数字式电容测量仪的设计
电容电阻电感测量仪设计报告
简易数字式电阻、电感和电容测量仪摘要本系统主控制部分采用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149。
以自制电源作为LRC测量模块和各个主要控制芯片的输入电源，测量原理是通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的引起的频率变化，利用频率与电阻、电容、电感的函数关系推算出电阻值、电容值或者电感值。
测量的原理是LM311组成的LC震荡器的震荡回路的频率由单片机采样，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感值，以及由NE555多谐振荡电路实现对电阻的测量。
软件设计部分使用C语言编程编写了包括控制测量程、按键处理、电阻电感电容计算、液晶显示程序。
利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，测量结果采用12864液晶模块实时显示。
关键词： MSP430F149、NE555芯片、LRC测量、12864液晶目录1 系统总体方案设计 (1)1.1系统方案选择 (1)1.2系统软硬件总体设计 (1)1.2.1硬件部分 (1)1.2.2软件部分 (2)2系统模块设计 (3)2.1硬件模块设计 (3)2.1.1电感电容测量模块 (3)2.1.2电阻测量模块 (4)2.1.3主控制模块 (5)2.1.4 AD采样模块 (5)2.1.5 液晶显示模块 (5)2.2软件模块设计 (5)2.2.1 控制测量程序模块 (5)2.2.2按键处理程序模块 (6)2.2.3电阻电感电容计算程序 (7)2.2.4液晶显示程序模块 (7)3系统测试 (8)3.1测试原理 (8)3.2测试方法 (8)3.3测试结果 (8)3.4测试分析 (9)4系统总结 (9)参考文献： (10)1 系统总体方案设计1.1系统方案选择方案一.基于模拟电路的测量仪利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数法和同步分离法等，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。
数字式电容测量仪的设计与制作报告
数字式电容测量仪的设计与制作摘要: 针对现有的电容测量仪器量程不高且精度有限问题，使用AT89C51 单片机NE555 单稳态电路及LED 数码显示，通过程序设计，实现了一种直观经济的电容测试仪实验表明，该仪器提高了电容量程和测量精度，性能稳定可靠，可广泛应用于电容等电子元器件检测之中。
关键词: 电容测试仪; 单片机; 量程; 精度1．引言电容容量是电学理论分析与电路设计中的重要参数。
电容容量测量的主要方法有电桥平衡法、谐振频率测量法或脉冲宽度测量法等等。
交流电桥虽然测量准确，但存在笨重、操作繁琐、不能自动测量的缺陷。
目前一般的数字万用表测量电容的最大值仅为20 F，且测量精度有限，遇到要测量较大的电容时往往无能为力随着单片机性能的不断提高，将其应用于对电容的测量中具有方便直观经济的优点，并可以进行软件校准，减少测量误差( 一般能够精确在0.5% 左右) 同时，通过对LED 数码显示管或LCD 液晶的合理使用还可使检测人员能够更直观地读取电容数值。
2．设计要求与方案论证2.1设计要求1、基本部分(1) 自制稳压电源、绿色发光管指示接通电源，正常工作。
(2) 被测电容的容量在0.01μF至200μF范围内(3) 能够根据测量电容的大小自动转换合适量程。
(4) 用4个数码管或液晶显示测量结果，测量误差小于10%。
(5) 当电容值超出上述范围时测量仪溢出报警，黄色发光管LED点亮。
(6) 当电容短路时测量仪发出声光报警，红色发光管LED点亮。
2、发挥部分(1)被测电容的容量扩大到1000PF至1000μF范围内。
(2) 测量误差小于10%。
2.2方案设计根据设计要求，系统可以分为测量电路、通道选择和控制电路三大部分, 如图2-1 所示。
2-1 系统硬件结构框图2.2.1测量电路方案方案一测量电路的核心是由555 定时器构成的多谐振荡器, 将电容的大小转换成频率的大小，然后使用单片机计数后再运算求出电容值。
数字式电容测试仪的设计
寡人猪八戒设计摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。
C。
其脉冲输入信号是555定时器构单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x成的多谐振荡器所产生。
信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。
这样便C值的可以定量的确定被测电容的容值范围。
因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容x不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。
然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出v与被测量的电容值呈线性关系。
最后是输出电压的数字的信号滤波，使最终输出电压ov输入到7448译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
化，将o关键词：:电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管目录引言 (3)第1章毕业设计指标 (4)第2章毕业设计原理 (4)2.1设计原理框图 (4)2.2 方案设计 (5)2.3 模块介绍 (5)2.3.1 控制器电路 (5)2.3.2 时钟脉冲发生器 (6)2.3.3 计数和显示电路 (8)第3章单元电路的设计 (9)3.1 直流稳压电源设计 (9)3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9)3.1.2直流稳压电源的原理框图分析 (10)3.1.3直流稳压电源特点 (10)3.2 产生波形设计方案 (11)3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器 (11)3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器 (12)第4章设计的步骤和过程 (14)4.1 设计制作的过程 (14)4.2 时钟及控制信号的关系等 (14)第5章设计的仿真与运行结果 (15)5.1 电路的调试 (15)5.2 仿真测量 (16)5.2.1 仿真测量实验一 (16)5.2.2 仿真测量实验二 (16)5.3 结果分析 (17)第6章芯片介绍 (18)6.1 555芯片功能介绍 (18)6.2 74LS160芯片介绍 (19)第7章结论 (21)7.1 设计过程中遇到的困难及解决办法 (21)7.2 毕业设计心得体会 (21)第8章参考文献 (22)附录 (23)附录A (23)附录B (24)引言随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。
毕业设计论文电容测试仪设计
编号毕业设计题目电容测试仪设计学生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，是以Keil4.0为仿真平台，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 testerAbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scopeof electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors size.Therefore,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.In the system hardware design,take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance,the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey. And the electric capacity is use 555 multi resonant circuits to produce,the oscillation frequency will send STC89C52RC the counting to be neat,through and fixed time counts may calculate by the frequency measurement rate,figures out again through this frequency meter is measured the parameter.In system's software design is take Keil4.0 as the simulation platform,used the C language programming has compiled the system application software;including master routine module,display module,display module,electric capacity test module and inductance test module.Finally,the actual production of a prototype,tested in the laboratory results show that the prototype of the functions and indicators are the design requirements.Key Words：Single slice of machine;555 multi resonant circuit; 1602 dynamic display module目录摘要 (ⅰ)Abstractⅱ第一章引言 (1)1.1 设计背景及意义 (1)1.2 电容测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (1)第二章电容测试仪的系统设计 (3)2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)第三章电容测试仪系统的硬件设计 (5)3.1 RC振荡电路的设计 (5)3.1.1 555定时器简介 (5)3.1.2 RC振荡电路的设计 (8)3.2 单片机电路的设计 (9)3.2.1 单片机的选择-STC89C52RC (9)3.2.2 单片机时钟电路设计 (11)3.2.3 单片机复位电路设计 (13)3.2.4 单片机定时器/计数器设置 (15)3.3 显示电路的设计 (16)3.3.1 液晶显示器的选择 (16)3.3.2 显示电路设计 (17)第四章电容测试仪系统的软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2 频率参数计算的原理 (18)第五章PCB板的设计及系统的调试 (20)5.1 Protel99SE介绍与PCB板的设计 (20)5.2 系统的调试 (22)5.3 系统的测试 (23)第六章总结与展望 (25)6.1 工作总结 (25)6.2 技术展望 (25)参考文献 (27)致 (28)附录 (29)附录系统原理图及PCB (29)第一章引言1.1 设计背景及意义目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。
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。
基于51单片机的数字电容测量仪设计毕业设计
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
数字式电感电容测量仪的设计
数字式电感电容测量仪的设计作者：何富运罗晓曙来源：《现代电子技术》2008年第22期摘要：在测量电感电容值时，传统的测量大都采用交流电桥法和谐振法。
然而这些方法通常采用刻度读数，读数不够直观。
着眼于对传统测量方式的改进，基于LC振荡电路原理，结合以AT89S51单片机为核心的频率测量电路，设计一种数字式电感电容测量仪,给出详细的电路原理和程序流程，对测量原理做了较详细的阐述。
基于LC振荡电路原理测量LC是本设计的创新之处。
关键词：电感电容；LC振荡电路；AT89S51；频率测量电路中图分类号：TP216文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2202002Design of Digital Inductance Capacitance Measuring ApparatusHE Fuyun,LUO Xiaoshu(Physics & Electronic Engineering College,Guangxi Normal University,Guilin,541004,China)Abstract：Measuring the value of the inductance capacitance in traditional measuring mostly utilizes AC bridge and resonance.But these methods often read the value by scale meter,so the display isn′t pared with the tra ditional method,the design of digital inductance capacitance measuring apparatus is based on the principle of LC oscillation circuit and the frequency measuring circuit which uses AT89S51 as the core.Detailed circuit principle and program diagram are given.The measuring principle is also expatiated in detail.The innovation of the design is measuring LC based on the principle of LC oscillation circuit.Keywords：inductance capacitance;LC oscillation circuit;AT89S51;frequency measuring circuit1 测量原理整个测量仪原理框图如图1所示，其测量原理为。
数字式电容测量仪+答辩+倪城振+电气3班
X1
CRYSTAL
C2
+5V 1nF
18
XTAL2
9
RST
C1
10uF 29 30 31 PSEN ALE EA
R1
10K
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51
三、硬件设计
1、系统组成（模块组成） (1)单片机最小系统 (2) 555时钟芯片模块 (3)低脉冲产生电路 (4)键控模块 (5)显示模块 (6)量程选择电路 2、模块电路设计 (1)单片机最小系统:
C4 U1
1nF 19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
二、方案比较与设计
第一种实现方案：如果三角波输入给以被测 电容器作为微分电容的微分电路，在电路参 数选择适当的条件下，微分电路的输出幅度 与Cx成正比，再经峰值检测电路或精密整流 及滤波电路，可以得到与Cx成正比的直流电 压Ux ，然后再进行A/D转换送给数字显示器， 便可实现所要求的函数关系。
数字电容测试仪器
课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 数字电容测试仪初始条件：NE555 74LS90 74LS47 74LS00 74LS273 LED数码管要求完成的主要任务:1．设计一个能测量电容围在1nF~100nF、1μF~100μF之间的电容测试仪。
2．用数码管显示。
3．测量精度要求为±10%（准确值以万用表的测量值为准）。
时间安排：指导教师签名：2012年6月7日系主任（或责任教师）签名：2012年6月7 日目录摘要iiAbstactii1引言12设计方案12.1设计方案论证与选择12.2设计思路22.3设计框图23、核心元器件介绍23.1 NE555的介绍23.2 74LS90的介绍33.3 74LS273的介绍43.4 74LS47的介绍54单元电路的设计74.1波形产生电路的设计74.1.1由555定时器搭建多谐振荡器74.1.2由555定时器搭建单稳态触发器84.2计数加锁存电路的设计94.3显示电路的设计95总体电路图及仿真结果105.1总体电路图115.2仿真结果116组装调试过程126.1时基电路的调试146.2脉冲形成电路的调试146.3信号的检测判断146.4实验结果14总结15参考文献15附件1：元件清单16附件2：实物图17附件3：本科生课程设计成绩评定表17摘要数字电容测量仪是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
现在常用的测量方法是电容表法和充放电法。
本设计使用两个555定时器，其中一个555定时器搭建为多谐振荡器，通过电容充放电产生固定周期的脉波，作为计数波；同时另一个555定时器搭建成单稳态触发器电路，多谐输出作为单稳输入，输出外加反相器作为控制脉波；在固定周期采用7490对计数波计数，并使用74273锁存数据，将数据在LED上显示出来。
设计中使用开关转换来达到两个大量程测量电容，能够测量1nF~100uF的电容值。
数字式电容测量仪
专业综合设计报告设计题目：数字式电容测量仪专业班级：2011级电子1班小组成员：徐睿昀指导教师：***完成日期：2014年11月11日数字式电容测量仪设计一、设计任务与要求1.1 基本部分1.被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内；2.设计两个的测量量程；3.用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
1.2 发挥部分（选做）1.自制稳压电源；2.至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内；3.测量误差小于10%。
二、方案设计与论证2.1设计方案数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的大小，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。
由给出的指标设计，它的设计要点可分为俩部分：一部分是数码管显示，另一部分就是要将Cx值进行转换。
能满足上述设计功能的方案很多，我们共总结出下面四种参考方案：方案一：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换成数字量显示。
可由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路，当单稳态触发器输出电压的脉宽为：tw=RC㏑3≈1.1RC。
从式中可以看出，当固定时，改变电容C则输出脉宽tw跟着改变，由tw的宽度就可以求出电容的大小。
把单稳态触发器的输出电压Vo取平均值，由于电容量的不同，tw的宽度也不同，则Vo 的平均值也不同，由Vo的平均值大小可以得到电容C的大小。
如果把平均值送到A/D转换器，经显示器显示的数据就是电容的大小。
但是我们对A/D转换器的掌握程度还不够充分，设计有一些困难。
方案二：用阻抗法测R、L、C有两种实现方法：永恒流源供电，然后测元件电压；永恒压源供电，然后测元件电流。
由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。
[1]方案三：像测量R 一样，测量电容C 的最经典方法是电桥法，如图2.1所示。
只是电容C 要用交流电桥测量。
电桥的平衡条件[2]是：()()1212n x j j n x Z Z e Z Z e φφφφ⎡⎤⎡⎤++⎣⎦⎣⎦⨯⨯=⨯⨯图1 电桥电路通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。
基于51单片机的数字电容测量仪设计
设计课题 基于单片机地电容测量仪设计
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地数字式电容测量仪设计方案及实现方法
.设计地主
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 .通过单片机地计时器
根据设计要求、可行性和设计成本地考虑选择了基于
STC89C52 单片机和 555 芯片构成地
单稳态触发电路测量电容地方案 . 现在一一介绍论证如下 .
1.3 方案Ⅱ
根据积分电路原理可得 C=Ui*dt/R*Uo ，将经过 RC 充电电路后，输出地与电容对应地 电压值输入到 ADC0809 中，经过处理后，将相应地数值传到单片机里，再通过公式运 算，求得相应地电容 C 值，在 LCD 上显示 .
R1
10K
P1.0 1 P1.1 2
P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6
P1.6 7 P1.7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51
P0.0/AD0
39 38
P0.1/AD1 P0.2/AD2
37
P0.3/AD3 P0.4/AD4
测量脉宽 , 根据已知地 R 值，通过单片机地运算功能，计算出电容容量
,最后，再通过单片
机地普通 I/O 口控制液晶屏显示出电容容量地计算结果 .系统地测量范围为 10pF~ 500uF, 具
有多个量程，可根据用户需要由用户选择，与用户地交互是通过键盘实现，不同量程地实
电容电压特性测试仪原理介绍 测试仪工作原理
电容电压特性测试仪原理介绍测试仪工作原理电容电压（C—V）特性测试仪是测试频率为1MHz的数字式电容测试仪器。
专用于测量半导体器件PN结势垒在不同偏压下的电容量，也可测试其它电容。
仪器有较高的辨别率，电容量是四位读数，可辨别到0.001pF，偏置电压辨别率为0.01V，漏电流小辨别率为0.01A或0.1A（可选）。
该测试仪器性能稳定牢靠，功能齐全，精度高，操作简单，适用于元件生产厂家，科研部门，高等院校等单位。
2. 原理CV法利用PN结或肖特基势垒在反向偏压时的电容特性，可以获得材料中杂质浓度及其分布的信息，这类测量成为C—V测量技术。
这种测量可以供应材料横截面均匀性及纵向杂质浓度的分布信息。
构成半导体器件的基本结构的PN结具有电容效应（势垒电容），加正向偏压时，PN结势垒区变窄，势垒电容变大；加反向偏压时，PN结势垒区变宽，势垒电容变小。
该仪器接受电流电压测量方法，它用微处理器通过8 次电压测量来计算每次测量后要求的参数值。
用一个相敏检波器和模数转换器次序快速完成电压测量。
正交测量通过交换测量信号的相位来进行，而不是参考相位检测。
因而不需要精密的模拟相位转换成电压矩形波电路。
通过从同一个高频信号源形成测试信号和参考信号，来保证正确的相位关系。
由微处理器依据已知的频率和测试信号相位，用ROM 存储器内的程序和所存储的按键选择来掌控测量次序，以及存储在RAM 中的校准数据来计算被测元件数值。
摩擦系数测试仪的工作原理与维护摩擦系数是表征包装材料爽滑性的物理量，分为动摩擦系数、静摩擦系数两类，是包装材料一项紧要的检测指标。
摩擦系数的大小直接关系到包装过程能否顺当进行。
工作原理：将条摩擦系数测定仪状试验样品用夹样器夹住，同时用待测样包住滑块，然后将滑块安置在传感器的挂孔上，在确定的接触压力下，通过电机带动齿条使传感器移动，也就是使两试验表面相对移动。
传感器所测得的力信号经过集成器放大，送入记录器，同时分别记录动摩擦系数和静摩擦系数。
《数字电容测试仪》word版
1 课程设计目的在实际的电子线路的设计中经常要用到电容器，而电容器的容量值大小直接影响它在电路中的作用。
电容容量的测量一般不够直观，为了方便人们对电容的直接测量，我们组通过查阅资料并结合自己所学的知识设计了一个能直接显示被测电容容量大小的数字电容测量仪。
2 课程设计指标（1）被测电容的容量在μF至100μFX围内。
（2）设计测量量程。
（3）用3位数码管显示测量结果，测量误差小于10%。
（4）响应时间在2s内3 课程设计原理3.1 设计方案利用单稳态触发器和电容器充放电规律，可以把被测电容的大小转换成对应脉冲的宽窄，即脉冲宽度与电容器容量大小成正比。
只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相连，便可得到计数脉冲，把计数脉冲传送给计数器计数，然后再给显示器显示。
若时钟脉冲的频率等参数选择得当，数字显示器显示的数字便是待测电容器容量的大小。
我们之所以会选择该方案是由于我们刚学到的数字电子技术书中学到了单稳态触发器的原理、用多谐振荡器产生时钟脉冲的原理，考虑到选这个方案设计比较容易，而且所需电路图及原理都比较熟悉，必要时还可以扩展量程，更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。
3.2 设计原理框图图中多谐振荡器产生时钟脉冲，控制电路将待测电容的容量值转化成相应宽度的脉冲，计数器记录这段宽度脉冲数目，并由显示器显示出来，清零模块用于将计数器清零。
4 设计的步骤和过程4.1 控制电路控制电路的主要功能是根据被测电容 Cx 的容量大小形成与其成正比的控制脉冲宽度 Tx ，下图所示为单稳态控制电路的原理图。
该电路的工作原理如下：多谐振荡器 控制电路计数器显示器待测电容清零模块当被测电容 Cx接到电路中之后，只要接通开关 S，电源电压Vcc 经由微分电路C1、Rl和反向器，送给 555定时器的低电平触发端TRI一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，使其输出端OUT由低电平变为高电平．该高电平控制与门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数端3*Cx。
基于单片机的电容测量仪
基于单片机的电容测量仪 The latest revision on November 22, 2020基于单片机的电容测量仪设计摘要：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。
设计的主要方法是由LM393组成的LC 振荡器，由单片机测量LC 震荡回路的频率, 根据已知的电容值，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1pF~12000μF, 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按键实现，不同量程的实现是通过开关的闭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，最后到焊接元器件，调试直至成功。
关键词：电容测量；LM393；LC震荡；单片机；LCD显示Design of capacitance measuring instrumentbased on single chip microcomputerAbstract:This design introduces a design scheme of digital capacitance measuring instrument based on MCU and the realizationmethod. The design method of the LC oscillator is composed by LM393, measured by single chip microcomputer LC oscillating circuit frequency, according to the known capacitance value, through the single-chip computing function, calculate capacity, finally, through the microcontroller I/O port control LCD screen shows the calculation results of the electrical capacitance. The measurement range of 1pF~12000 μF, having a plurality of range, according to user needs can be selected by the user, the interaction with the user is achieved through the key, to achieve different range is through the on-off of the open selection of different R value, so as to achieve different range. At the same time, the design focus on the design method and process, according to the principle of circuit design, through the Protues simulation, using keil programming, and finally to the welding components, debugging until success.Keywords:capacitance measurement; LM393; MCU; LCD display LC shocks;目录1前言电容测试仪的发展历史及现状当今电子测试领域，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。
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。
基于单片机的电容测量
基于单片机的电容测量仪设计摘要：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。
设计的主要方法是由LM393组成的LC 振荡器，由单片机测量LC 振荡回路的频率, 根据已知的电容值，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1pF~12000μF, 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按键实现，不同量程的实现是通过开关的闭合与断开来选择不同的R 值，从而实现不同的量程，系统具有一定的实用价值。
关键词：电容；LM393；LC振荡；单片机；LCDDesign of capacitance measuring instrumentbased on single chip microcomputerAbstract:This design introduces a design scheme of digital capacitance measuring instrument based on MCU and the realization method. The design method of the LC oscillator is composed by LM393, measured by single chip microcomputer LC oscillating circuit frequency, according to the known capacitance value, through the single-chip computing function, calculate capacity, finally, through the microcontroller I/O port control LCD screen shows the calculation results of the electrical capacitance. The measurement range of 1pF~12000 μF, having a plurality of range, according to user needs can be selected by the user, the interaction with the user is achieved through the key, to achieve different range is through the on-off of the open selection of different R value, so as to achieve different range,System has certain practical value.Keywords:capacitance; LM393; LC shocks; MCU; LCD目录1前言 (1)1.1电容测试仪的发展历史及现状 (1)1.2电容测量手段 (2)2系统方案设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2方案论证 (3)3 硬件设计 (7)3.1电容原理 (7)3.1.1电容测量原理 (7)3.1.2电容测量电路 (8)3.2 单片机最小系统 (9)3.3按键电路 (10)3.4 显示电路 (11)4 软件设计 (13)5系统测试 (13)5.1 测量小电容 (14)5.2 测量电解电容 (15)5.3 测量结果 (17)5.4 误差分析 (18)6 结束语 (18)参考文献 (19)附录 A (21)附录 B (22)附录 C (23)谢辞 (27)1前言1.1电容测试仪的发展历史及现状当今电子测试领域，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。
简易电阻、电容和电感测试仪设计原理
简易电阻、电容和电感测试仪设计原理简易电阻、电容和电感测试仪一、任务设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：二、要求1．基本要求．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1M Ω；电容100pF 100pF～～10000pF 10000pF；电感；电感100μH ～10mH 10mH。
（2）测量精度：±5% 。
）测量精度：±5% 。
（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。
三、设计步骤三、设计步骤1、分模块测量电路的设计原理（1）电阻测量电路的基本原理电阻测量仪的关键技术是电阻测量仪的关键技术是R X /V 转换器，转换器，R R X 即所需测量的电阻，无论电路多么复杂，总可以把与R X 相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R 1和R 2。
由此构成三角形电阻网络，其原理图如下所示：上图中R 0为量程电阻，只要使R 1两端呈等电位，此时U R1=0=0，则，则R 1相当于开路，路，R R 2变成运放的负载电阻，变成运放的负载电阻，R R 1和R 2就不起分流作用，这样即可直接测就不起分流作用，这样即可直接测 R R X 的阻值。
的阻值。
E E 为测试电压，为测试电压，I I S 为测试电流，设流过R X 和R 1的电流分别为I X 和I 1，根据基尔霍夫定律可知：，根据基尔霍夫定律可知：I S =I X + I 1又根据“虚地”原理，则又根据“虚地”原理，则U R1= I 1 R 1=0故I 1=0=0，可忽略不计。
由此得到：，可忽略不计。
由此得到：，可忽略不计。
由此得到：I S =I X再考虑到C 点接地，则D 点为“虚地”，因此：点为“虚地”，因此：I S=E/ R0进而推导出：进而推导出： U X= I X R X= I S R X= （E/ R0）·R X显然，只要能得到RX 两端的电压UX，就能求出RX的值，即：的值，即： R X= U X/（E/ R0）= U X R0/ E这就是电阻测量的基本原理。
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。
数字式的元件参数测试仪的设计
毕业设计[ 论文]题目：数字式的元件参数测试仪的设计研究Title The design and research on digitalcomponent parameters tester院系：专业：姓名：指导教师：2010年 6 月 6 日摘要此设计是基于51和C语言编程的数字式电阻电容电感测试仪的制作。
类似于万用表的功能，我们不是直接测量这些未知量，而是用电压电流等这些容易测量的已知量来进行转化。
设计当中将一些芯片组合起来并用编程控制产生了幅值稳定的直流电源以及交流电源，选择合适的标准RLC，根据串联分压的原理分别测量出标准电阻电容电感的电压，这样根据串联电路的等量关系很容易知道需要测量的RLC，最后用显示装置把未知RLC显示出来。
这种方法比较直接，通俗易懂，程序也都比较直接，在很多仪器仪表的制作工艺当中都有所用到。
设计的关键是要产生合适的电压信号，选择合适的标准电阻电容和电感，还有用51与C语言程序来实现的未知变量与已知变量之间的等量关系.关键词编程、标准电阻电容电感、测试仪、A/D转换、显示ABSTRACTThis design is based on the 51 and C language programming of the production of the digital resistance capacitance and inductance tester. Similar to the multimeter functions, we are not directly measuring the unknown quantity, but with these easy to measure as voltage and current of a known quantity to be converted.In the design,it combines a number of chips and produces amplitude control of a stable DC power and AC power with programming. According to the principle of series voltage divider , select the appropriate standard of RLC, resistance and capacitance are measured in the standard inductor voltage. Thus, according to the series volume, it is very easy to know the value of the RLC. At last, use a display device to display the unknown RLC.This method is relatively straightforward and easy to understand, the program is also relatively straightforward, and many instruments have used the production technology. The key is designed to produce the appropriate voltage signal, select the appropriate standard resistance capacitance and inductance, as well as with 51 and C language program to implement the known and unknown variables and equal relationships between variables.Key wordsprogramming, standard resistance capacitance inductance tester, A / D converter, display目录摘要.............................................................................................. 错误！未定义书签。
数字电容测量仪-课程设计
探探探探探探探2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计探※※※※※※※※数字电子技术课程设计报告书课题名称数字电容测量仪的设计姓名吴亚香学号1212501 -35专业电子科学与技术指导教师张学军2014 年 6 月10 日指导教师签名：__________________2014年月日二、成绩验收盖章2014年月日数字电容测量仪的设计1设计目的(1)掌握multisim12仿真软件的应用技巧。
(2)掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。
(3)熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法，并掌握其工作原理。
2设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。
同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。
把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数一译码显示系统就可以得到电容量的数据。
外部旋钮控制量程的选择。
用计数器控制电路控制总量程。
3设计过程3.1设计框图外接电容图1数字电容测量仪原理图3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。
在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。
555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R i和R2对电容C充电，其电压U C由0按指数规律上升。
当U C >2/3V CC时，电压比较器C i和C2的输出分别为U ci=0、U C2=1，基本RS触发器被置0, Q=0、Q' =1,输出U o跃到低点平U OL。
与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
随着电容C 放电，Uc下降到Uc< 1/3Vcc时，则电压比较器C i和C2的输出为U ci=1、U c2=0，基本RS触发器被置1, Q=1，Q' =0,输出U0由低点平U OL跃到高电平U O H。
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课程设计任务书
下达任务书日期:2年01102月24日
课程设计任务书
1.设计目的：
通过本课程设计，主要训练和培养学生1.查阅资料，选用公式的能力；2.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3.正确的进行设计电路的能力和应用计算机的能力; 用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：
设计说明：
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。
设计要求：
(1)自制稳压电源。
(2)被测电容的容量在0.01M F至100M F范围内
(3)设计两个的测量量程。
(4)用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
(5)至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100F至100M F范围内。
(6)测量误差小于10%。
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、
实物样品等〕：
1）论文符合规定要求。
2）器件的工作原理及应用。
3）电路原理图。
4）必要的仿真结果。
5）参考文献（不少于三篇）。
课程设计任务书
4.主要参考文献：
.傅劲松电子制作实例集锦福州：福建科学技术出版社，
2张庆双实用电子电路例机械工业出版社，
3刘修文实用电子电路设计制作例中国电力出版社，
5.设计成果形式及要求:
课程设计说明书
电路原理图
仿真结果。
6.工作计划及进度:
年月日~月日资料调研
月日~年月日方案论证，进行详细设计，电路仿真，分析仿真结果
年月日~月日完成设计总结报告（附完整电路图）月日~答辩或成绩考核
系主任审查意见：
签字：
年月日
一、设计方案简介：
1、原理：利用单稳态触发器，可以把被测电容的大小转换成脉冲的窄宽通过单
稳态触发器产生定时时间，时基电路提供标准频率基础信号，频率为100Kz
的脉冲，当定时一开始，闸门开通，被测脉冲通过闸门，计数器开始计数，
直到定时时间结束时闸门关闭，停止计数。
若在定时时间内计数器计得的脉
冲个数为N，参数设置适当，则脉冲的个数N为电容容量的值。
2、系统框图设计：
系统总设计框图如图所示：
图1.1系统总设计框图
图中时基电路是给定事电路产生一个下降沿脉冲，同时控制计数器清零信号和锁存器控制。
当下降沿到来时，定时电路开始定时，基准信号电路是1秒钟产生100000个计数脉冲电路，与定时电路一起送入闸门电路，然后计数器开始 计数，通过锁存译码 3、芯片介绍： 3.1 、555芯片简介：
Ctr
TR 和TH ：信号的输入端
555定时器输出端，输出波形为矩形波；控制端，常对地接
一个0.01uF 的滤波电容; 放电端，控制波形周期； Vcc 端。
2）、555定时器功能表：
将其显示出来。
图1. 1）、各管脚功能：GND ：接地
端； 用〔芯片工5符 J=L 号
3管脚 5管脚 7管脚 8管脚
表1.1555定时器的功能表
输入输出
高电平触发端
（u I1）
低电平触发端
（U I2）
复位
（RD）
输出
（U0）
放电管VT的状
态
X X00导通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止
>2/3Vcc>1/3Vcc10导通
<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变
当UI1>UR1、UI2>UR2时，比较器C1和C2的输出uc1=0、uc2=1，基本RS 触发器被置0,Q=0、——=1,输出Uo=0,同时V导通。
当UI1<UR1、UI2<UR2时，uc1=0、uc2=1，基本RS触发器被置1,Q=1、——=0,输出Uo=1,同时V导通。
当UI1<UR1、UI2>UR2时，uc1=1、uc2=1，基本RS触发器保持原状态不变。
3.2160芯片简介：
图1.3160芯片逻辑符号
稳压源：
LM7fO5CT 1
LI
阳■
-7REG
udL7rtK •——
CCH
ML«
■■■
T2-T1
Xposition0
YpcsiticriU
[77T 阳d&/A 痴日
lime
LI.LIULI5 1ULI.LILIUms 1ULI.LILIUms
Criannel_ALI.LI
ULIV -15.556mV -15.556mV T1♦*
TimebaseScale10ms /Div
Cl-i3nne]_A
Scale 口口口\・忙山 Uhannel Scale ” B 三.一 WDiv
Tngger 国源下田日1E Yposition
D
L&v^l C V AC1D
Type
Sing.Nor..AJtc>
None
经过稳压源后输出电压：基准信号
BcITrts
脸
;
A B
率I-+
C1
5.5II F
锁存器： ：
U6：：：：：：
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