实验方案论证 (4)4.1 设计思路 (4)4.2 总体方案 (4)4.3 设计系统 (5)5 实验元器件选择 (5)6 单元电路设计 (10)6.1 系统分析图 (11)6.2标准脉冲产生电路 (11)6.3待测脉冲产生电路 (12)6.4 计数和显示驱动电路 (12)6.5 清零和锁存脉冲产生电路 (13)7 实验仿真调试结果 (13)7.1系统仿真控制脉冲图 (14)7.2 不同待测电容仿真测试与结果分析 (14)8 实验实物焊接、调试与测试 (16)9 实验总结体会 (19)附录…………………………………………………………………………………‥20 参考文献……………………………………………………………………………‥22简易数字电容表的设计与制作王民雄西南大学工程技术学院，重庆 400715摘要下面论证设计的是一种精度较高，操作简便的电容测量仪。

此电容表设计是基于待测脉冲TW与待测电容C成正比用于控制清零和显示，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。

把电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送到锁存-译码-数码管显示就可以直接得到电容C。

一、实验设计目的1、运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。

2、深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。

3、训练培养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。

二、实验仪器及器件（1）直流稳压电源 1台（2）示波器 1台（3）万用表 1台（4）计算机 1台（5）MC14553 (或4518) 计数 1块（或3块）（6）CD4511 译码 1块（7）LED 3块（8）四2输入与非门CD4093 1块（9）NE555定时器(或NE556) 2块(或1块)（10）二极管、三极管若干（11）电位器、电阻器、电容器若干三、实验设计要求（1）利用给定的元器件设计一个能测量并显示电容容值大小的数字电容表；（2）用3位数码管显示；（3）测量范围100pF—510pF，误差小于10% 。

简易数字电容测量仪设计

简易数字电容测量仪设计引言电容是电子电路中常见的元件之一，用于存储电荷和调节电路的频率响应。

因此，对电容进行准确测量是电子工程师和爱好者常常面临的挑战之一。

本文将介绍一种简易数字电容测量仪的设计，该仪器可以实现对电容的快速、准确测量。

一、设计原理数字电容测量仪的设计基于计时电路的原理。

当一个已知电容通过一个已知电阻充电或放电时，可以测量所需的时间来计算电容的值。

具体而言，我们需要设计一个计时电路，通过测量电容充电或放电所需的时间，然后使用公式 C = t / (R * ln(2)) 来计算电容的值。

二、硬件设计1. 电路图我们的数字电容测量仪的电路图如下所示：2. 元件选择为了简化设计，我们选择了一些常用的元件。

电阻选用1kΩ的标准电阻，电容选用10μF的陶瓷电容。

此外，我们还需要一个微控制器来处理计时和计算电容值。

3. 电路实现根据电路图，我们可以使用常见的电子元件将电路实现。

首先，将电容和电阻按照图中的连接方式进行连接。

然后，将微控制器与电路连接，以便进行计时和计算。

最后，将电路供电，即可完成硬件的设计。

三、软件设计1. 计时和计算我们需要编写一个程序来实现计时和计算电容值。

首先，我们需要初始化计时器，并设置为充电或放电模式。

然后，我们可以使用计时器来测量所需的时间，并存储在一个变量中。

最后，我们使用上述公式来计算电容的值。

2. 显示结果为了方便使用者查看测量结果，我们可以在液晶显示屏上显示电容的值。

我们需要编写一个程序来将计算得到的电容值转换为适当的格式，并将其显示在液晶屏上。

四、实验结果与讨论我们通过使用实际的电容进行测试，验证了我们设计的数字电容测量仪的准确性和可靠性。

实验结果表明，我们的测量仪可以精确地测量电容的值，并将其显示在液晶屏上。

五、总结本文介绍了一种简易数字电容测量仪的设计。

通过使用计时电路和微控制器，我们可以实现对电容的快速、准确测量。

该仪器的设计原理简单，硬件和软件设计也相对简单，适合初学者和爱好者使用。

数字电容表(2)

简易数字电容表的设计一. 设计要求（1）被测电容范围：1000PF~10uF；（2）测试误差<10%；（3）电容值至少用三位数码管显示。

二. 方案选择及电路的工作原理方案1:由基准脉冲发生器,门控电路与启动控制电路，控制闸门和计数和译码显示器构成。

工作原理：将被测电容的充电时间作为门控信号，将基准脉冲发生电路所提供的脉宽作为测量尺度，在启动被测电容充电时间的同时，将控制闸门打开，让计数与显示电路统计并显示输入计数器脉冲的个数，电容充电结束的同时将控制闸门关闭。

计数器所显示的脉充个数即为被测电容的电容量。

三.设计的具体实1.系统概述本次设计主要采用555电路的特性，根据555组成的单稳态的脉宽是由RC决定的原理，将C作为被测电容，那么脉宽将与被测电容呈现一定的关系，2.单元电路设计、仿真与分析A ：单元电路设计单元电路1（1）门控电路：IC1A （NE555）与R3~R6及待侧电容组成一个单稳态触发器，作为门控电路，向计数器输出控制信号。

本电路采用公式：t=1.1RC 中的常数作为被测电容的时间单位。

这样的选择可使充电电阻的阻值成为整数值，有利于元器件的选用。

（2）启动电路：IC2A（1/4 CD4011）,IC2B(1/4 CD4011)与按键SB组成启动电路。

按下SB后。

IC2B(1/4 CD4011)的10管脚输出一个负向脉冲，将测量电路启动，IC1A的5脚输出高电平。

高电平通过由C5,R10组成的微分电路产生一尖脉冲，并加至计数器的复位端，使其复位。

另一方面，这一高电平经IC2C反向后，变为低电平同时加至计数器和译码器的锁存控制端LE，使其允许计数和译码。

单元电路2（3）基准脉冲产生电路：这部分由NE555和R7~R9、C3、C4构成多谐振荡器，使输出的脉冲周期分别为11us和1.1ms，为计数提高基准脉冲。

单元电路3（4）计数器：CD4553, 该计数器将输入的二进制码通过计数并转换为二—十进制码向外输出。

简易数字微电容表的设计

２软件系统设计
程序由主程序、定时中断服务子程序等模块组成。定时器，ｍ作被测电容器充电时间的计数用。定时器Ｔ１用于定时中断服务。定时时间为５ｍｓ，即５ｍｓ产生一次中断数组磷ｔＴａｂ［４］用来存储位驱动码，
【摘要】本文利用ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机设计一款可用于测量２ｕＦ以内微电容的数字电容表，系统采用３位半数字显示，最大显示值为
１９９９，读数单位统一采用ｎｆ，量程分四档，读数分别乘以相应的倍率。
图３整体电路
图１电容测量原理图
电路由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。ＡＴ８９Ｃ２０５１内部的电压比较器和电阻Ｒ２一Ｒ７等组成测量电路．其中Ｒ２一Ｒ５为量程电阻．由波段开关ｓ１选择使用．电压比较器的基准电
【关键ｉ￣］ＡＴ８９Ｃ２０５１；微电容；数字电容表０引言
Ｐ１．０为同相输入端，Ｐ１．１为反相输入端．电压比较器的比较结果存人Ｐ３．６口对应的寄存器．Ｐ３．６口在ＡＴ８９Ｃ２０５１外部无引脚。电压比较器的基准电压设定为０，６３２Ｅ＋．在ＣＸ两端电压从Ｏ升到０．６３２Ｅ＋的过程中．Ｐ３．６口输出为０．当电池电压ＣＸ两端电压一旦超过０．６３２Ｅ＋时，Ｐ３．６口输出变为１以Ｐ３．６口的输出电平为依据．用ＡＴ８９Ｃ２０５１内部的定时器Ｔ０对充电时间进行计数．再将计数结果显示出来即得出测量结果。

简易数字式电阻电容和电感测量仪设计方案

简易数字式电阻电容和电感测量仪设计方案设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪可以分为以下几个步骤：1.设计测量电路：首先，需要设计一个测量电路，电路可以使用基本的电压和电流测量技术。

电阻测量可以使用恒流法或恒压法，电容测量可以使用充放电法或交流法，电感测量可以使用交流法。

根据选择的测量方法设计合适的电路。

2.选取合适的传感器：为了实现数字化测量，需要选择合适的传感器。

电阻可以使用电阻表，电容可以使用电容计，电感可以使用电感表。

根据需要选择合适的传感器并进行调试和校准。

3.连接传感器与微控制器：将选取的传感器与微控制器进行连接，确保传感器的输出信号可以被微控制器读取。

可以使用模拟输入通道或数字接口来连接传感器和微控制器。

4.编写微控制器程序：根据测量电路和传感器的特性，编写微控制器的程序，实现测量功能。

程序中需要包括对传感器信号的处理、测量结果的计算和存储等功能。

5.设计用户界面：为了方便使用，可以设计一个简单的用户界面。

可以使用液晶显示屏、按键或触摸屏等组件来实现用户界面。

用户界面可以用来选择测量类型、显示测量结果等。

6.调试和测试：将硬件和软件部分进行集成，并进行调试和测试。

确保测量准确性和可靠性，对测量仪进行必要的校准和调整。

总结：设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪需要选择合适的测量电路和传感器，采集传感器信号并经过微控制器处理、计算和显示。

同时需要设计合适的用户界面，实现用户操作和结果显示。

最后进行调试和测试，确保测量仪的准确性和可靠性。

数电课程设计——简易数显式电容计的设计

图2-6
表2
CD4511具有内部抑制非BCD码输入的电路，当输入为非BCD码时，译码器的七个输出端全为“0”电平，显示器暗。
在MC14511的输入端有四位锁存器，LE为选通端。当“LE”为“0”电平时允许BCD码输入；当“LE”为“1”电平时锁存。
MC14511每段的输出驱动电流可达25mA，因此在驱动LED数码管时要加限流电阻。
5、超量程指示电路的设计
超量程指示电路如图2-9所示。图中由或非门构成的是一个基本的RS触发器。当MC14553在计数到1000个脉冲时，“OF”端会输出一个正脉冲，RS触发器Q置“1”，LED亮，表示被测电容已超过999nF，这时的显示器读数已不再是被测电容的容量。在复位信号的作用下，Q端置“0”，等待下一次测量。
（3）计数电路的连接。
根据C-T转换电路在转换期间的输出是高电平，以及要用来控制计数器计数。可从表1中看出，将C-T转换电路的输出加到“GL”端，计数脉冲从“INH”端引入。
4、显示译码电路的设计
（1）显示译码电路的选用
显示译码电路选用CD4511。CD4511是BCD七段锁存/译码器/驱动器，其引脚排列图和功能表如图2-6和表2所示。
N=
根据设计要求，N 就是被测电容的nF数，则有
T=1.1×91× × ≈ s
也就是说振荡器的振荡频率为10kHz。
根据振荡器周期的计算公式，先驱C=0.01uF，那么 =14.3 k ，取 =6.8 k ，则应为3.75 k 。可以用4.7 k 的电位器作为来调整电容计的测量精度。
3、计数电路的设计
四、安装与调试
1、按照设计好的电路图，在面包板上连接好线路。
2、在调试时，可以借助超量程只是电路，对各部分电路进行检查。

巧用AT89C2051制作的数字电容表

AT89C2051作為AT89C51的簡化版雖然去掉了P0、P2等埠，使I/O口減少了，但是卻增加了一個電壓比較器，因此其功能在某些方面反而有所增強，如能用來處理模擬量、進行簡單的模數轉換等。

本文利用這一功能設計了一個數位電容表，可測量容量小於2微法的電容器的容量，採用3位元半數字顯示，最大顯示值為1999，讀數單位統一採用毫微法（nf），量程分四檔，讀數分別乘以相應的倍率。

電路工作原理本數位電容表以電容器的充電規律作為測量依據，測試原理見圖1。

圖1電源電壓E+經電阻R給被測電容CX充電，CX兩端原電壓隨充電時間的增加而上升。

當充電時間t等於RC時間常數τ時，CX兩端電壓約為電源電壓的63.2%，即0.632E+。

數位電容表就是以該電壓作為測試基準電壓，測量電容器充電達到該電壓的時間，便能知道電容器的容量。

例如，設電阻R的阻值為1千歐，CX兩端電壓上升到0.632E+所需的時間為1毫秒，那麼由公式τ=RC可知CX的容量為1微法。

測量電路如圖2所示。

圖2A為AT89C2051內部構造的電壓比較器，AT89C2051的P1.0和P1.1口除了作I/O口外，還有一個功能是作為電壓比較器的輸入端，P1.0為同相輸入端，P1.1為反相輸入端，電壓比較器的比較結果存入P3.6口對應的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部無引腳。

電壓比較器的基準電壓設定為0.632E+，在CX兩端電壓從0升到0.632E+的過程中，P3.6口輸出為0，當電池電壓CX兩端電壓一旦超過0.632E+時，P3.6口輸出變為1。

以P3.6口的輸出電平為依據，用AT89C2051內部的計時器T0對充電時間進行計數，再將計數結果顯示出來即得出測量結果。

整機電路見圖3。

電路由單片機電路、電容充電測量電路和數碼顯示電路等部分組成。

圖3AT89C2051內部的電壓比較器和電阻R2-R7等組成測量電路，其中R2-R5為量程電阻，由波段開關S1選擇使用，電壓比較器的基準電壓由5V電源電壓經R6、RP1、R7分壓後得到，調節RP1可調整基準電壓。

数字电容表的课程设计

数字电容表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字电容表的基本原理和功能，掌握其操作方法和使用注意事项。

2. 学生能够运用数字电容表测量不同电容器的电容值，并能够正确读取数据。

3. 学生了解电容的基本单位及其换算关系，能够进行简单的电容单位换算。

技能目标：1. 学生能够熟练使用数字电容表进行电容测量，掌握实验操作技巧。

2. 学生能够分析测量数据，处理实验结果，解决实际问题。

3. 学生能够运用所学知识，进行简单的电路设计和分析。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，增强科学探究精神。

2. 学生培养团队协作意识，提高实验操作的积极性和主动性。

3. 学生认识到物理知识与实际生活的紧密联系，提高学以致用的意识。

课程性质：本课程为高二年级物理实验课程，旨在通过实践操作，帮助学生掌握电容测量方法，提高实验操作技能。

学生特点：高二年级学生对物理实验有一定的基础，具备基本的实验操作能力，但部分学生对实验原理的理解和实验数据分析处理能力较弱。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实验操作训练，培养学生实验数据分析处理能力，提高学生的科学素养。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 数字电容表原理与操作- 介绍数字电容表的工作原理、结构组成及其功能。

- 学习数字电容表的操作方法、使用注意事项及维护保养。

教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》2. 电容测量实验- 实践操作：使用数字电容表测量不同电容器的电容值。

- 数据处理：学习如何读取、记录和处理实验数据。

教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》实验部分3. 电容单位换算与电路分析- 学习电容的基本单位及其换算关系，进行简单的电容单位换算。

- 应用电容知识，进行简单的电路设计和分析。

教学内容关联教材章节：第二章第五节《电容的应用》教学进度安排：第一课时：数字电容表原理与操作第二课时：电容测量实验第三课时：电容单位换算与电路分析三、教学方法针对本课程的教学内容和学生特点，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解数字电容表的工作原理、操作方法及注意事项。

【精品】自制三位数显示电容表

自制三位数显示电容表广大电子爱好者都有这样的体会,中、高档数字万用表虽有电容测试挡位,但测量范围一般仅为1p F～20μF，往往不能满足使用者的需要，给电容测量带来不便。

本电路介绍的三位数显示电容测试表采用四块集成电路，电路简洁、容易制作、数字显示直观、精度较高，测量范围可达1nF～104μF.特别适合爱好者和电气维修人员自制和使用。

一、电路工作原理电路原理如图2所示.图2三位数字显示电容测试表电路图该电容表电路由基准脉冲发生器、待测电容容量时间转换器、闸门控制器、译码器和显示器等部分组成。

待测电容容量时间转换器把所测电容的容量转换成与其容量值成正比的单稳时间t d。

基准脉冲发生器产生标准的周期计数脉冲。

闸门控制器的开通时间就是单稳时间t d。

在t d时间内，周期计数脉冲通过闸门送到后面计数器计数，译码器译码后驱动显示器显示数值。

计数脉冲的周期T乘以显示器显示的计数值N就是单稳时间t d，由于t d与被测电容的容量成正比，所以也就知道了被测电容的容量。

图2中，集成电路I C1B电阻R7～R9和电容C3构成基准脉冲发生器(实质上是一个无稳多谐振荡器）,其输出的脉冲信号周期T与R7～R9和C3有关，在C3固定的情况下通过量程开关K1b对R7、R8、R9的不同选择，可得到周期为11μs、1.1m s和11m s的三个脉冲信号.I C1A、I C2、R1~R6、按钮A N及C1构成待测电容容量时间转换器（实质上是一个单稳电路).按动一次A N，I C2B的10脚就产生一个负向窄脉冲触发I C1A,其5脚输出一次单高电平信号。

R3～R6和待测电容C X为单稳定时元件,单稳时间td=1.1（R3~R6)C X。

I C4、I C2C、C5、C6、R10构成闸门控制器和计数器，I C4为C D4553,其12脚是计数脉冲输入端，10脚是计数使能端，低电位时CD4553执行计数，13脚是计数清零端，上升沿有效。

当按动一下A N后，I C4的13脚得到一个上升脉冲，计数器清零同时I C2C的4脚输出一个单稳低电平信号加到I C4的10脚，于是I C4对从其12脚输入的基准计数脉冲进行计数。

数字电容表(原理图+PCB+源代码+

************************** 说明********************************本电路只供电子爱好者学习和制作使用，如果由于用于其它用途而带来的损失或者影响，本人一概不予负责。

本人保留所有版权和解释权。

*******************************************************************自制电容表很多贴片电容都没有标明电容值，而我又舍不得扔了它们；自己做电路玩时，经常看到一些废电路板上有很多贴片电容，可以拆下来用，但是却看不到容量，很郁闷。

所以我决定做一个电容表来测试它们的容量。

我用单片机8952和电压比较器339做了一个简单的电容容量测量表，参数大致如下：电容测量范围为1pF-9999.99uF，最小分辨力为1pF。

分为5个量程，可以自动切换量程，也可手动切换。

另外，有简单的频率计功能，能测量0-60MHz的数字信号频率（TTL电平）；还可以产生几个单点频率的方波信号（比如1KHz）。

采用1602LCD作为显示器；4个按键控制；使用24C01保存当前设置值，不用每次开机重新设置。

可单5V供电，也可9V交流供电。

电容测试原理简介：根据电容的充电公式，可以计算出电容在充电到1/nVcc(其中n>1，Vcc为充电电源电压)电压时充电时间跟电容的容量和电阻成正比，跟充电电源电压无关。

(通过一个微分方程即可求得，具体的计算步骤这里省略，一般的电路教材上都有讲解)。

工作过程如下：首先，通过单片机选通放电三极管Q9，将电容上的电放掉，放电完毕之后，选通Q1-Q5中的一个三极管，经过一定的电阻，对电容进行充电；同时，打开单片机的计数器0，开始计数。

然后单片机等待外部中断0的发生。

当电容充电达到参考电压值时，比较器翻转，发出充电完成信号到中断0端口，单片机响应中断，停止计数器0，并关闭充电电路，接通放电电路。

接着读出计数器0的值，进行计算，适当的调整后，输出到LCD上显示。

三位数字电容表课程设计

课程设计说明书设计题目：三位数字电容表系别：应用电子与通信技术系班级：学生姓名：指导教师：成绩：2010年3月23日课程设计任务书2010年3月23日目录第1章绪论 (1)1.1设计要求 (1)1.2 设计功能 (1)第2章电路的方框图 (2)2.1 电路的方框图 (2)第3章单元电路设计和参数计算 (3)3.1 单元电路设计 (3)3.1.1双时基电路 (3)3.1.2控制电路 (5)3.1.3计数电路 (5)3.1.4 译码电路 (7)3.1.5显示电路 (8)3.1.6 8550型号三极管 (9)3.1.7电容的作用 (9)3.2 参数计算 (11)第4章整机电路的工作原理 (13)4.1 三位数字电容表原理图 (13)4.2 电路工作原理 (13)第5章电路的组装与调试 (15)5.1合理布局 (15)5.2调试 (15)结论 (16)收获与体会 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录1 元器件清单 (20)第1章绪论课程设计是运用自己所学的数字电子技术、模拟电子技术知识，根据老师所给课程设计题目，自行分组（每组3-4人）来设计、搭接、调试电路，使其实现所给题目要求的功能、量化指标等参数，三周内上交电路，老师通过对电路的完成情况、出勤情况、说明书制作情况以及课程设计答辩情况对每位同学进行评分。

1.1设计要求1.被测电容范围：1PF-10000uF；2.测试误差<10%；3.电容值用三位数码管显示。

1.2 设计功能设计一个电路简洁、精度高及测量范围宽的电容表，将待测电容的电容值显示到数码管可显示三位数。

实际上就是，待测电容容量时间转换器将待测电容的容量转换成与其成正比的单稳态时间。

闸门控制器的开通时间及为单稳时间。

当闸门控制器开通，由基准脉冲发生器产生的标准计数脉冲被输入到计数器计数，然后再通过译码器对其译码，使BCD码转换成十进制数字笔段码，最后在共阴极数码管上直接显示测量结果。

开题报告数字电容表设计

西安交通大学XXX学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题目数字电容表设计
所在系电气与信息工程系
学生姓名XXXX
专业测控技术与仪器
班级XX班学号XXXXXX
指导教师XXXX
教学服务中心制表
2013年03月
本科毕业设计（论文）开题报告
对题目的陈述
电容表又称电容值测试仪，是一种利用充电放电、整流、振荡等作用测试电容容量的数字式电子仪器设备。电容表可包括电容测试仪、数字电感电容表、手持式电容表、便携式数字电容表、单片机数字电容表、简易数字电容表等。
单片机应用的特点:
控制功能和可靠性高
单片机是为了满足工业控制而设计的，所以实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O接口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的，另外，由于CPU，存储器，以及I/O接口集成在同一芯片内，各部件之间的连接紧凑，数据在传送时受到干扰小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。
单片机的介绍:
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。
51系列单片机:
51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。当前常用的51系列单片机主要产品有：*Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；*Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品。目前，国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。

数字电容表设计-毕业设计

数字电容表设计学生：XX 指导教师：XX内容摘要：新时代,科学技术不断的腾飞中。

电子仪器数不胜数,层层不出，同时，各种电子产品也不断更新完善。

给人类带来了无穷的利益。

大电容测量仪亦也是如此,品种种类繁多,功能强大完善.而以下所设计的是一种精度比较高，操作非常简便的电容测量仪。

并且此电容表设计是基于单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比，是把电容C转换变成宽度为tw的矩形脉冲，接着将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，最后送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据关键词：大电容测量仪电容表矩形脉冲digital capacitance table designAbstract:The new age, the rapid development of science and technology continuously. Counting the electronic instrument, layer upon layer out, at the same time, various kinds of electronic products is also constantly updated perfect. Brought infinite interests. Large capacitance measuring instrument is also is such, breed varieties, powerful perfect. And the design is a kind of precision is higher, the operation is very simple capacitance measuring instrument. And the capacitance table design is based on a single state trigger the output pulse width tw and capacitance c is proportional to the capacitance C conversion is become the rectangular pulse width for tw, then as a gate signal control counter plan the number of standard frequency pulse, eventually give latch-decoding-show that the system can get electric capacity dataKeywords: large capacitance measuring instrument capacitance table rectangular pulse.目录前言............................................................................................................. 错误!未定义书签。

简易数字电容计的设计

简易数字电容计的设计【摘要】利用89C2051设计了一个数字电容表，其设计思想是利用对被测电容进行冲放电，将脉波输入计数器通过计数，最后送出正确的显示信号给显示电路，可测量容量小于2微法的电容器的容量，采用4位数码管显示。

【关键词】电容测量；充放电法；89C2051；数字在日常的电路工程或者是电路实验中，电容是一个最常见的元器件，实际应用中，对电容的电容值的准确值要求也是很高的。

本文利用89C2051设计了一个数字电容表，能够精确地测量电容值。

１．整体电路设计框图电路由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。

整体电路设计框图２．测量电路测量电路如图所示。

A为AT89C2051内部构造的电压比较器，AT89C2051的P1.0和P1.1口除了作I/O口外，还有一个功能是作为电压比较器的输入端，P1.0为同相输入端，P1.1为反相输入端，电压比较器的比较结果存入P3.6口对应的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部无引脚。

电压比较器的基准电压设定为0.632E+，在CX两端电压从0升到0.632E+的过程中，P3.6口输出为0，当电池电压CX两端电压一旦超过0.632E+时，P3.6口输出变为1。

以P3.6口的输出电平为依据，用AT89C2051内部的定时器T0对充电时间进行计数，再将计数结果显示出来即得出测量结果。

AT89C2051内部的电压比较器和电阻R2-R7等组成测量电路，其中R2-R5为量程电阻，由波段开关S1选择使用，电压比较器的基准电压由5V电源电压经R6、RP1、R7分压后得到，调节RP1可调整基准电压。

当P1.2口在程序的控制下输出高电平时，电容CX即开始充电。

量程电阻R2-R5每档以10倍递减，故每档显示读数以10倍递增。

由于单片机内部P1.2口的上拉电阻经实测约为200K，其输出电平不能作为充电电压用，故用R5兼作其上拉电阻，由于其它三个充电电阻和R5是串联关系，因此R2、R3、R4应由标准值减去1K，分别为999K、99K、9K。