基于单片机电容测量仪设计
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务,特别是在嵌入式系统和传感器应用中。以下是简要的介绍,具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。
1. 电阻测量:
使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路,然后使用模拟输入通道或模数转换器(ADC)来测量分压后的电压。基本步骤如下:
•构建电压分压电路,将待测电阻与已知电阻串联。
•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。
•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。
2. 电容测量:
电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。具体步骤如下:•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。
•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。
•通过时间常数和电阻值计算电容值。
3. 电感测量:
电感测量一般使用LC振荡电路来实现。具体步骤如下:•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。
•通过单片机的定时器来测量振荡周期。
•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。
注意事项:
1.校准:对于精度要求较高的测量,建议在使用前进行校准。
2.信噪比:在测量中要注意信号质量和干扰,尤其是在电容和电
感的测量中。
3.电源电压:确保单片机和测量电路的供电电压稳定。
4.选择合适的元件值:为了提高测量的精度,选择合适的已知电
阻、电容和电感值。
5.滤波:可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。
这仅仅是一个简要的概述,具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。在设计时,请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。
基于单片机的RLC测量仪
学校代码11059
学号:01
本科毕业论文BACH ELOR DISSERTATION
论文题目:简易 R、 L、C测量仪
学位类别:工学学士
学科专业:
作者姓名:
导师姓名:
完成时刻:
简易 R、L、C测量仪
中文摘要
在本设计里,采纳单片机89S52做为设计的操纵核心,89S52单片机是一款八位单片机,它的易用性和多功能性受到了广大利用者的好评。由于单片机在频率计数时,计数的误差值超级的小,因此在本设计中,单片机的最要紧的一个作用确实是完成频率的计数。通过搭建外围的电路,把所要求的电阻、电容、电感参数转换成频率信号f,转换的原理别离是利用RC振荡电路和LC电容三点式振荡电路。用89S52单片机计数得出被测频率,通过必然软件编程,把该频率计算出各个参数值,将数据处置后,送显示部份显示,若是测量值不在频率范围内,通过软件操纵端口,通过继电器形成量程转换。
通过该电阻、电容、电感测量仪器的设计,本人大体了解和把握了如何运用单片机硬件和软件技术来完成一些小设计。关于本人来讲,这是一次极为宝贵的体会。
关键词:RC振荡电路;LC电容三点式;89S52单片机;测量
R、L、C measure instrument
Abstract
In this design,use of SCM 89S52 as the core design of control. SCM 89S52 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users . As SCM in frequency count, the count of error is very little .So in this design, SCM is the most important a role the frequency of complete count. Through the external structures of the circuit ,the resistance、the inductance and the capacitance are translated into frequency on account of RC surging circuit and LC surging circuit. Single chip was measured frequency and computed each parameter value from this frequency,Through the software programming, to calculate the frequency of various parameters, data processing, sent to show that some, if not measured frequency range, by software control port, through the formation of the relay range conversion.
基于单片机的高精度电容电感测量仪
x
1
基于单片机的高精度电容电感测量仪
刘 军 李 智
(桂林电子科技大学电子工程学院 桂林 541004)
摘 要 :本文介绍了一种基于单片机的高精度电容和电感测量仪器的设计 。本设计采用 DDS 芯片 AD9850 产生高精度的 正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路 ,通过测量电容或者电感和标准电阻各自的电压 ,利用电压 比例计算的方法推算出电容值或者电感值 。本设计利用 51 单片机控制测量和计算结果 ,运用自校准电路提高测量精度 , 采用 1602 液晶模块实时显示数值 。实验测试结果表明 ,本设计性能稳定 ,测量精度高 。 关键词 :电容电感测量 ; 电压比例法 ; AD9850 ; 1602 液晶模块 中图分类号 : TP216 文献标识码 : A
High 2precision instrument for measurement capacitor and
inductance based on singlechip
Liu J un Li Zhi
( Electronic Department , Guilin Un iver sity of Electronic Technology , Guilin 541004)
Abstract : The paper introduced the design of a high 2precision in str um ent for in ductance and capacitor measurement based on singlechip . The design adopted AD9850 to produce a high accuracy sine wave signal , which passed thro ugh the ser ies circuit of the capacity o r the inductance an d the stan dar d resistance , an d then measured the respective voltage of the capacity or the inductance an d the stan dar d r esistance. Usin g the method of voltage proportion computation calculated the capacitance value or the inductance value. The design used 51singlechip to control the measurement and calculate the result , used self 2calibra 2 ted cir cuit to improve the precision of measur ement , and used 1602 L CD to show the result in tim e. The experiment results indicate that the performance is stable an d the precision is high.
基于5单片机的数字电容测量仪设计
基于5单片机的数字电容测量仪设计
电子系统设计创新与实习报告
设计课题基于单片机的电容测量仪设计
学院信息科学与工程
学生姓名
学号
专业班级
队友
指导教师
设计时间 2014.6.4-2014.7.3
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10pF~ 500uF, 具有多个量程,可根据用户需要由用户选择,与用户的交互是通过键盘实现,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altium designer 制作PCB,最后到焊接元器件,调试直至成功。
1 系统方案设计
1.1 设计说明及要求
1.1.1 设计说明
框图中的外接电容是定时电路中的一部分。当外接电容的容量不同时,与定时电路所对应的时间也有所不同,即C=f(t),而时间与脉冲数目成正比,脉冲数目可以通过计数译码获得。
1.1.2 设计要求
(1)基本要求
①自制稳压电源。
②被测电容的容量在10pF至10000μF 范围内
③设计四个的测量量程。
④显示测量结果,测量误差小于2.5%。
数字显示:显示分辨率:每档满量程的0.1%;
电容测量:电压可选择5V,25V,50V;
基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪
n
In practical ns。the measurement of basic components such
as resistance。capacitance。and inductance is often required。Therefore。it is necessary to design a safe and XXX。In this project。we use a 51 single-chip puter as the core and 555 timer as the core for XXX measuring inductance。we use the mc1648 voltage-controlled oscillator as the core and adjust the variable capacitor to make the circuit XXX is sent to the single-chip puter。XXX and calculates the parameter values of resistance。capacitance。and inductance using a formula。The RLC values
are then displayed on a 1602 LCD display。In this project。we
use Keil and C language to program the are and combine are and hardware to create a fast。convenient。and practical RLC measurement instrument.
毕业设计(论文)-基于stc89c52rc单片机的电容测试仪设计[管理资料]
编号
毕业设计题目电容测试仪设计
学生姓名
学号
系部
专业
班级
指导教师
电容测试仪设计
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。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。
在系统硬件设计中,以STC89C52RC单片机为核心的电容测试仪,使用对应的振荡电路转化为频率实现参数的测量。电容是采用555多谐振荡电路产生的,将振荡频率送入STC89C52RC 的计数端端口,通过定时并且计数可以计算出被测频率,再通过该频率计算出被测参数。
在系统软件设计中,,使用C语言编程编写了运行程序;包括主程序模块、显示模块、电容测试模块。
最后,实际制作了一台样机,在实验室里进行了测试,结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。
关键词:单片机,555多谐振荡电路,1602液晶屏
The design of Capacitance tester
Abstract
With the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors ,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.
stm32 电容测量仪 毕业设计
【文章标题:深度探讨STM32电容测量仪的设计与应用】
一、引言
在现代电子技术领域,STM32单片机是一种非常常见且功能强大的微控制器,并且电容测量仪是电子工程领域中重要的测量仪器之一。在毕业设计中选择使用STM32单片机设计电容测量仪是具有广泛实用价值和丰富技术含量的设计课题。本文将深入探讨STM32电容测量仪的设计与应用。
二、STM32单片机的特点
1. 引脚数量众多,丰富的外设资源
STM32单片机具有丰富的引脚数量和多样的外设资源,且支持多种通信协议,适合用于设计电容测量仪。
2. 高性能的处理器和丰富的存储资源
STM32单片机内置高性能处理器和丰富的存储资源,能够满足电容测量仪对数据处理和存储的需求。
3. 成熟的开发生态和丰富的资料支持
STM32的开发生态非常成熟,配套有丰富的开发工具和资料支持,为设计电容测量仪提供了便利条件。
三、电容测量仪的原理与设计
1. 电容测量原理
电容测量仪是通过施加不同的电压或电流信号,来测量被测电容的大小。利用STM32单片机的ADC模块,采集测量信号,并通过一定的算法计算出被测电容的数值。
2. 设计要点
(1)选择合适的电压或电流信号源
(2)设计合适的采样电路和ADC接口电路
(3)编写数据处理算法和存储功能
四、毕业设计中的应用与实现
1. 电容测量仪的硬件设计
(1)选择STM32单片机作为主控芯片,并搭建外围电路
(2)设计精确的参考电压源和采样电路
2. 电容测量仪的软件设计
(1)编写ADC采样程序
(2)编写数据处理算法和显示功能
(3)实现对数据的存储和导出功能
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量
基于单片机电阻电容电感测量
引言:
单片机是一种集成电路芯片,具有处理、存储和控制功能。在电子领域中,单片机常被用于各种测量和控制需求,其中包括电阻、电容和电感的测量。本文将重点讨论基于单片机的电阻、电容和电感测量技术,探讨其原理、应用及可能的改进方向。
一、电阻测量
电阻是电流通过的阻力,是电路中常见的元件之一。在电子设计和维修中,准确测量电阻是十分必要的。基于单片机的电阻测量技术通过利用单片机内部的模拟-数模转换器(ADC)和电压比较器实现。
1.工作原理
基于单片机的电阻测量原理非常简单。将待测电阻接入单片机的引脚和电源之间,形成一个简单的电路。通过单片机的ADC来测量电路两端的电压。根据欧姆定律,电阻值可以通过电压和电流的比值得到。
通过测量电压和已知电流值,可以计算出电阻值。
2.应用领域
基于单片机的电阻测量技术广泛应用于电子设备维修和实验室测量中。当我们需要检测电路板上的电阻是否正常工作时,可以使用这种技术。该技术还在温度传感器、压力传感器和其他各种传感器中起到关键作用。
3.改进方向
目前,基于单片机的电阻测量技术已经相对成熟。然而,随着技术的
进步,我们可以考虑一些改进方向。可以进一步提高测量的精确度和
稳定性,以适应更高精度要求的应用。还可以研究如何通过改变测量
电路的结构和参数,来实现对特定类型电阻的测量。
二、电容测量
电容是电路中的存储元件,用于储存电荷。在电子系统中,精确测量
电容对于设计和故障排除十分重要。基于单片机的电容测量技术通过
使用单片机的定时器和IO口来实现。
基于单片机的高精度电阻电感电容测量仪器的设计
摘要
本设计是一种基于单片机(89C51)的高精度电阻电感电容测量仪器的设计.本设计采用MAX038单片压控函数发生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路,利用电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值,利用51单片机控制测量和计算结果,采用1602液晶模块实时显示数值,可以手动调节量程,正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整,为了提高精度,我们把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产生的误差.实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高.
关键词:电压比例法89C51 AD637 1602液晶
ABSTRACT
The design is the design of a high-precision instrument for RLC measurement based on microcontroller(89C51).This design adopted MAX038 monolithic voltage-controlled function generator to produce high accuracy sine wave signal,which passed through the series circuit of the capacity or inductance and standard resistance,and then measured the respective voltage of the capacity or the inductance and the standard ing the voltage proportion method calculated the capacitance values or inductance values.The design used 51 microcontroller to control the measurement and calculation results,used 1602 LCD to show the result. The range can be adjusted manually, sine signal generator can adjust amplitude and frequency to improve accuracy, we measured the AC voltage through the ICL7650 to eliminate the error caused by the lower input resistance of AD637. Experimental results show that the performance of this design is stable and of high measurement accuracy.
stm32电容测量仪实验报告
stm32电容测量仪实验报告
实验目的:
本实验旨在通过使用STM32单片机设计和制作一个电容测量仪,用于测量电路中的电容值。
实验原理:
电容是电子元件中常见的一种被动电子元件,其主要功能是储存电荷。在电容测量仪中,我们使用了STM32单片机的内部模拟数字转换器(ADC)来测量电容。ADC将电容的电压信号转换为数字信号,然后
通过计算可以得到电容的值。
实验器材:
1. STM32F103C8T6开发板
2. 电容
3. 电阻
4. 面包板
5. 连接线
实验步骤:
1. 将STM32开发板插入面包板中,并连接相应的电源线。
2. 将电容和电阻连接在面包板上,组成一个简单的RC电路。
3. 使用连接线将RC电路与STM32开发板的ADC引脚相连。
4. 在STM32开发板上编写程序,配置ADC并进行电容测量。
5. 将程序下载到STM32开发板中,并进行实验测量。
6. 根据实验结果,计算并记录电容的测量值。
实验结果与分析:
通过实验测量,我们得到了电容的测量值。根据测量值和实际电容的理论值进行对比,可以评估测量的准确性和精度。如果测量值与理论值相差较大,则可能存在测量误差或电路中存在其他因素影响测量结果。
实验结论:
本实验成功设计和制作了一个基于STM32的电容测量仪。通过该仪器可以准确测量电路中的电容值,并可以用于实际的电子电路设计和测试中。实验结果的准确性和精度对于保证电路正常工作和性能的提升具有重要意义。
拓展:
在实际应用中,电容测量仪可以用于故障诊断、质量控制和电路设计等领域。通过测量电容值,可以判断电容的健康状况,避免因电容老化或损坏引起的电路故障。此外,电容测量仪还可以用于电路的质量控制,确保电路的性能和可靠性。在电路设计中,测量电容值可以用于验证设计参数的准确性,并为电路的优化和改进提供参考。因此,
基于单片机电容测量仪设计
摘要
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,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。本文提出了以MCS-51单片机为控制核心,结合多谐振荡器来实现电容测量的方法。并介绍了测量原理并给出了相应的电路及软件设计。
关键词:电容测试仪;单片机;测量
目录
1概述 (1)
1.1 设计目的和意义 (1)
1.2 设计任务与要求 (1)
2 硬件电路设计及其描述 (1)
2.1 设计方案 (1)
2.2 原理框图 (2)
2.3 基于AT89C51电容测量系统硬件设计详细分析 (2)
2.3.1 AT89C51单片机工作电路 (2)
2.3.2 基于AT89C51电容测量系统复位电路 (3)
2.3.3 基于AT89C51电容测量系统时钟电路 (4)
2.3.4 基于AT89C51电容测量系统按键电路 (4)
2.3.5 基于AT89C51电容测量系统555芯片电路 (5)
2.3.6 基于AT89C51电容测量系统显示电路 (6)
2.4 各部分电路连接成整个电路图 (9)
2.5 系统所用元器件 (10)
2.6 PCB制图 (11)
3 软件流程及程序设计 (11)
3.1 系统模块层次结构图 (11)
3.2 程序设计算法设计 (12)
3.3 软件设计流程 (13)
3.4 源程序代码 (13)
4 系统调试及仿真 (17)
5 总结 (16)
5.1 本系统存在的问题及改进措施 (16)
单片机做电容测量仪
第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛
电容测量仪(A题)
2016年5月14日
摘要
电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。随着科技的不断发展,电容在电路中有着越来越多的应用,其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。因此,电容值的的测量在日常使用中不可避免。
为了深入了解和学习52单片机的功能,本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号,然后利用单片机对脉冲进行中断计数,再使用公式计算出电容值。在多谐振荡器终端加一个HD74LS08(二输入及门)稳定输出波形,从而使测量中更精确。多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同,从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容,便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围,以方便筛选。当电容测定完以后,其数值通过LCD1602显示出来,以便阅读。
关键词:STC89C52单片机;电容测量;555定时器;LCD1602;
目录
1系统方案........................................ 错误!未定义书签。
1.1 电容测量仪的论证及选择 .................... 错误!未定义书签。
1.2 控制系统的论证及选择 ...................... 错误!未定义书签。2系统理论分析及计算.............................. 错误!未定义书签。
2.1 设计方案的分析 ........................... 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)基于单片机的电容测量仪设计
上图兼有上电复位和按钮复位的电路。在单片机设计中,若有外部扩展的I/O接口电路需初始复位,如果它们的复位端和MCS-51单片机的复位端相连,复位电路中的R、C参数要受到影响,这时复位电路中的R、C参数要统一考虑以保证可靠的复位。如果单片机MCS-51单片机与外围I/O接口电路的复位电路和复位时间不完全一致,使单片机初始化程序不能正常运行,外围I/O接口电路的复位也可以不和MCS-51单片机复位端相连,仅采用独立的上电复位电路。一般来说,单片机的复位速度比外围I/O快些。若RC上电复位电路接MCS-51单片机和外围电路复位端,则能使系统可靠地同步复位。为保证系统可靠复位,在初始化程序中应用到一定的复位延迟时间。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外,有时还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
利用多谐震荡原理测量电容的方案硬件设计比较简单,但是软件实现相对比较复杂,而直接根据充放电时间判断电容值的方案虽然基本上没有用到软件部分,但是硬件却又十分的复杂。而且他们都无法直观的把测量的电容值大小显示出来。
根据上面两种方案的优缺点,本次设计提出了硬件设计和软件设计都相对比较简单的方案:基于AT89C51单片机和555芯片的数显式电容测量。该方案主要是根据555芯片的应用特点,把电容的大小转变成555输出频率的大小,进而可以通过单片机对555输出的频率进行测量。本方案的硬件设计和软件设计都相对简单。
基于单片机的电阻、电容、电感测试仪
基于单片机的电阻、电容、电感测试仪_毕业论文
摘要
随着电子工业的发展,电子元器件急剧增加,电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来,在应用中我们常常要测定电阻,电容,电感的大小。因此,设计可靠,安全,便捷的电阻,电容,电感测试仪具有极大的现实必要性。
在系统硬件设计中,以MCS-51单片机为核心的电阻、电容、电感测试仪,将电阻,电容,电感,使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的,而电感则是根据电容三点式产生的,将振荡频率送入AT89C52的计数端端,通过定时并且计数可以计算出被测频率,再通过该频率计算出被测参数。
在系统的软件设计是以Keil51为仿真平台,使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件;包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块。
最后,实际制作了一台样机,在实验室里进行了测试,结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。
关键词:单片机,555多谐振荡电路,LED动态显示模块,电容三点式振荡
I I
你好II
ABSTRACT
ABSTRACT
With the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scope of electronic components widely up gradually,in applications we often measured resistors,capacitors,inductors size. Therefore,the design of reliable,safe,convenient resistance,capacitance,inductance tester of great practical necessity.
基于单片机的电容电感测量系统设计本科论文
三江学院
本科生毕业设计(论文)
题目基于单片机的电容电感测量系统设计
电气与自动化工程学院院(系)
电气工程及其自动化专业
学生姓名吴含学号 12011071010 指导教师康明才职称副教授
指导教师工作单位南京理工大学
起讫日期 2015.2.22-5.23
摘要
随着电子工业的发展,电子元器件急剧增加,电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来,在应用中我们常常要测定电容电感的大小。因此,设计可靠,安全,便捷的电容电感测试仪具有极大的现实必要性。
本文分析测量了电容和电感量原理并且研究了单片机测量频率的方法,介绍了以MCS-51单片机为核心的电容电感测量系统的设计,将电容电感使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。该测试仪具有低功耗、高精度、携带方便等特点,把所测数据保存在单片机里,然后通过LCD显示。其中电容是采用555多谐振荡电路产生的,而电感则是根据电容三点式产生的。本设计采用Keil51为仿真平台,设计测量系统软件包括主程序模块、显示模块、电容测试模块和电感测试模块。最后测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高。
关键词:MCS-51单片机;Keil51仿真平台;电容;电感;LCD
Abstract
With the development of electronic industry, electronic components rapidly increased the scope of electronic components becomes more and more popularin the application,we often measured the size of the inductor and capacitor.Therefore,the design of reliable,safe,has a great practical necessity capacitance inductance tester convenient.
基于单片机的电容测量
基于单片机的电容测量
随着科技的不断发展,单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。它具有高效、集成度高、处理能力强等优点,被广泛应用于各种嵌入式系统中。而电容测量作为电子测量中的重要组成部分,对于单片机来说具有重要的应用价值。本文将介绍一种基于单片机的电容测量方法。
一、单片机与电容测量概述
单片机是一种集成电路芯片,内部集成了计算机的基本单元,包括中央处理器、存储器、输入输出接口等。它能够实现各种数字信号处理、控制、通信等功能,具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。而电容测量则是通过测量电容值来实现对被测物体参数的检测,常被应用于各种物理量、化学量、生物量等的测量。
二、基于单片机的电容测量系统设计
基于单片机的电容测量系统主要包括单片机、测量电路和显示模块三个部分。其中,单片机作为核心控制单元,负责处理测量数据并控制整个系统的工作流程;测量电路包括电容传感器和信号处理电路,用于实现电容值的测量;显示模块则将测量结果显示出来。
1、单片机选型与编程
在基于单片机的电容测量系统中,单片机的选型与编程是至关重要的环节。常见的单片机型号包括STM32、PIC、AVR等,其中STM32系列单片机具有处理速度快、功能丰富、易于开发等优点,因此被广泛应用于各种嵌入式系统中。在编程方面,一般采用C语言或汇编语言进行编程,其中C语言由于可读性强、易于维护等特点而得到广泛应用。
2、测量电路设计
测量电路是实现电容测量的关键部分,主要包括电容传感器和信号处理电路。电容传感器是将被测物体转换为电容值的变化,而信号处理电路则将这种微小的电容变化转化为可读的电压信号,并传输给单片机进行数据处理。常用的信号处理电路包括放大器、滤波器、运算放大器等。
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摘要
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,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。本文提出了以MCS-51单片机为控制核心,结合多谐振荡器来实现电容测量的方法。并介绍了测量原理并给出了相应的电路及软件设计。
关键词:电容测试仪;单片机;测量
目录
1概述 (1)
1.1 设计目的和意义 (1)
1.2 设计任务与要求 (1)
2 硬件电路设计及其描述 (1)
2.1 设计方案 (1)
2.2 原理框图 (2)
2.3 基于AT89C51电容测量系统硬件设计详细分析 (2)
2.3.1 AT89C51单片机工作电路 (2)
2.3.2 基于AT89C51电容测量系统复位电路 (3)
2.3.3 基于AT89C51电容测量系统时钟电路 (4)
2.3.4 基于AT89C51电容测量系统按键电路 (4)
2.3.5 基于AT89C51电容测量系统555芯片电路 (5)
2.3.6 基于AT89C51电容测量系统显示电路 (6)
2.4 各部分电路连接成整个电路图 (9)
2.5 系统所用元器件 (10)
2.6 PCB制图 (11)
3 软件流程及程序设计 (11)
3.1 系统模块层次结构图 (11)
3.2 程序设计算法设计 (12)
3.3 软件设计流程 (13)
3.4 源程序代码 (13)
4 系统调试及仿真 (17)
5 总结 (16)
5.1 本系统存在的问题及改进措施 (16)
5.2 心得体会 (18)
参考文献 (19)
1设计任务
1.1 设计目的和意义
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。
1.2 设计任务与要求
(1)采用MCS-51系列单片机以及多谐振荡器进行电容测量仪设计;
(2)能测试0.1~0.99UF的电容,其精确度为0.01UF;
(3)用2行16个字的LCD1602显示测量结果。
2 基于单片机电容测量硬件设计
2.1 设计方案
本设计选择基于AT89C51单片机和555芯片构成的多谐振荡电路的电容测量方法。
这种电容测量方法主要是通过一块555芯片来测量电容,让555芯片工作在直接反馈无稳态的状态下,555芯片输出一定频率的方波,其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是:f=0.772/(R*Cx),我们固定R 的大小,其公式就可以写为:f=k/Cx,只要我们能够测量出555芯片输出的频率,就可以计算出测量的电容。计算频率的方法可以利用单片机的计数器T0和中断INT0',配合使用来测量,系统框图见图1所示。图中给出了整个系统设计的系统框图,系统主要由四个主要部分组成:单片机和晶振电路设计、555芯片电路设计、显示电路设计、复位电路设计。
2.2原理框图
2.3 基于AT89C51电容测量系统硬件设计详细分析
2.3.1 AT89C51单片机工作电路
单片机电路是本设计的核心部分,本设计选用了常用的AT89C51单片机。AT89C51是低功耗、高性能、经济的8位CMOS微处理器,工作频率为0—24MHz,内置4K字节可编程只读闪存,128x8位的内部RAM,16位可编程I/O总线。AT89C51工作的最简单的电路是其外围接一个晶振和一个复位电路,给单片机接上电源和地,单片机就可以工作了。其最简单的工作原理图如图2所示。
图2 工作原理图
2.3.2基于AT89C51电容测量系统复位电路
MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现的。MCS-51单片机片内复位,复位引脚RST通过一个斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
本设计采用按键手动脉冲复位方式,按键脉冲复位是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。复位电路如图3所示。
图3 复位电路
一般的,单片机的复位速度比外围I/O快些。若RC上电复位电路接MCS-51单片机和外围电路复位端,则能使系统可靠地同步复位。为保证系统可靠复位,在初始化程序中应用到一定的复位延迟时间。
复位电路软件程序或者硬件发生错误的时候产生一个复位信号,控制MCS-51单片机从0000H单元开始执行程序,重新执行软件程序。此电路的输出端RESET接在单片机的复位引脚。
2.3.3 基于AT89C51电容测量系统时钟电路
时钟在单片机中非常重要,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准。时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式,一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。本设计使用内部时钟方式,其内部时钟方式电路图如图4所示。
图4 内部时钟方式电路图
MCS-51单片机内部有一个用与构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。这两个引脚接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器电路。
电路中的电容C1和C2典型值通常选择为30PF左右。对外接电容的值虽然没有严格的要求,但是电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率的范围通常是在1.2MHz—12MHz之间。很设计中单片机选择12MHz 的石英晶体。
2.3.4 基于AT89C51电容测量系统按键电路
按键是实现人机对话的比较直观的接口,可以通过按键实现人们想让单片机做的不同的工作。键盘是一组按键的集合,键是一种常开型开关,平时按键的两个触点处于断开状态,按下键是它们闭合。图5就是一种比较典型的按键电路,在按键没有按下的时