51单片机做电容测量仪解析
基于单片机的电阻、电容、电感测试仪
1 前言1.1 设计的背景及意义目前，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。
通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。
电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。
前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。
随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。
电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。
由于测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。
是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入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各个参数。
1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。
电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。
电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。
前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。
随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。
电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。
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。
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。
一种基于单片机智能电容测试仪的设计与实现
一种基于单片机智能电容测试仪的设计与实现作者：徐思成来源：《现代电子技术》2010年第18期摘要:在分析和比较传统电容测量仪表的基础上,提出一种新型智能电容测试仪的设计及实现方案。
仪表以MCS-51单片机为控制核心,结合多谐振荡器和多路开关,仅用较少的外围资源即可实现,且结构简单,成本低廉,可获测量过程智能化和实现数字显示。
经系统测试和使用,该方法性能可靠,测量精度高,弥补了传统测量方法的不足,达到了预期的设计效果。
关键词:单片机;智能电容测试; 多谐振荡器;数字显示中图分类号:TN710-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0028-02Design and Realization of Intelligent Capacitance TesterBased on Single Chip Microcomuter XU Si-cheng(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Henan Quantity Engineering Vocation College, Pingdingshan 467002, China)Abstract: A new scheme for design and implementation of the intelligent capacitance tester is proposed based on the analysis and comparison of traditional capacitance measuring instrument. Taking MCS-51 SCM as a control core of the instrument, the instrument was realized in combination with multichannel harmonic oscillator, multi-way switch and fewer external resources, and the measurement process intellectualization, simple structure, low cost and digital display were achieved. The system testing and application prove that the system has reliable performance, high accuracy of measurement, and achieves the desired effect of the design.Keywords: single chip micro-controller; intelligent capacitance tester; multivibrator; digital display0 引言测量电容元件集中参数值的仪表种类较多,方法也各有不同,但都有其优缺点。
基于51单片机的电容式液位传感器
基于51单片机的电容式液位传感器摘要：本文设计了一种基于51单片机的电容式液位传感器，主要由单片机系统、555 定时器、LCD1602组成。
单片机作为控制部分，接收 555 定时器方波信号并读取其频率，将该频率转换成液位高度，显示到 LCD1602 液晶显示屏上。
在计算液位高度前，采用限幅滤波算法对所测频率进行滤波处理，减小了电容与频率转换的误差，提高了传感器的精度，并且系统的成本较低。
关键词：液位传感器；555 定时器；频率测量；软件滤波引言液位准确检测一直以来是传感检测技术方面的研究热点，同时也是控制领域的一项关键技术。
通常进行液位测量的方法分为直接法和间接法。
随着工业自动化规模的不断扩大，因直接液位测量法原始、精度低等逐渐被间接测量方法取代。
本文设计的液位传感器，在充分考虑具体工程应用背景的基础，对传统电容传感器进行了改进，提出了基于51单片机的电容式传感器的油位检测系统，并采用限幅滤波算法，减小了电容与频率转换的误差。
一、电容液位检测的原理电容式液位传感器是利用被测介质液位高度的变化引起电容变化的原理，将被测液位高度的变化转化为电容值，利用555定时器产生振荡，只要检测出了555定时器的频率信号就可以得到电容值，进而检测出液位的高度H。
工作原理如图1所示。
其电容值的计算公式如下：图1二、系统硬件设计系统的总体硬件框图如图2所示图22.1多谐振荡电路由555定时器构成的多谐振荡器是测量的方波信号源，其具体电路如图3所示。
其可以为电容检测电路提供电压幅值为5V、频率为500KHZ的方波信号源。
图32.2单片机和显示电路选用AT89C51单片机，即满足精度和实时性的要求，又符合低成本要求。
采用LCD1602作为显示屏，具有清晰度高、方案成熟、应用广泛等优点。
三、软件设计系统软件主要包括转换程序及LCD1602显示子程序、限幅滤波程序。
3.1LCD1602显示子程序图4 LCD液晶显示程序3.2主程序图5 主程序四、结论本文结合实际行业的要求，设计了基于单片机的液位测量系统。
毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面，以51单片机为核心。
测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。
这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。
软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
51单片机电桥测试仪使用教程
51单片机电桥测试仪使用教程51单片机电桥测试仪使用教程一、什么是电桥测试仪？电桥测试仪是一种用于测量电阻、电容、电感等元件参数的测试仪器。
它通过利用电桥原理，通过比较待测元件与已知标准元件之间的差异，来确定待测元件的参数数值。
二、51单片机电桥测试仪的特点1. 低成本：采用51单片机作为核心控制器，成本较低；2. 方便实用：使用者只需输入待测元件信息，仪器自动计算出相对应的参数；3. 测试精度高：借助单片机的高性能，保证了测试结果的准确性；4. 数据保存功能：测试结果可保存在单片机内存中，方便后续查看。
三、电桥测试仪的使用步骤1. 连接电路：将待测元件与测试桥电路正确连接；2. 输入基准值：在显示屏上输入已知元件的数值，作为基准值；3. 开始测试：通过操作键盘上的相应按键，开始测试待测元件；4. 等待测试结果：仪器进行计算，等待测试结果显示在屏幕上；5. 结果判断：根据测试结果判断待测元件与基准值之间的差异；6. 结果保存：如需保存测试结果，按下保存键将结果存储在单片机内存中。
四、注意事项1. 正确连接：确保待测元件正确连接到测试桥电路中，避免连接错误导致测试结果不准确；2. 输入准确：输入基准值时，务必确保数值的准确性，以保证测试结果的可靠性；3. 防静电：在操作过程中，注意防止静电对元件的影响，避免造成元件损坏；4. 保养维护：长期不使用时，应将仪器存放在干燥、通风的环境中，避免存放在潮湿或高温环境中。
五、总结51单片机电桥测试仪是一种简单、实用的测试仪器，可用于电阻、电容、电感等元件的参数测试。
通过正确连接电路、输入基准值、等待测试结果、结果判断以及结果保存等步骤，使用者可以轻松地得到待测元件的参数数值。
在使用时，需要注意正确连接元件、输入准确值、防止静电及定期进行保养维护。
希望本教程能帮助大家更好地使用51单片机电桥测试仪，提高测试效率。
单片机测电容容量的原理
单片机测电容容量的原理
单片机测电容容量的原理是利用单片机的计时器模块和电容充放电的特性来进行测量。
具体步骤如下：
1. 将待测电容与一个已知电阻连接，组成一个RC电路。
2. 将单片机的一个引脚与待测电容的一端连接，作为输入引脚。
3. 在程序中设置单片机的计时器，在输入引脚上输出一个高电平信号，同时启动计时器开始计时。
4. 待测电容开始充电，电压逐渐升高，当电压达到某个阈值后，单片机停止计时。
5. 关闭输入引脚的输出，待测电容开始放电。
6. 程序检测输入引脚电平逐渐下降，当电压降到某个阈值时，单片机重新启动计时器开始计时。
7. 待测电容放电完成后，单片机再次停止计时。
8. 根据计时器的计时值，可以计算出待测电容的充放电时间，从而间接得到电容的容量。
需要注意的是，测量精度受到单片机的计时器精度、电源稳定性、RC电路的稳定性等因素的影响，因此在实际使用中需要
对测量结果进行修正和校准。
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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（二输入与门）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 电容测量仪的论证与选择................................................................ 错误!未定义书签。
1.2 控制系统的论证与选择.................................................................... 错误!未定义书签。
2系统理论分析与计算.................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 设计方案的分析.............................................................................. 错误!未定义书签。
2.1.1利用电容器放电测电容实验原理.................................. 错误!未定义书签。
2.1.2利用放电时间比率来测电容........................................... 错误!未定义书签。
2.1.3利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容... 错误!未定义书签。
2.2 电容的计算........................................................................................ 错误!未定义书签。
2.2.1 计算振荡周期......................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.2 计算频率................................................................................. 错误!未定义书签。
2.2.3 计算Cx ................................................................................... 错误!未定义书签。
3电路与程序设计............................................................................................ 错误!未定义书签。
3.1电路的设计......................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.1系统总体框图.......................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.2系统框图.................................................................................. 错误!未定义书签。
3.1.3总程序框图.............................................................................. 错误!未定义书签。
3.1.4电源.......................................................................................... 错误!未定义书签。
3.2程序的设计......................................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.1程序功能描述与设计思路...................................................... 错误!未定义书签。
3.2.2程序流程图.............................................................................. 错误!未定义书签。
4测试方案与测试结果.................................................................................... 错误!未定义书签。
4.1测试方案............................................................................................. 错误!未定义书签。
4.2 测试条件与仪器................................................................................ 错误!未定义书签。
4.3 测试结果及分析................................................................................ 错误!未定义书签。
4.3.1测试结果(数据) ....................................................................... 错误!未定义书签。
4.3.2测试分析与结论...................................................................... 错误!未定义书签。
附录1：电路原理图........................................................................................ 错误!未定义书签。
电容测量仪（A题）1 设计方案设计一：利用电容器放电测电容实验原理电容器充电后，所带电量Q与两极板间电压U和电容C之间满足Q＝CU的关系。
U可由直流电压表测出，Q可由电容器放电测量。
使电容器通过高电阻放电，放电电流随电容器两极板间的电压下降而减少，通过测出不同时刻的放电电流值，直至I＝0，作出放电电流I随时间变化的曲线，曲线下的面积即等于电容器所带电量。
由C＝Q/U可求出电容器的电容值。
但此方法操作性差，很难实现其功能，故舍之。
设计二：利用放电时间比率来测电容其测量原理是把被测电容和基准电容连接到同一电阻上，构成RC网络。
通过测量两个电容放电时间的比率，就可以求出被测电容的电容值。
充电前电容的电压为0，放电时电容电压与时间的关系为：当Vc达到Vth时从而由于R和Vth/E已知，可根据Tc算出C。
此方法的测量范围从pF(10-12F)到几十个nF(10-9F)，并且在寄生电容的抑制和温度稳定性方面具有极很大的优势，但此方法适用于电解电容，对于瓷片电容并不适用。
设计三：利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容其测量原理是把被测电容和电阻串联，构成RC 网络，然后可利用这个时间常数去利用多谐振荡器，调好振荡信号的波形然后开始计数脉冲值，可能的周期为T=A0×RC ，A0为一个常数，可通过周期可以计算出C 的值。
这个可以用单片机来测，理论上可以从测的值可以为N 多个，大大超过前面所讲述的。
考虑到实用性和可操作性，我们选择设计三。
利用555构成单稳态电路（如图****），待测电容是电路中的C x ，再把”OUT ”口输出的信号的频率输入单片机的P1.0口，C X 的一端连接单片机的P2.3口，通过公式换算得到电容值。
P3.7口接一独立按键，当其按下时，555定时器的3引脚输出方波，3脚与P1.0口相接，可通过程序测出其频率，进而求出C x 的值，并显示在LCD1602液晶屏上。
由分析可知其振荡周期为：由单稳态电路的特性知：xC R R f *)2(*2ln 121+=使R 1=R 2,则：)(510000**2ln 30001000000000pF f C x =电容测量电路如图1所示：图1 555定时器构成单稳态的电容测量电路图此方案从计算公式可知，只需要通过单片机处理频率信号即可得到待测电容值，对测量精度要求而言，还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。
核心元器件简介STC89C52的介绍STC89C52是STC公司生产的一种低耗能、性能高的CMOS8位微控制器。
具有以下标准功能：内置4KBEEPROM，有MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，8k字节Flash，32位I/O口线，512字节RAM，看门狗定时器，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。
另外STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。