51单片机做电容测量仪解析
由单稳态电路的特性知：
使R1=R2,则：
电容测量电路如图1所示：
图1555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
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineulongunsignedlong
uchartable4[16]="C(nF)=";
ucharnum,b,x=1,i,a=2,th0,tl0;
uintC;
ulongf,Cpf,f1;
sbitlcden=P2^7;//液晶使能端
sbitkey_C1=P1^4;
sbitkey_C2=P1^5;
//声明子函数
voiddelayms(uintxms);//延时函数
voidwrite_com(ucharcom);//液晶写命令函数
voidwrite_data(uchardate);//液晶写数据函数
voidled_init();//液晶初始化函数
Pin5-Controlvoltage(控制)-控制电压端（VC），准许由外部电压控制触发和闸限电压，可用它控制改变上下触发电平值。当计时器经营在振荡或稳定的运作方式下,这个输入可以用来改变或调整输出的频率值。
Pin6-Threshold(重置锁定)-又称阈值端（TH），是上比较器的输入；重置锁定并能使输出呈低电平。当此接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
STC89C52
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/计数器，4个外部中断，8k字节Flash，32位I/O口线，512字节RAM，，一个7向量4级中断结构，全双工。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。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。最高运作频率35MHz，12T/6T可选。
else{switch2=1;led_init();}
}break;
case3:{
if(C)C=(int)(0.9*C+0.0069*f*2);
sbitlcdrs=P2^5;//液晶数据命令选择端
sbitRW=P2^6;//1602写地址
sbitkey_C=P3^7;//测量电容按键
sbitC_out=P1^7;//测量电容信号输入
sbitswitch0=P1^0;
sbitswitch1=P1^1;
sbitswitch2=P1^2;
sbitkey_C0=P1^3;
图7主程序流程图
心得体会
这次设计历时两个周左右。在此期间，查找资料，同学交流，反复调试，每一个过程都是对我们这个团队的一次检验和挑战。通过这次实践，我们深入学习了52单片机、555定时器和LCD1602的用途及工作原理，掌握了设计步骤，锻炼了实践能力，培养了独立设计能力。这次课程设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的制作能力。但是此次比赛也暴露出了我们的知识基础有很多不足之处。由于能力有限，未能做到用键盘输入电容的测量范围来筛选电容，因此感到有点儿遗憾。这次实践是对自己模电和单片机所学的一次大检阅，使我明白自己的能力还有待提高。本设计是在老师的精心指导和鼓励下完成的。在此，谨向老师和帮助我的同学表示衷心的感谢！此外，我还要感谢在我的论文中所有被援引过的文献的作者们，他们是我的知识之源。
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。
图3555定时器输出波形图4555集成电路内部结构图
1602
本设计使用的1602液晶为5V电压驱动，带背光，可显示两行，每行16个字符，不能显示汉字，内置含128个字符的ASCII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。
接口说明：
Pin-1-VSS电源地Pin-2-VDD电源正极
Pin-3-VQ液晶显器对比度调节Pin-4-RS数据/命令选择输入（H/L）
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。
if(C<49){table4[2]=110;display_C(C);}
else{switch1=1;led_init();}
}break;
case2:{
if(C)C=(int)(0.9*C+0.0069*f*2);
elseC=(int)(0.069*f*2);
if(C<499){table4[2]=110;display_C(C);}
Pin3-Output(输出)-输出端（VO），它有0和1两种状态，由输入端所加电平决定，当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到0伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约0.2A。
Pin4-Reset(重置)-一个低逻辑电位送至该脚位时会重置定时器且使输出回落到一个低电位，加上低电平时可使输出为低电平[5]。它通常被接到电源或不用连接。
关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；
2系统理论分析与计算1
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。
1
电阻
10KΩ
R1，R2，R5，R6，R7
5
按键
J1，J2,
2
液晶
LCD1602
LCD1
1
555定时器
NE555
U2
1
电阻
1KΩ
R3，R4
2
电阻
10Ω
R9，R10，R11
3
与门
HD74LS08
U3
1
电解电容
50V，1000pF
C3
1
附件三：程序
#include<reg52.h>
#include"intrins.h"//库函数
Pin7-Discharge(放电端DIS），它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin8-Vcc(V+)-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
Pin-5-R/W读写选择端（H/L）Pin-6-E使能信号
Pin-7-D0数据接口Pin-8-D1数据接口
Pin-9-D2数据接口Pin-10-D3数据接口
Pin-11-D4数据接口Pin-12-D5数据接口
Pin-13-D6数据接口Pin-14-D7数据接口
Pin-15-BLA背光灯电源正极Pin-16-BLK背光灯电源负极
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Cx，再把”OUT”口输出的信号的频率输入单片机的P1.0口，CX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Cx的值，并显示在LCD1602液晶屏上。
基本操作时序：
读状态输入：RS=L,R/W=H,E=H输出：D0~D7=状态字
读数据输入：RS=H,R/W=H,E=H输出：无
写指令输入：RS=L,R/W=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲输出：D0~D7=数据
写数据输入：RS=H,R/W=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲输出：无
1602与单片机接口：
voidt_init();//定时器0初始化函数
voidkeyscan();//键盘检测函数(确定被测元件为电阻、电容或电感)
基于51单片机的电容测量仪
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 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. 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 (1)1.1电容测试仪的发展历史及现状 (1)1.2电容测量技术手段 (2)2系统方案设计 (3)2.1设计方案 (3)3 单元电路设计 (6)3.1 测量原理 (6)3.1.1 小电容测量原理 (6)3.1.2 电解电容测量原理 (7)3.2 硬件电路设计 (8)3.2.1 单片机电路设计 (8)3.2.2 LM393芯片电路设计 (9)3.2.3 按键电路设计 (10)3.2.3 显示电路设计 (11)3.3 软件设计 (12)3.4 量程范围设置 (13)3.5 原理图设计及设计结果 (14)3.5.1 原理图设计 (14)3.5.2 设计结果 (15)3 系统测试 (16)3.1 测量小电容 (16)3.2 测量电解电容 (18)3.3 测量结果 (19)3.4 误差分析 (20)4 结论与心得体会 (20)参考文献 (21)附录 (21)致谢 (40)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。
怎样设计一个基于AT89S51单片机的电容测试仪？
怎样设计一个基于AT89S51单片机的电容测试仪？
1 引言
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［1］。
因此，一种简单、实用的电容测试工具在实际中具有一定的实用价值。
一般元件参数的数字化测量是把被测参数转换成频率后再进行测量［2］，本设计采用555为核心的振荡电路，将被测电容值转化为频率，并利用AT89S51处理器测量出频率，再通过该频率值计算出电容参数值。
2 系统的原理框图
系统主要采用了555定时器构成的RC振荡电路和单片机技术。
设计思路：被测电容C通过RC振荡转换成频率信号f，送入单片机测频，对该频率进行运算处理求出被测电容的值，并送显示器显示。
系统框图如图1所示，其主要由测量电路和控制电路两部分组成。
当接入被测电容后，由555定时器构成RC振荡器产生方波信号，把此信号通过接口传到AT89C51单片机
I/O口上，对此方波信号进行测频，通过软件编程，计算出得到被测电容值，由LCD1602液晶显示。
图1 系统框图。
基于单片机的电容电阻测量仪的设计
基于单片机的电阻电容测量仪的设计摘要电阻和电容作为电路设备中的两个最重要的电子元件，也是物理学中两个个最基本的物理参数，它们的测量在工业、军事、电力以及日常生活的家电维修等领域都十分普遍，通过对它们的测量我们能够检测设备的运行并进行故障检测。
随着电子工业的发展，电子元器件增加，电子元器件的适用范围也渐渐广泛起来，在实验应用中我们时常要测定电阻，电容的大小。
所以，设计可靠、安全、便捷的电阻、电容测量仪具有非常大的现实必要性。
在系统硬件设计中，以51单片机为核心的电阻、电容测量仪，将电阻，电容，使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量，通过按键可以对被测量类型进行选择。
其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的。
在系统的软件设计是以Keil为平台，使用C语言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。
仿真实验过后，确定方案的可行性吗。
最后，在实验室里做出了一个实物，并且在利用一定数量的电阻、电容元器件进行了测试，结果表明该样机的功能和指标达到了设计的要求。
关键词：单片机；电容电阻；振荡电路第1章绪论1.1电阻电容测量仪的意义和目的单片机是一种以计算机为基础的微型控制元件。
在控制器械中有着不可替代的优势.他可以实现编程控制，有较多的输入输出接口，体积小，运算速度快。
把单片机用于测量仪表中，可以实现仪表的自动化、智能化.便携化。
而且，因为其运算速度快可靠性高，可以提高仪表的测量速度、精确度、和可靠性。
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、比例运算法和积分运算法。
比例运算法测量误差较大、积分运算法可以用来测量大电阻。
为了实现数字化测量本此设计用振荡电路。
电容的测量方法较多比如电桥法、阻抗法、谐振法、恒流法和比较法等。
电桥法可以实现高精度，但是电路过于复杂且无法实现自动化控制.阻抗法对低失真的正弦波和高精度的A/D有较高要求，且计算复杂。
51单片机做电容测量仪解析
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。
基于51单片机的电容电感测量仪设计
2019年24期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application基于51单片机的电容电感测量仪设计*王杰（铜陵学院电气工程学院，安徽铜陵244061）在平常电子电路实验中，我经常会用到一些电容和电感，当我们用它的时候，我们是直接通过其自身的颜色标记或者买来的标签上面来读取它的容量或感量。
如果在某个电路中由一个未知值得电容或电感，或者电路中有个寄生的电容存在，那我们又该如何知道它的大小呢。
本文就介绍了一个用单片机构成的可以测量小容量电容电感的简易测量仪。
1测量仪设计原理该电容电感测量仪的测量原理就是基于测量振荡器频率的方法，测量仪的核心是一个由LM311芯片组成的振荡器，可以测出LC 振荡电路中的电容和电感的值。
不过由于单片机测量频率的范围有限，同时也为了减小测量误差，当单片机在测量LC 振荡回路频率的时候，可以先测量一个标准已知电容的振荡频率，然后再根据此基准电容值计算得出被测的电容量和电感量[1]。
2硬件电路的设计电容电感测量仪的硬件电路主要包括LC 振荡器、51单片机和LED 显示器这三大件。
其中LC 振荡器是由电容、电感，电阻和LM311比较器芯片组成。
在电路组装好之后，要对电路进行检查，看其振荡器是否能正常起振，可以用示波器在LM311的7引脚观察有无振荡波形输出，如果有，则可初步判定振荡器可以正常工作。
3LC 振荡电路设计当电容电感全为未知的时候，我们可以先用RC 振荡器先测量出电容的值，当电容值知道后，再将被测电感和电容组成一个LC 振荡电路，再测出电感的值。
其原理为把被测电容和电阻串联，构成RC 网络，即一个RC 振荡器，该振荡器的周期为T=A 0×RC ，A 0为常数，当R 为已知的时候，测出振荡器的周期即可算出电容的值。
然后把求得的电容值代入LC 振荡电路中，根据其振荡频率f=1/2π√LC [5]，测出此时振荡器的频率后即能算出电感的量[2]。
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。
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ABSTRACTThe 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.Key words: V oltage proportion method; 89C51; AD637; 1602 LCD;目录1 引言 (1)2 电压比例法测量原理 (1)3 系统方案 (2)3.1系统总体方案设计与结构框图 (2)3.2方案设计与论证 (3)4 硬件电路 (5)4.1稳压电源模块 (5)4.2正弦信号发生器 (5)4.3采样电路 (6)4.3液晶显示模块 (7)5 系统软件设计 (8)5.1控制测量程序模块 (8)5.2按键处理程序模块 (9)5.3电阻电感电容计算程序 (9)5.4液晶显示程序模块 (10)6 系统测试与结果分析 (10)6.1对正弦信号源的测试 (10)6.2对电阻电容电感的测量 (11)6.3误差分析 (12)7 总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)1 引言现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要.目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲.2电压比例法测量原理电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为:Xx x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗:cj 1X C w = (2) wL j X L = (3)C 、L 为待测电容和电感.这样一来,标准元件的选择就有许多种方法.但为了提高测量精度和降低成本,该测量仪采用了标准电阻,且与电阻测量共用一套标准电阻.所以有电感:）（...U jw L LX LX U RU -=⋅ (4)jwC1jwC 1U U ..CX +=R (5) 电容: jwR 1C ..-=CXU U(6)测量Q 值时,加入交流信号测量出电感Q 值L jw R Z 1S 1+= (7)L jw R Z 2S 2+= (8)两个方程联立,求得电感2-12212W W -L 22z z = (9) 2-122121s W W -jw R 22z z -=Z (10) S R L Q jw = (11)1Z 为电感在电路中角频率为1w 的等效阻抗,2Z 为电感在电路中角频率为2w 的等效阻抗,L 为电感量,S R 为电感的等效电阻.为保证测量精度,必须保证电阻的精度和w 的高稳定值.为此,我们在该设计中采用MAX038单片压控函数发生器[3-4]产生高精度的正弦波信号,同时输出缓冲器采用了运算放大器,为保证波形精度采用了闭环深度负反馈方式,无失真的放大正弦信号.3.系统方案3.1系统总体方案设计与结构框图本电路由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D 转换、单片机、液晶显示、键盘等模块组成.系统主要模块流程图如图1所示:图1系统流程图3.2方案设计与论证3.2.1电阻电感电容测试采样模块电阻电感电容测试采样模块的设计方案有很多,例如利用纯模拟电路来实现、电阻可用比例运算器法、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.方案一利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦,但是电路复杂,所用的元器件较多,制作较麻烦并且测量精度低,调试困难,现已很少使用.方案二可编程序控制器(PLC）应用广泛,它能够非常方便的集成到工业控制系统中.可编程控制器速度快,体积小,可靠性和精度都比较好,在此系统中可以使用PLC对硬件进行控制,但是PLC的价格相当昂贵,因而成本过高,应用于要求比较高的场合.方案三利用震荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻、电容转化为频率,而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率,这样就把模拟量近似转化为数字量了,而频率是单片机很容易处理的数字量,该方案测量精度较高,易于实现仪表的自动化,而且单片机构成的系统可靠性高,硬件的描述完全可用软件来实现,成本低.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大,外围电路非常复杂.且不符合需要一个独立信号发生器的要求.方案四电压比例法采用与标准电阻相比较的的方法,其原理是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流I，这样被测元件与标准元件上得到的电压分别为Vx与Vi;通过计算得出被测值,此方法精度高,需要一个具有输出频率稳定的信号源来提供激励.本设计采用此方案. 3.2.2正弦信号发生器模块正弦信号源发生器模块是决定系统误差的重要部分,要求有稳定的频率,另外为了测试系统的可靠性还要求正弦信号发生器的频率和电压具有可调性,本系统要求频率范围1HZ～1MHZ,电压大于5V.方案一 555信号发生器采用555信号发生器制作的发生器,其外围电路较复杂.这种方法能实现快速频率变换,具有低噪声以及所有方法中最高的工作频率.但由于必须采用大量地倍频、分频、混频和滤波环节,导致结构复杂、体积大、成本高并且难以达到较高的频谱纯度而使测量误差加大.方案二单片机信号发生器[5]使用单片机编程实现正弦波的产生简单易行.可以在外围电路不变的情况下通过程序来改变输出电压的幅值和频率.由于输出的是数字信号,可以做得很高,产生的信号精度及其性价比比较高,集成度也高并且需求电压低,功耗低.方案三 DDS信号发生器[6]利用直接合成DDS芯片的函数发生器,能产生任意波形并能达到很高的频率并且频率的稳定性比较好.但成本较高,主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益与灵敏度等.按不同的性能与用途分为低频信号发生器、高频信号发生器、频率合成式信号发生器等.方案四 MAX038信号发生器MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。
简易数字电容测量仪
电子技术课程设计报告——简易数字电容测量仪的设计设计题目：简易数字电容测量仪班级学号：学生姓名：目录一、预备知识.................... 错误!未定义书签。
二、课程设计题目：简易数字电容测量仪的设计错误!未定义书签。
三、课程设计目的及基本要求...... 错误!未定义书签。
四、设计内容提要及说明.......... 错误!未定义书签。
4.1设计内容........................................ 错误!未定义书签。
4.2设计说明........................................ 错误!未定义书签。
五、原理图及原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
5.1功能模块电路原理图..................... 错误!未定义书签。
5.2模块工作原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
六、调试...........................................................................错误!未定义书签。
七、设计中涉及的实验仪器和工具.... 错误!未定义书签。
八、课程设计心得体会 ........................ 错误!未定义书签。
九、参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。
一、预备知识关于数字式简易数字电容测试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路。
在具体操作中，经过对资料的收集、分析，研究与对比，最终选择了简单易懂，而且精度较高的方法，即门控法。
本方法的基本理论是单稳态触发器电路的输出脉宽wt与电容C成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电容的一般测试与数字显示。
在本次数电课程设计的同时，对于中大规模集成电路从认识到分析、再到整体框图设计、单元模块设计、最终到电路的模拟和实际电路的成形有了一定的认识，同时使我们在电子设计方面有了一定的实际动手能力，也为这次数电课程设计打下了坚实的基础。
单片机测电容实验
一、实验目的:1，熟悉MCU51单片机的基本工作原理和组成结构； 2，掌握汇编语言,能用汇编语言编写简单程序；3，以实验板为基础用MCU 51单片机系统实现测量电容功能二、实验要求：1．频率值能循环不断地被测量读取; 2．测量结果显示在外部LCD 屏上;3．利用本设计测量102、103、104三个电容的容值。
三、实验原理原理电路：555多谐振荡电路由555定时器组成的多谐振荡器如左图所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。
其工作波如右图所示。
电容充电时，定时器输出01u =，电容放电时，0u =0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。
多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。
振荡周期12T T T =+。
1T 为电容充电时间，2T 为电容放电时间。
充电时间 11212()ln 20.7()T R R C R R C =+≈+ 放电时间 222ln 20.7T R C R C =≈矩形波的振荡周期121212ln 2(2)0.7(2)T T T R R C R R C =+=+≈+ 因此改变1R 、2R 和电容C 的值，便可改变矩形波的周期和频率。
由此得到本实验的R 1=R 2=20K所以我们发现，通过测量该振荡器的频率，通过逆变换就可以得到待测的电容C。
四、实验分析：整个程序可以采用自底向上的，模块化的设计思想进行设计，即一个一个功能模块进行设计调试，完成后再组合完整，其中可细分为以下几个模块：○1外部中断计数：定时/计数器T0和T1的工作方式设置，T0是工作在计数状态下，对输入的频率信号进行计数，但对工作在计数状态下的T0，最大计数值为fOSC/24，由于fOSC＝11.0592MHz，对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数，即为频率值。
所以T1工作在定时状态下，采用定时50ms，共定时20次，即可完成1秒的定时功能，每定时1秒（0.1秒，10秒）中到，就停止T0的计数，而从T0的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理,送到LCD显示；○2数据处理：具体分析见实验原理。
用单片机制作电阻及电容测量仪
通 过 电 感耦 合交 流 电桥 ， 双 Ｔ型 网络 等 ，这些 方法 均存 在 不足之 处 。双 Ｔ
型 网络 虽 然能 够进 行 精 密 电容测 量 ，但 是 需要 有 高精 度标 准 电容 和调 节平 衡 的熟练 工人 ， 仪 器结 构复杂 ，操 作不 便 。而 电阻测 量 的方法 更是 多种多
２ ．５ ５ ５电路
这 里 固定 Ｃ ， 则 Ｔ与 （ Ｒ 。 ＋ ２ Ｒ ）成 正 比 ，而 Ｒ ， 的值 已知 因 此 如 果 能够
测 出波形 的周 期 ，则 电阻 Ｒ 的值就 容 易确定 。
在通 常 被测 电阻 范 围 内，从 （ １ ） 式 计 算 出的 周 期很 小 、故 改变 被 测波 形频 率不 仅测 量容 易 ，而 且测 量准确 度也 高 。 将 （ １ ） 式 改 写成 （ ２ ）式 ：
聋 熏
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｄ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
巾因化 Ｉ ： 贸易
２ ０ １ ３
用单片机制作 电阻及 电容测量仪
赵 斌
渤海装 备辽 河重工 有 限公 司电气公 司
摘要 ：文 章 首先介 绍 了 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ单 片机 的结 构 、特 性及 功 能，５ ５ ５定 时器 的功 能及 多谐 震荡器 的工 作原 理和 Ｃ程序 语言 的特 点及 其在 单 片机 中 的应用 。 然 后介 绍 一通 过利 用 多谐 震 荡器 与 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ 单 片 机 结合构 成 的数 字式 电阻 、 电容测 电路 此 电路 全部 由数 字 电路 组成 ，不 用 Ａ ／Ｄ转 换器 而直 接 用 数字 显
Ｔ≈ Ｔ ｌ ＋ Ｔ ２ ： Ｏ ． ７ （ Ｒ ｉ ＋ ２ Ｒ ２ ） ｝ ｃ …… （ １ ）