基于单片机的精密电容测量仪设计
- 格式：docx
- 大小：849.77 KB
- 文档页数：36
下载文档原格式
合集下载
基于单片机的测距仪的设计
摘要本科生毕业论文(设计)题目：基于单片机的测距仪的设计学生姓名：张学武学号： 201211020226专业班级：电信12102班指导教师：蔡剑华曾高秋完成时间： 2015年5月目录摘要：本文设计了以AT89C52单片机为核心控制单元的超声波测距仪，文章概述了超声波检测的发展及基本原理，介绍了超声波传感器的原理及特性。
利用超声波检测往往比较方便、迅速、计算简单、易于做到实时控制。
该系统主要由蜂鸣器模块、超声波发送模块、超声波接收模块、显示模块四个模块构成。
利用超声波传感器对前方物体进行感应，经单片机对超声波传感器发送和接收的 (1)声波信号进行分析和计算处理，最后将处理结果在LCD1602上显示 (1)引言 (2)1概述 (2)1.1研究背景 (2)2设计要求 (3)3设计方案论证 (3)3.3超声波测距原理 (5)4设计总体方案 (5)4.1总体设计思路 (6)4.2显示部分 (6)4.3按键部分 (6)5硬件电路 (7)5.1功能与原理 (7)5.2资源分配 (8)5.3超声波发送电路 (8)5.4超声波接收电路 (8)5.6复位电路 (11)5.7外部时钟 (12)5.8按键电路 (12)5.9报警电路 (12)5.10温度检测电路 (13)5.11显示接口电路 (14)6软件设计 (15)6.1主程序流程图 (15)6.2超声波发送流程图 (16)6.3 LCD显示流程图 (16)6.4温度读取流程图 (17)7系统仿真 (18)7.1仿真电路图 (18)7.2仿真结果输出 (18)8结论与展望 (20)答谢：首先非常感谢指导老师蔡剑华和曾高秋的精心指导和严格要求，让我充分利用所学的理论知识去完成论文的设计，论文的完成让我极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，尤其是单片机领域，这对我今后进一步从事电子行业有着极大的帮助。
另外,此次毕业设计还获得了其他老师和同学的大力支持。
一种基于STC增强型单片机的大电容测量
本设 计 的 关 键 部 分 之 一， 就 是 要 把设置的要比较的
R3 100 对外接口 1 2 1 2 GND R2
E
式与 DA 芯片进行通信，减少了电路对单片机引脚的需求。
相较于模拟可调电路，采用 DA 转换电路控制更精确，长时
B
C
4 GND Q1 9014
1k 9015 Q2
Charge
1k
发送 数据？ 结束 END
图 7 程序设计流程图
4.系统软件设计
行初始化，初始化后一系列初始化后对 Si4438 进行初始化， 然后选择进入接收模式还是发送模式。 收到数据，如果接收到，就将数据写入 Si4438 TX FIFO 缓 一次发送。 在进入发送状态中，在主函数中循环判断，串口是否接
本设计程序流程如图 7 所示。程序一开始先对各模块进
参考文献
＊ [1] 袁玉英 , 罗永刚 , 邹志远 . 基于无线自组网的抄表系统设计 [J]. ＊ [2] 王建强 , 许鹏 , 谢正光 , 杨永杰 . 无线燃气表抄表系统的集中 ＊ [3] 傅 松 寅 , 王 让 定 , 姚 灵 , 张 呈 钰 , 单 观 敏 , 胡 国 伟 . 适 用 于 多 层 住 宅 楼 结 构 的 无 线 智 能 水 表 抄 表 系 统 [J]. 计 算 机 应 用 ,2017(1). 器设计与实现 [J]. 计算机工程与设计 ,2014(5) 自动化仪表，2014（11）.
电容的测量是基于对 RC 电路的时间常数的计算，电容
图如图 3 所示。
根据硬件电路和系统要求，设计了软件程序，系统流程
电时间就越长。 这个 RC 的乘积就叫做 RC 电路的时间常数 τ， 即 τ=R∙C。若 R 的单位用欧姆，C 的单位用法拉，则 τ 的单
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。
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五、个人观点与总结STM32单片机作为主控芯片的电容测量仪，具有设计灵活、性能稳定、成本低廉等优点，适合在毕业设计中进行研究与实践。
设计与应用STM32电容测量仪，不仅可以提升学生对单片机和电子测量仪器的理解与掌握，同时也具有实际的工程应用意义。
六、结语通过本文的深入探讨，相信读者对STM32电容测量仪的设计与应用有了更深入的了解。
基于STM32的高精度电容测量仪设计
2020年第11期140信息技术与信息化电子与通信技术[6] Hillery M, Buzek V , Berthiaume A. Quantum secret sharing[J]. Phys. Rev. A, 1999, 59(3): 1829-1834.[7] Kral P, Thanopulos L, Shapiro M. Coherently controlled adiabatic passage[J]. Rev. Mod. Phys. 2007, 79(1): 53-77.[8]Torrontegui E, Ibáñez S, Martínez-Garaot S, et al. Shortcuts to adiabaticity [J]. Adv. At. Mol.Opt. Phys., 2012, 62(1): 117-169 [9] Misra B, Sudarshan E C G. The Zeno ’s paradox in quantum theory[J]. Journal of Mathematical Physics, 1977, 18(4): 756-763. [10]Zheng S B. A simplified scheme for realizing Greenberger-Horne-Zeilinger states[J] Opt. B Quantum Semiclass. Opt., 1999, 1(5): 534-535.[11]Li W A and Wei L F. Controllable entanglement preparationsbetween atoms in spatially separated cavities via quantum zeno dynamics[J]. Opt. Express, 2012, 20(12): 13440-13450.[12]曾谨言.量子力学新进展第二辑[C]. 北京:北京大学出版社, 2001.[13] Sarandy M S, Duzzioni E I, Serra R M. Quantum computation in continuous time using dynamic invariants[J]. Phys. Lett. A, 2011, 375(38): 3343-3347.[14] Yuce C. Fast frictionless expansion of an optical lattice[J]. Phys. Lett. A, 2012, 376(21): 1717-1720.[15] Ozcakmakli Z, Yuce C. Shortcuts to adiabaticity for growing condensates[J]. Phys. Scr., 2012, 86(5): 055001-055005.（收稿日期：2020-09-16 修回日期：2020-10-14）基于STM32的高精度电容测量仪设计黄 江* HUANG Jiang摘 要 针对在微小电容的检测中,传统的模拟电路不可避免存在设计复杂,功耗高，电容测量范围小等诸多局限性，文章介绍设计一款简易的电容检测系统，利用NE555芯片的多谐振荡器的频率跟电容值的关系具有近似线性的原理，把待测电容连接进多谐振荡电路内并测量频率变化值，从而计算测量出待测电容的值。
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，电容测量仪在电子领域具有广泛的应用前景。
基于MSP430单片机半平衡桥RLC测量仪设计
（） ２ 以输 入信 号 为参 考 电压 ， 节 抽 头位 置 调
记录平衡时抽头位置 ， 由此可计算出各阻抗分量。
Ｇ １ ｍ
（） ４
（） ５
ｔ ａ
＝ｍ
√
＝
（ ６ ）
０
１ １ ３ 电阻测试 ． ．
电阻测试向量图如图５ 所示。
图 ２ 半 平 衡 桥 电路
１ １ １ 电感 测试 ． ．
半 平衡 电桥 法 是指 电桥 不 需 完全 调 平 衡 ， 利 仅
收稿 日期 ：０ ０ １ — ４ ２ １— ２ １ 修 改 日期 ：０ ０ １－ ０ ２１－２ ３
图 ｌ Ｔ Ｃ ５４ 内部 原 理 电 路 Ｌ ７２
第４ 期
郑 磊，－ 基于ＭＰ ０ 片 半 衡 Ｌ 测 ４ ４￣ －． ｊ ￣： ＿ Ｓ ３单 机 平 桥ＲＣ 量义 ４
Ｅ ＡＣ ７ １ Ｅ Ｃ：２ ０
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ — ４ ０ ２ １ ． ４ ０ ２ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ５ ９ ９ ．０ １ ０ ． ２ ｓ
基 于 ＭＳ ４ ０单 片 机 半 平 衡 桥 Ｒ Ｃ测 量 仪 设 计 Ｐ３ Ｌ
郑 磊 ， 文 斌 何
（ 电子科技大学 电子工程学 院 ， 成都 ６ ０ ５ ） １０ ４
１ １ ２ 电容测 试 ．． 电容测试 向量 图如 图 ４所示 。
㈩
１ 曼Ｉ
图 ６ 系统 框 图
２ １ ２ ＭＳ ４ ０核 心 电路 图 ． ． Ｐ３
图 ４ 电容 测 试 向 量 图
（） １ 以电容 两端 电压 为参 考 电压 ， 节 抽 头 调
位置使得 与 正交 ， 此时 比例系数为 ｍ；
ｔ ｅ ｔ ｒｄ ｅ ｎ ｐａ ａｌ１ ＭＣＵ ｅｓ ｔ ｈ ｗ０ ｂ ｉ ｇ ｓ ｉ ｒ ｌｅ ． ｓ ｔ ｈｅ ＭＤＡＣ ａ ｈ ｗｏ ｑ ｓ． ｑ ｉｉ ｒｕ ｃ ｎ ｉｉｎｓ Ｔｈ ｎ ＭＣＵ ａ ｃ ｌ ｔｓ ｔ ｅ ｔｔ ｅ ｔ ｕａ ｉｅ ｕ ｌｂ ｉｍ ｏ ｄ ｔｏ ． ｅ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｈ ｐ ｒｍｅｅ ｓ ｏ Ｌ ｏ ｂ ｈｅ ｖ ｌ ｅ ｆＭＤＡＣ． ａ ａ ｔ ｒ ｆＲ， ｒＣ ｙ ｔ ａ ｕ ｓｏ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｐ ３ ｑ ａ ｉｅ ｕｌｂ ｉ ｍ ； ＭＳ ４ ０； ｕ ｓ— ｑ ｉ ｒｕ ＭＤＡＣ ； ａ ｕ ｅ ｎ ｆＲ， ａ ｄ Ｃ ｉ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ Ｌ ｎ
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。
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 ）
探析基于单片机测距仪的设计与实现
该 公 式 使 用 过 程 中需 注 意 ，超 声 波 和 温 度 有关 ，
声 波 发 射 探 头 和 接 收 器 ，这种 传 感 器 工 作 时 产 生 压 电效 应 的部 分 是 石英 和压 电 陶 瓷 等 压 电材 料 。
其 中压 电传 感 器 有两 个 主 要 的 组 成 部 分 ：模 块 和
通 常 分 为 两 种 类 型 ，分 别 有 不 同 的 工 作 原 理 。 一
种 是 压 电式 ，一 种 是磁 致 式 。第 一 种 的组 成 为 超
反 射 回 到 超 声 波 接 收器 ， 用 单 片 机 计 算 超 声 波 发 出之 后 到 收 到 回波 所 用 的 时 间 ，然 后 就 可 以根 据 公 式 ｄ ｓ ＝ｖ ） 算 出物体 的距 离 。该公 式 中，为 ＝ ／ （ ×ｔ ２ ２ ／ ｄ 测距 仪 和物 体 之 间 的距 离 ；ｓ 为超 声 波往 返 路程 ；ｔ 为超 声 波 发 出 到收 到 回波 所用 时 间 ；ｖ 声 速 。在 为
一
和 管 道 的 长 度 时 。 目前 已 经 有 了 多种 原 理 的 测 距
仪 ， 总 结 归纳 为 两 类 ，分 别 是超 声 波 方 法 和 光 学 方法 。相 比较 而 言超 声 波 测距 仪 则更 具 优势 。主 要 原 因 有 超 声 波 传 播 速 度很 低 ， 可 以 对 较 近 的 目 标 进 行 测 量 ；超 声 波 的 光 照 和 色 彩敏 感 性 低 ，适 用 范 围 广 ；超 声 波传 感 器体 积 小使 用 简 。近 几
１ 超 声波测距仪原 理分析
本 系统 的主 要 组 成 有５ 部分 ，分 别 为超 声 波 个
的 收 发 装 置 、单 片机 控 制 装 置 、 测 温 装 置 、报 警
声 波 发 射 探 头 和 接 收 器 ，这种 传 感 器 工 作 时 产 生 压 电效 应 的部 分 是 石英 和压 电 陶 瓷 等 压 电材 料 。
其 中压 电传 感 器 有两 个 主 要 的 组 成 部 分 ：模 块 和
通 常 分 为 两 种 类 型 ，分 别 有 不 同 的 工 作 原 理 。 一
种 是 压 电式 ，一 种 是磁 致 式 。第 一 种 的组 成 为 超
反 射 回 到 超 声 波 接 收器 ， 用 单 片 机 计 算 超 声 波 发 出之 后 到 收 到 回波 所 用 的 时 间 ，然 后 就 可 以根 据 公 式 ｄ ｓ ＝ｖ ） 算 出物体 的距 离 。该公 式 中，为 ＝ ／ （ ×ｔ ２ ２ ／ ｄ 测距 仪 和物 体 之 间 的距 离 ；ｓ 为超 声 波往 返 路程 ；ｔ 为超 声 波 发 出 到收 到 回波 所用 时 间 ；ｖ 声 速 。在 为
一
和 管 道 的 长 度 时 。 目前 已 经 有 了 多种 原 理 的 测 距
仪 ， 总 结 归纳 为 两 类 ，分 别 是超 声 波 方 法 和 光 学 方法 。相 比较 而 言超 声 波 测距 仪 则更 具 优势 。主 要 原 因 有 超 声 波 传 播 速 度很 低 ， 可 以 对 较 近 的 目 标 进 行 测 量 ；超 声 波 的 光 照 和 色 彩敏 感 性 低 ，适 用 范 围 广 ；超 声 波传 感 器体 积 小使 用 简 。近 几
１ 超 声波测距仪原 理分析
本 系统 的主 要 组 成 有５ 部分 ，分 别 为超 声 波 个
的 收 发 装 置 、单 片机 控 制 装 置 、 测 温 装 置 、报 警
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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，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AbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scope of 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Abstract前言1选题背景1.1电容测试仪的发展历史及研究现状1.2现今的电容测量技术手段2电容测试仪的系统设计2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)3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)4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)5 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)结论致谢参考文献前言目前，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选题背景1.1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一化发展为多元化。
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比较好的公司有：日本figaro、德国tecsis、美国alphasense。
中国本土测量仪器设备发展的主要瓶颈。
尽管本土测试测量产业得到了快速发展，但客观地说中国开发测试测量仪器还普遍比较落后。
每当提起中国测试仪器落后的原因，就会有许多不同的说法，诸如精度不高，外观不好，可靠性差等。
实际上，这些都还是表面现象，真正影响中国测量仪器发展的瓶颈为：1.1.1测试在整个产品流程中的地位偏低。
由于人们的传统观念的影响，在产品的制造流程中，研发始终处于核心位置，而测试则处于从属和辅助位置。
关于这一点，在几乎所有的研究机构部门配置上即可窥其一斑。
这种错误观念上的原因，造成整个社会对测试的重视度不够，从而造成测试仪器方面人才的严重匮乏，造成相关的基础科学研究比较薄弱，这是中国测量仪器发展的一个主要瓶颈。
实际上，即便是研发队伍本身，对测试的重视度以及对仪器本身的研究也明显不够。
1.1.2面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。
本土仪器设备厂商只是重研发，重视生产，重视狭义的市场，还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式。
传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用，但无法满足目前整体解方案流行年代的需求。
所以，为了快速缩小与国外先进公司之间的差距，国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡。
特别是随着国内应用需求的快速增长，为这一过渡提供了根本动力，应该利用这些动力，跟踪应用技术的快速发展。
1.1.3缺乏标准件的材料配套体系。
材料配套行业的技术水平较低。
虽然目前已有较大的改观，但距离整个产业的要求还有一定距离，所以，还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。
还有，在技术水平没有达到的条件下，一味地追求精度或追求高指标，而没有处理好与稳定性之间的关系。
上述这些都是制约本土仪器发展的因素。
近年来我国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。
测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土仪器取得了长足的进步，特别是通用电子测量设备研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。
随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。
从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。
在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。
1.2现今的电容测量技术手段电容器作为非常重要的一个电学元件在现代电子技术中有着非常广泛的用途，电容定义为：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，即：Q C U 。
这种原始的方法必须通过测量两个物理量来计算电容的大小，而其中的Q 是比较难以测量的量。
目前常用的两种测量电容的实现方法：一是利用多谐震荡产生脉冲宽度与电容值成正比信号，通过低通滤波后测量输出电压实现；二是利用单稳态触发装置产生与电容值成正比门脉冲来控制通过计数器的标准计数脉冲的通断，即直接根据充放电时间判断电容值。
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。
2电容测试仪的系统设计2.1 电容测试仪设计方案比较电容测试仪的设计可用多种方案完成，例如使用纯模拟电路，使用可编程逻辑控制器(PLC)，CPLD与EDA相结合或振荡电路与单片机结合等等来实现。
在设计前对各种方案进行了比较：(1)利用纯模拟电路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。