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1、基于C52单片机的电容测试仪 作者： 日期：2 班级代号学号密级09物 3110320公开09223034本科毕业论文（设计） （物理与电子工程学院）题（中、英文）目基于C52单片机的电容测试仪设计Design of Capacitance Tester Based On C52 Single Chip Microcomputer作者姓名徐金富 指导教师姓名魏明生学科门类电子与通信提交论文日期二零一三年五月专 业 名 称电子科学与技术（师范）County continuation records has examined and approved the draft, spirit, beli
2、eve, comprehensive Yearbook of zhuanglang already prepared draft, entered the phase of evaluation. Civil air defense work基于C52单片机的电容测试仪设计 摘 要: 本文主要设计了一个简单的数显式电容值测量仪，全文介绍了电容测试仪的设计思想及硬件结构。该测容仪以STC89C52单片机和555振荡器作为主要元件，首先由555振荡器构成多谐振荡器来产生一个脉冲信号，555振荡器所产生振荡信号的频率由被测电容和电路电阻共同决定。通过STC89C52单片机对555输出脉冲频率进行测量
3、，从而可以计算出测量的电容值。为了避免噪声的影响，提高测量精度，设计中在多谐振荡器输出端加入一个74HC08使输出波型毛刺减少，进而提高了测量精度。最后通过LCD1602显示器显示被测电容容值。在软件设计中，该设计使用C语言来编写程序。该仪器具有方便快捷，结构简单实用，精度较高，价格低廉等特点。关键词：电容测量 555振荡器 STC89C52 LCD1602 IDesign of Capacitance TesterBased On C52 Single Chip Microcomputer Abstract: This paper designed a simple digital capa
4、citance measuring instrument, this paper introduces the design thought and the hardware structure of capacitance tester. The capacity measurement instrument based on STC89C52 microcontroller and 555 oscillator as the main element, first by the 555 oscillator multi-vibrator generates a pulse signal,
5、the oscillation signal generated by the 555 oscillator frequency is decided by the measured capacitance and resistance. Measured by STC89C52 microcontroller pulse frequency of 555 output, which can be calculated by measuring the capacitance value. In order to avoid the influence of noise, improve th
6、e measurement accuracy, in the design of the multi-vibrator output by adding a 74HC08 to make the output wave type burr reduces, and improves the measuring precision. Finally, through the LCD1602 display shows the measured capacitance value. In the software design, the design uses C language to writ
7、e the program. This instrument is convenient, simple and practical structure, high precision, low price and so on.Keywords: capacitance measurements 555 oscillator STC89C52 LCD1602目 录目 录- 1 -1 绪 论- 2 -1.1 设计背景及意义- 2 -1.2 电容测试仪的发展历史及研究现状- 2 -1.3 本设计所做的工作- 2 -2 数显测容仪的系统设计- 4 -2.1 电容测试仪设计方案比较- 4 -2.2 系
8、统的原理框图- 4 -3 数字显示测容仪整体设计方案- 6 -3.1 整体方案设计- 6 -4 数字显示测容仪的硬件设计- 7 -4.1 STC89C52单片机的基本功能及应用- 7 -4.1.1 STC89C52芯片介绍- 7 -4.1.2 STC89C52应用说明- 10 - 9 -4.1.3 单片机工作的最小化配置- 10 -4.2 系统按键电路- 11 - 10 -4.3 系统复位电路- 12 - 11 -4.4 555芯片电路- 13 - 12 -4.5 整形方波电路- 15 - 14 -4.6 系统显示电路- 16 - 15 -5 数显测容仪的软件设计- 17 - 16 -5.1
9、主程序流程图- 17 - 16 -5.2 频率参数计算的原理- 18 - 17 -6 数显测容仪的调试与测试结果- 20 - 19 -6.1 系统的调试- 20 - 19 -6.2 系统的测试- 21 - 20 -7工作总结与展望- 22 - 21 -7.1 工作总结- 22 - 21 -7.2 技术展望- 22 - 21 -8 致 谢- 24 - 22 -参考文献- 25 - 23 -附 录- 26 - 24 -附录1- 26 - 24 -附录2 系统原理图- 27 - 25 -附录3 实物图- 28 - 26 -附录4 程序清单- 29 - 26 - 1 -1 绪 论1.1 设计背景及意义
10、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。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。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。由于测量电容方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555定时器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555定时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各个参数。1.2 电容测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，电容测量已经
11、在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。电容测试发展已经很久，方法众多，常见测量方法如下。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
12、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。1.3 本设计所做的工作本设计是以555为核心的振荡电路，将被测参数模拟转化为频率，并利用单片机计算频率，所以，本毕业设计需要做好以下工作：(1) 学习STC89C52RC单片机原理等材料；(2) 学习Keil3.0等工具软件的使用；(3) 设计测量电容的振荡电路；(4) 设计LED动态显示电路；(5) 设计软件程序；(6) 安装和调试，实际测试，记录测试数据及结果。2 数显测容仪的系统设计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
13、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。 (2)可编程逻辑控制器(PLC) 应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高。 (3)采用CPLD或FPGA实现应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真
14、，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。但相对而言规模大，结构复杂。(4)利用振荡电路与单片机结合利用555多谐振荡电路将电容参数转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活,容易构成各种规模的应用系统。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电容测试仪更加简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。2.2 系统的原理
15、框图本设计的设计思想是把电容C通过RC振荡转换成频率信号f，这样就把模拟量转化为数字量，然后送入核心进行计数后再对数据进行处理和运算求出被测电容的值，并送显示器显示。首先设计RC振荡电路，接入被测电容后，由555定时器构成振荡器产生方波。然后，把此脉冲信号通过接口传到STC89C52RC单片机上，对此脉冲信号进行计数，通过软件编程，使之转换成电容值，最后由1602液晶屏显示电容值。系统主要由测量电路和控制电路两部分组成。测量电路主要用于产生RC振荡频率f，而控制电路则用于对所产生的振荡频率进行计数处理控制并送显示等。系统设计框图如图1如下所示：图1 系统设计框图框图各部分说明如下：(1)测量部
16、分：该部分的功能是把电容C通过RC振荡转换成频率信号f，这样就把模拟量转化为数字量。本设计中RC振荡是利用555定时器的振荡电路产生的。由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小，故能保证检测结果的准确性。通过MCS - 51单片机的I/O口自动识别，实现自动测量。(2)控制部分：本设计以STC89C51RC单片机为核心，利用其管脚的特殊功能以及所具备的中断系统，定时/计数器和LED显示功能等。本设计中采用1602液晶屏构成显示器，直观易懂，操作简单，且能降低功耗。3 数字显示测容仪整体设计方案3.1 整体方案设计本设计是通过一块555芯
17、片来测量电容，让555芯片工作在直接反馈无稳态的状态下，使555芯片输出一定频率的方波，其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是：我们固定R的大小，其公式就可以写为：因此，只要我们能够测量出555芯片输出的频率，就可以计算出被测电容的容值。计算频率的方法可以利用单片机的计数器T0和中断INT0配合使用来测量，这种研究方法相当的简单。系统框图见图2：S T C 8 9 C 5 2LCD1602复位电路555被测电容按键测量晶振电路图2 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，555芯片电路设计，LCD1602显示电路，复位电路设计。4 数字显示
18、测容仪的硬件设计4.1 STC89C52单片机的基本功能及应用4.1.1 STC89C52芯片介绍STC89C52是一种低电压、高性能的CMOS 8位微处理器，具有8K在系统可编程的Flash处理器。STC89C52对比51单片机具有更大的数据存储空间，并且带有4K字节EEPROM存储空间，使得该单片机比51单片机存储空间更大，数据处理速度也更快。在单片机芯片上，该芯片拥有灵巧的8 位CPU 和在系统内可编程的Flash，这使得STC89C52单片机相比其它单片机有了很大的提高，大大提高了它在各种电子系统中的使用。STC89C52是由一个时钟电路OSC、一个程序存储器ROM、一个数据存储器RA
19、M和一个定时器/计数器组成。程序存储器跟数据存储器分为了两个不同的逻辑存储空间，这样就可以用8位地址对数据及程序存储器来进行访问，通过这样可以提高8位CPU的存储和处理速度。 （1）STC89C52芯片引脚分布及说明：STC89S52引脚分布如图3所示：图3 STC89C52引脚分布（2） STC89C52各引脚功能简介：P0 口：8位。漏极开路的双向I/O口。当STC89C52扩展外部存储器及I/O接口芯片是没P作为地址总线（低8位）及数据总线的分时复用端口。P0口也可作为通用的I/O口使用，但需加上拉电阻，这时为准双向口。当作为通用的I/O输入时，应先向端口输出锁存器写入1。P0口可驱动8
20、个LS型TTL负载。P1 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P1口是专为用户使用的准双向I/O口。当作为通用的I/O口输出时，应先向端口锁存器写入1。P1口可驱动4个LS型TTL负载。MOSI/P1.5、MISO/P1.6和SCK/P1.7也可用于对卡片内Flash存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。P2 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。当STC89C52扩展外部存储器及I/O口时，P2口作为高8位地址总线用，输出高8位地址。P2口也可作为普通的I/O口使用。当作为通用的I/O输入时，应先向端口锁存器写入1。P2口可驱动4个LS型TTL负载。
21、 P3 口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P3口可作为通用的I/O口使用。当作为通用的I/O输入时，应先向端口锁存器写入1.P3口可驱动4个LS型TTL负载。RST：复位电路输入端，高电平有效。在此引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，就可以使单片机复位。在单片机正常工作时，此引脚应为0.5V的低电平。 ALE/PROG：ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供一个地址锁存信号，将低8位地质所存在片外的地址锁存器中。此外，单片机在正常运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率f的1/6。该正脉冲振荡信号可做外部定时或出发信号使用。但是要注意每当STC
22、89C52访问外部RAM时（即执行MOVX类指令时），要丢失一个ALE脉冲。PROG为该引脚的第二功能，即在对片内Flash存储器编程是，此引脚作为编程脉冲输入端。PSEN：片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。EA/VPP：EA为该引脚的异地功能，即外部程序存储器访问允许控制端。当EA引脚接高电平时，在PC值不超出0FFFH时，将自动转向读取片外60KB程序存储器空间的程序。当EA引脚接高电平时，只读取外部程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000H-FFFFH，片内的4KB Flash程序存储器不起作用。VPP位该引脚第二功能，即在对片内Flash进行编程时，VPP引脚接入编程电压。X
23、TAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡器的信号。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容；当采用外部时钟源时，该引脚悬空。INT0：外部中断请求0，中断请求信号由INT0引脚输入，中断请求标志为IE0。INT1：外部中断请求1，中断请求信号由INT1引脚输入，中断请求标志为IE1。TO:计数器/定时器T0计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF0。T1：计数器/定时器T1计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF1。 4.1.
24、2 STC89C52应用说明 STC89C52主要性能如表1所示:表 1 STC89C52主要性能STC89C52各引脚性能STC89C52各引脚性能 1. 与MCS-51单片机产品兼容 2. 1000次擦写周期 3. 三级加密程序存储器 4. 三个16位定时器/计数器5. 全双工UART串行通 6. 掉电后中断可唤醒 7. 双数据指针 8. 8K字节在系统可编程Flash存储器 9. 全静态操作：0Hz33Hz10. 32个可编程I/O口线11. 八个中断源12. 低功耗空闲和掉电模式13. 看门狗定时器14. 掉电标识符4.1.3 单片机工作的最小化配置单片机的最小化系统简称单片机最小应用
25、系统，通俗的讲就是单片机工作所用的最少元件。如图4所示，最小系统一般包括只需要单片机、晶振电路和复位电路这三部分就可以让单片机正常工作。该设计使用了STC89C52芯片，该芯片自带8K FLASH程序存储器，在通常情况下，该芯片的这8K的存储空间是足够我们使用的，因此STC89C52芯片的第31个引脚一般都用来接高电平，所以我们只用芯片本身内部提供的8K程序存储器。单片机的时钟电路通常由12M的晶振及两个30P的电瓷电容组成，它们共同决定了单片机的机器周期为1us。该复位电路由一个10UF电容一个200欧电阻和10K电阻共同组成。图4 STC89C52的最小化配置4.2 系统按键电路按键电路可
26、以实现人机对话，人们可以通过按键来实现让单片机自动 的做不同的工作。键盘是一组按键的集合，按键开关是一种常开型开关，一般情况下按键电路的两个触点会处于断开状态，按下键时它们是闭合的。键盘分为编码键盘及非编码键盘这2种，按键的识别是由专门的硬件通过译码来实现的，能产生键编号或者是键值的键盘被称为编码键盘，而缺少这种的要靠自编软件识别的键盘则被称为非编码键盘。在由单片机组成的电路系统以及智能仪器中，使用的较多的一般是非编码键盘。图4就是一种比较典型的按键电路，在按键没有按下的时候，输出的是高电平，当按键按下去的时候，输出的是低电平。电路图见图5：图5 系统按键电路4.3 系统复位电路单片机复位电路
27、主要包括积分复位、微分复位、比较器复位和看门狗复位这四种类型。52单片机的复位功能主要是由外接复位电路来实现的，单片机在启动时都会需要复位电路来实现CPU和各个原件都处于初始状态，并从初始状态开始工作。该复位电路采用的是按钮复位这种方式，还有一种方式是上电自动复位。上电自动复位电路通过外接的电解电容自动充放电从而实现电路的复位作用，只要Vcc的上升时间低于1ms，自动上电复位就可以实现。图6中所示的电解电容在系统内可以起到上电复位的作用，因为考虑到芯片刚刚上电时由于供电不稳定而做出错误的计算，所以增加一个上电复位以达到延时启动CPU的目的，使芯片能够正常工作。虽然现在很多芯片自带了上电延时功能
28、，但是我们一般还是会增加额外的上电复位电路，提高可靠性。当按压式开关按下时，电容两端构成回路并放电，使RST端重新变为高电平，按键抬起时电容又充电使RST变回低电平电路。图6 系统复位电路4.4 555芯片电路555芯片电路是一种能将模拟数据功能与逻辑数据功能结合在同一个芯片上的组合式集成电路。它的设计新颖、功能强大、适用面广泛，深受电子方面工作人员以及电子爱好者的喜爱，因此人们称555芯片为小IC。555芯片电路能应用的电路有很多，例如：多个单稳、双稳触发器以及一个单稳和无稳触发器，一个双稳和无稳触发器等组合。在实际电路应用中，除了一些简单的电路外，555芯片还可以与不同的原件组合出很多功能
29、不同的电路。本次设计中应用的电路是直接反馈型无稳类电路。电路如图7所示：图7 555芯片电路 在555芯片输出方波后，由于硬件的原因，输出的方波会有很多毛刺，所以为了去除这些毛刺本设计中使用了一个两输入与门（74HC08），让信号通过74HC08后会使输出的波形毛刺减少很多，使单片机的测量结果变得精确。 555时基芯片的输出频率跟所使用的电阻R和电容C的关系是：又因为，所以即：如果单片机采用12M的晶振，计数器T0的值增加1，时间就增加1S，我们采用中断的方式来启动和停止计数器T0，中断的触发方式为脉冲下降沿触发，第一次中断到来启动T0，计数器的值为，第二次中断到来停止T0，计数器器的值为，则
30、测量方波的周期为如果开始时刻计数器的值，则。则： 单片机的计数器的值N=0-65535，为了测量的精度，N的取值一般在1005000，当电阻R越大，电容C的值就越小。我们取不同的电阻值，就得到不同的电容测量的量程。第一档： 150 uf 第二档： 0.15 uf第三档： 0.010.5 uf第四档： 0.0010.05 uf为了编写程序的方便，我们只计算后面的单位可以根据使用的量程自行添加。4.5 整形方波电路在555芯片输出方波后，由于硬件的原因，输出的方波会有很多毛刺，为了去除这些毛刺本设计中使用了一个两输入与门（74HC08），让信号通过74HC08后会使输出的波形毛刺减少很多，使单片机
31、的测量结果变得精确。4.6 系统显示电路LCD1602拥有功耗小、数据显示丰富、体型轻便，功能强大等诸多优点，在很多电子产品和单片机系统中得到了广泛的应用。LCD1602一共有16个引脚，其引脚分布如图8所示：图8 系统显示电路1602 采用标准的16脚接口，引脚具体功能如表2所示：表2 LCD1602各引脚功能图引脚号引脚名电平输入/输出作用12345678910111213141516VssVccVeeRSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7AK0/10/10,100/10/10/10/10/10/10/10/1=Vcc接地输入输入输入输入/输出输入/输出输入/输出输入
32、/输出输入/输出输入/输出输入/输出输入/输出电源地电源（+5V）对比调整电压0=输入指令，1=输出数据0=写数据，1=读数据使能信号，1时读信息，0时执行指令数据总线line0（最低位）数据总线line1数据总线line2数据总线line3数据总线line4数据总线line5数据总线line6数据总线line7（最高位）LCD背光电源正极LCD背光电源负极5 数显测容仪的软件设计5.1 主程序流程图T0，INT0初始化启动555有无中断有无按键有无中断启动计数器T0停止计数器T0计算电容的大小显示电容值有无按键NYnNYNYNY图9 软件设计流程图软件设计看起来是个非常复杂的过程，但其实这是
33、一个非常有创造性的过程。软件设计通过将问题和事物抽象起来，同时将这些东西分成不同的层和面来进行编译。对一些新手来说上手起来比较难，但是一旦理解了它的原理上手之后，编写程序就会变得非常简单。书上的理论知识虽然很重要，但是要想掌握程序设计，最重要的还是自己多实践，自己程序写得多了自然会掌握到其中的诀窍。对于高级的软件设计，一个好的软件系统与差的软件系统相差是非常大的。好的软件系统可以让你日常维护、功能实现变得非常简单，而一个差的软件系统则会让功能实现屡屡受挫。因此，软件开发最重要的步骤是对程序的构思。其实软件设计到现在还是一个流程非常固定的过程，一般都是先构思程序的流程，再加上一些指针及判断和判定
34、系统，最后就是写好程序进行调试并且将其写入实物中。如果实物实现不了功能，就需要对程序和实物都进行检测，查找是程序问题还是硬件问题。 软件设计主要是针对硬件设计里面的控制部分的，这里指的是STC89C52单片机，一般的单片机均可用汇编语言和C语言进行编程。C语言直观，相对比较的简单，但占用的程序存储器的内存比较大，汇编语言是针对硬件设计的语言，如果想用汇编语言设计的话必须要对硬件有很大的了解，相对C语言就比较的复杂，但是比较的精简，占用的程序存储器的空间比较的小。作为还在学生阶段的我们，用汇编语言进行编程对我们理解单片机的内部结构、资源都有很好的帮助，但是C语言编程在以后的实际工作中将会大大简化
35、自己的工作。因此本论文的程序都是基于C语言的。要完成的任务是：初始化程序设计、按键程序设计、中断处理程序，计数器计数程序，显示程序设计等。在主程序中，通过检测按键是否按下来执行循环程序。通过单片机P3.7端口检测是否开始测量电容，然后通过端口P3.6端口对555定时器复位端进行方波输出控制。最后通过程序对外部中断0与定时器控制，计算出电容值得大小并通过LCD1602进行显示。5.2 频率参数计算的原理本设计频率的计算采用单片机外部中断，对外触发电路产生的脉冲频率的测量，再通过对测量数据的校正来完成。单片机对频率测量的原理如下图10所示。图10 测频率原理图示 说明：图10中t1时刻检测到高电平
36、开定时器1，开始计数；t2时刻等待检测低电平；t3时刻第二次检测到高电平时关定时器停止计数。利用GATE=1,TR1=1,只有引脚输入高电平时，T1才允许计数，利用此，将外部输入脉冲经引脚上输入，等待高电平的到来，当检测到高电平时开定时器开始计数，然后检测低电平，当检测到低电平时已经测得脉冲的脉宽，但我们测得是频率，故在程序中药继续检测等待下一个高电平的到来，此时关定时器停止计数，用此计数值乘以机器的周期数(晶振频率已知)，得出触发电路产生的周期，然后再经过数据处理便得到输入信号的频率。6 数显测容仪的调试与测试结果6.1 系统的调试单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，汇编语言源程序要
37、变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil4.0软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil4.0即可看出。Keil4.0提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。调试预通过Mu
38、ltisim10.0仿真的电路图如图11所示：图11 Multisim 10.0仿真电路图6.2 系统的测试(1)测试原理：该电容测试仪以STC89C52RC单片机为核心，将被测电容对应的振荡电路转化为频率实现电容值的测量。被测电容的振荡频率是用555多谐振荡电路产生的，将该振荡频率送入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。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、显示模块和电容测试模块。(2)测试方法：测试时将被测电容通过该测试仪测量出来的值与被测电容的标称值进行对比，进而可以计算该测试仪的测试精度。
39、(3)测试仪器：示波器，万用表，稳压电源，计算机。(4)测试结果：观察测试结果，对设计进行进一步地校正，并记录观察结果。测试结果如下：表3 电容测试数据读取示值（）标称值（）相对误差值（%）11.1616109.881.2(5)测试误差分析：在实际测量中，由于测试环境，测试仪器，测试方法等都对测试值有一定的影响，都会导致测量结果或多或少地偏离被测电容的真值。误差原因:（1）计算电容大小的算法本身存在近似值，所以存在误差；（2）555电路存在测量误差，又有一定的延时，存在误差。 (3)由于测量脉冲用的是51单片机，精度不是太高，从而会产生一些误差；7 工作总结与展望7.1 工作总结 回想毕业设计
40、从开始直到最后定稿的一路历程，觉得有不少经历和经验需要总结。设计一开始想通过两位数码管来显示电容值，但后来因为显示位数少，就改用LCD1602来显示，改善了不少缺点。本设计的硬件电路图简单,可降低生产成本。采用单片机可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，而且以MCS-51单片机最小系统为核心的设计能够满足了整个系统的工作需求，555定时器实现了被测电容参数的频率化，将被测电容的频率信号送入单片机计数，再经过显示电路显示被测参数的测量值，运行程序用C语言编程，经过测试，系统各个模块都能正常工作，成功实现了设计的要求。整个系统的工作正常，符合了本毕业设计的全部要求。虽然本系统
41、完成了设计设计要求，但其中仍然存在着很多需要改进的地方。作品实测中，测量电容值有一定的误差，而且电容值越大时误差越大，该误差则是来源于振荡电路产生的频率和单片机程序上的误差。希望在之后的设计之中能够得到进一步解决。在人机交换方面，显示部分可以改用显示效果更好的液晶屏显示，使系统工作状态和数据显示更加清晰、更加人性化。7.2 技术展望随着集成电路技术和数字电路技术的飞速发展，电容测量技术也得到了很好的发展。由于传统的检测电路已经不能满足现代测量的需要，研制更高精度和快响应速度的检测电路成为必要。同时，随着测控系统自动化、智能化的发展，要求数据采集和处理系统的准确度更高，可靠性更强，并具有一定的自
42、校验、自补偿功能。传统测控方式已不能满足这些要求。近几年来，伴随着单片机以及ARM嵌入式处理器的发展而产生功能强大的数据采集系统可以准确及时地获得并处理信息，提高了收集环境信息的有效性和速度。智能化、数字化数据采集系统已成为当今科技界研究的热门话题。电容的测量会随着测量技术的发展进一步朝着精密化、高速化、自动化、集成化、智能化、经济化方向发展。8 致 谢大学生涯行将结束，但是在那之前我们都必须得完成毕业设计的工作，高兴的是我在今天完成了这项工作。此次毕业设计是本科四年来对自己所学知识的一个总结，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四年的
43、所学，需要通过其他途径来获取信息。通过这次毕业设计让我更加了解了自己的专业，并且提高了自己的自学能力。现在，我要对老师，同学，学校，家人表达最真诚的谢意。首先要提到的是我的毕业设计指导老师魏明生老师，这是我大学期间接触最多的老师，尽管魏明生老师平时自己也有自身工作上的任务，但他对我的毕业设计一点也没有省心，而是投入到了每个环节中，这包括前期方案的设计，资料的查找，元器件的购买，硬件的制作，软件的编写，论文的修改和完成。在这些环节中，魏老师都会尽可能的监督我去好好完成，比如我在做毕业设计的中途由于自身的能力有限而遭遇瓶颈，无法进行下去，魏老师就让我尽快回到学校换个方案进行，同时在学校也能及时的得
44、到他和宿舍同学的帮助，这无疑是雪中送炭，若我还是继续预订的方案和计划也许根本无法完成设计。在此，谨对有高度责任心的魏明生老师致以最崇高的谢意。同学的帮助也是不能忽视的。我是一个比较擅长进行团队工作的人，而毕业设计这样的任务其实对我来说是很大的考验，庆幸在我完成毕业设计的过程中，无论是硬件还是软件上，其他同学和班级同学对我提供了很大的帮助，我的能力相对较差，没有他们耐心的帮助我确实没有办法完成设计任务。最后则要衷心感谢母校四年来提供给我的优质的教学服务和生活，所有任课老师的认真教学及严谨的治学态度，是你们让我的专业知识得到丰富，感谢父母亲对我学习、生活上的关心，你们是我永远的后盾。参考文献1 付晓光.单片机原理与使用技术M.北京：清华大学出版社，2007.2 刘光斌，刘冬，姚志成.单片机系统实用抗干扰技术M.北京人民邮电出版社，20043 杨小川.protel DXP 设计指导教程M.北京:清华大学出版社，20044 李金平，沈明山，姜余祥.电子系统设计M.北京:电子