不同，对于本设计三种方案均能够实现，最后根据设计要求可行性和设计成本的考虑选择了基于单片机和芯片构成的多谐振荡电路的测量的方案。现在介绍论证如下方案利用多谐振荡原理测量电容测量原理如下图所示。电容电阻和芯片构成个多谐振荡电路。在电源刚接通时合上，电容上的电压为零，多谐振荡器输出为高电平通过对电容充电。当上冲得的电压时，施密特触发器翻转，变为低电平，又通过放电，下降。当时施密特触发器又翻转，输出又变为高电平，如此往复产生震荡波形。由理论分析可知令则有式和测得的校准值测量值及存放的软件中的标准电容值可得出待测电容值。实际应用中也可以通过测量和来算出基于单片机电容测量硬件设计第页共页测量误差分析由式可以看出，经过软件校准后得出的结果与的值有关。这样单片机晶振频率的绝对精度，环境温度的变化和电源电压的绝对精度引起的误差被消除。测量结果主要受标准电容的绝对精度影响，因此应该选择精度高稳定性好的其他误差来源包括周期测量的量化误差，除法运算产生的余数误差，电源电压的波动造成谐振频率偏移带来的误差，因此电路要用稳压性能好的稳压电源数码管图电容测量原理图图震荡波形图基于单片机的电容测试仪设计第页共页这种方法的利用了个参考的电容实现，虽然硬件结构简单，软件实现却相对比较复杂。方案二直接根据充放电时间判断电容值这种电容测量方法主要利用了电容的充放电特性，放电常数，通过测量与被测电容相关电路的充放电时间来确定电容值。般情况下，可设计电路使为振荡周期或触发时间为电路常数与电路参数有关。这种方法中应用了芯片组成的单稳态触发器，在秒脉冲的作用下产生触发脉冲，来控制门电路实现计数，从而确定脉冲时间，通过设计合理的电路参数，使计数值与被测电容相对应。其原理框图如图所示。图电路原理框图误差分析这种电容测量方法的误差主要由两部分组成部分是由芯片构成的振荡电路和触发电路由于非线性造成的误差，其中最重要的是单稳态触发电路的非线性误差，由充放电时间决定，是被测电容值另部分是由数字电路的量化误差引起，是数字电路特有的误差该误差相对影响较小，可忽略不计。这种方法硬件结构相对复杂，实际上是通过牺牲硬件部分来减轻软件部分的负担，但在具体设计中会碰到很大问题，而且硬件旦设计好，可变性不大。反向器单稳态触发器显示窄脉冲触发器秒脉冲发生器译码器锁存器记数器标准记数脉冲基于单片机电容测量硬件设计第页共页方案三基于单片机和芯片构成的多谐振荡电路电容测量这种电容测量方法主要是通过块芯片来测量电容，让芯片工作在直接反馈无稳态的状态下，芯片输出定频率的方波，其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是，我们固定的大小，其公式就可以写为，只要我们能够测量出芯片输出的频率，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和中断配合使用来测量，这种研究方法相当的简单。系统框图见图。图系统框图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，芯片电路设计，显示电路设计，复位电路设计。硬件设计的任务基本工作电路设计使单片机正常工作时钟电路为单片机提供时钟信号复位电路为单片机提供高电平复位信号芯片电路把电容的大小转变成输出频率的大小晶振电路被测电容显示复位电路测量按键基于单片机的电容测试仪设计第页共页显示电路显示当前测量电容的大小按键电路开始测量电容基于电容测量系统硬件设计详细分析单片机工作电路本设计的核心是单片机电路，考虑到需要个中断输入，存储容量外部接口对单片机端口的需要以及兼顾到节约成本的原则，选用了常用的单片机。是低功耗高性能经济的位微处理器，工作频率为，内置字节可编程只读闪存，位的内部，位可编程总线。它采用公司的非易储器制造技术，与的指令设置和芯片引脚可兼容。可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和存储器结合在起，特别是可反复擦写的存储器可有效地降低开发成本。工作的最简单的电路是其外围接个晶振和个复位电路，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下图。图单片机工作电路基于单片机电容测量硬件设计第页共页基于电容测量系统复位电路的复位是由址和数据线读回原编写的数据。加密位不可能直接变化。证实加密位的完成通过观察它们的特点和能力。芯片擦除利用控制信号的正确组合表并保持引脚的低电平脉冲宽度即可将阵列字节整片擦除，代码阵列在擦除操作中将任何主要元器件介绍第页共页非空单元写入，这步骤需要再编程之前进行。读片内签名字节单片机内有个签名字节，地址为和。用于声明该器件的厂商型号和编程电压。读签名字节的过程和单元和的正常校验相仿，只需将和保持低电平，返回值意义如下声明产品由公司制造声明为单片机声明为编程电压声明为编程电压。编程接口采用控制信号的正确组合可对闪速存储阵列中的每代码字节进行写入和存储器的整片擦除，写操作周期是自身定时的，初始化后它将自动定时到操作完成基于单片机的电容测试仪设计第页共页结论毕业论文是次非常好的将理论与实际相结合的机会，通过对电容测试仪的课题设计，锻炼了我的实际动手能力，增强了我解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。本设计的硬件电路比较简单，这大大的降低了成本。而采用单片机可以提高系统的可靠性和稳定性，缩小系统的体积,调试和维护方便。本设计通过由芯片和电容电阻组成的振荡电路来输出方波，通过单片机定时器测量其脉冲宽度，从而达到测量其周期的目的，再通过单片机软件编程，对数据进行进步的计算从而得出被测电容的值，再通过显示出其测量值。系统的软件部分是系统实现功能的关键，软件部分是在的平台上使用是语言编写程序。本系统通过个测量按键启动整个测量程序，通过外部中断零来控制计数器的开始和停止，采用边沿触发方式，在第个脉冲边沿启动，使开始计数，在第二个脉冲边沿停止计数，然后通过对数据的计算和处理最后将数据显示在上。总之，整个系统的工作正常，完成了设计任务的全部要求虽然本设计完成了设计任务，但无法得到十分精确的测量结果，这主要是有以下几点原因，首先单片机对于脉冲宽度的测量精确度有限，其次是外界的干扰对波形有定的影响，还有硬件自身也有部分原因。希望在之后的设计之中能够得到进步解决。参考文献第页共页参考文献康华光主编,电子技术基础模拟部分,北京高等教育出版社,康华光主编,电子技术基础数字部分,北京高等教育出版社,谢自美主编,电子线路设计实验测试,武汉华中科技大学出版社，吴黎明主编,单片机原理及其应用技术，北京科学出版社，丁英丽主编，交流型微小电容测量电路的设计，北京电工技术杂志，王毓银主编，数字电路逻辑设计，北京高等教育出版社，李海清，黄志遥，王宝凉主编，电容传感器新型微弱电容测量电路，北京传感技术学报，罗民昌主编，集成电路系统，北京中国铁道出版社，张毅刚主编，单片机应用系统，哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，申忠如，申淼，谭亚丽主编，单片机原理及系统设计，西安西安交通大学出版社，年月第版付晓光主编，单片机原理与使用技术，北京清华大学出版社，李桂安主编，电子技术实验及课程设计，南京东南大学出版社，夏继强主编，单片机实验与实践教程，北京北京航空航天大学出版社，肖洪兵主编，跟我学用单片机，北京北京航空航天大学出版社，申忠如，郭福田，丁晖主编，现代测试技术与系统设计，西安西安交通大学出版社，郝波主编，数字电子技术，西安西安电子科技大学出版社，赵文博主编，新型常用集成电路速查手册，北京人民邮政出版社，薛文,华慧明主编，新编实用电子技术快速入门，福州福建科学技术出版社,基于单片机的电容测试仪设计第页共页致谢此次设计实践是专科三年来对自己所学知识的个总结，其难度复杂性对设计的要求都是以前所不能比拟的。所要用到的知识及相关的资料有相当部分超出我们三年的所学，需要通过其他途径获取信息。在此特别感谢我的指导老师，在此次设计中给予我很多帮助，并对我要求严格，在各方面对我进行细心指导，在此表示诚挚的致意和衷心的感谢。在这三年中，还要感谢全体老师，是他们在教学上的认真负责，为广大学生创造了良好的学习环境。还要特别感谢我的同学，正是与他们在许多问题上的交流讨论，在他们的帮助之下，我的论文才得以顺利完成。最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢,前言第页共页基于单片机的电容测试仪设计前言目前，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，电容测量这环节至关重要，个好的电子产品应具备定规格年限的使用寿命。因此在生产这环节中，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。基于单片机的电容测试仪设计第页共页选题背景电容测试仪的发展历史及研究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。电容通常以传感器形式出现，因此，电容测量技术的发展归根结底就是电容传感器的发展。由最初的用交流不平衡电桥就能测量基本的电容传感器。最初的电容传感器有变面积型，变介质介电常数型和变极板间型。现在的电容式传感器越做越先进，现在用的比较多的有容栅式电容传感器，陶瓷电容压力传感器等。电容测量技术发展也很快现在的电容测量技术也由单化发展为多元化。现在国内外做传感器的厂商也比较多,在世界范围内做电容传感器做的