数字电容表的设计

摘要

电子科学技术日益发展，电子测量也变得越来越普遍，并且对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电容的测量尤为突出。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电容，所以数字电容表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电容表是一种智能型、性能稳定、高可靠性，读数清晰，显示直观，操作方便的显示测试仪，因此不仅特别适用于工业控制或与控制有关的数据处理系统，也越来越广发被各个领域和项目采用。它的结构和特点决定了他的强大用途，使得它在智能仪表、仪器、小型检测及控制系统、家用电器中大展身手，倍受青睐。

本文设计的基于PROTEUS的数字电容表，其主要构成采用的是单片机AT89C52、六位LED数码管及电容充放电电路。根据电容充放电原理和单片机的功能特点，并结合一个普通的电压比较器，用单片机内部的定时系统测量电容充电到电压值为0.632E+（E为电压比较器反相端接的定值电压，此时电压比较器会输出一个高电平，也即是单片机停止计时信号）时所用的时间，根据这个时间换算出电容值，再把电容值的大小通过六位LED显示。设计中C52单片机通过软件C语言编程，通过对时间的换算而得到电容值的大小，实现了六位nf级电容的测量，并且使测量误差低于±1%。使用设计的数字电容表进行测量时，首次测量前要进行调整，以后只需选择合适的档位进行测量即可，操作简单。

关键词：PROTEUS,单片机，数字电容表，LED数码管

Abstract

...

Key words: PROTEUS, single-chip, digital capacitance meter, LED

目录

摘要 I

Abstract II

1  绪论 1

1.1 国内外同类设计的概况叙述 1

1.2设计的指导思想 2

1.3设计的方法和预期结果、意义 3

1.3.1设计的方法 3

1.3.2设计的预期结果及意义 3

2  电容表制作的方案论证 5

2.1测量电路的选择 5

2.1.1方案一 利用LC振荡电路连接单片机 5

2.1.2方案二 利用RC充放电电路连接单片机 5

2.2 显示方案比较 5

2.2.1方案一：LCD 液晶显示 5

2.2.2方案二：四位LED数码管显示 6

2.3方案的比较及选择 6

2.4 系统框图 7

3  系统的硬件电路中器件的概述 9

3.1 ATMEL公司的AT89C52单片机 9

3.1.1 AT89C52性能及特点 9

3.1.2 AT89C52主要性能 9

3.1.3内部结构及引脚 9

3.2电压比较器 12

3.3  LED数码管 13

4   系统的硬件电路设计实现 16

4.1 系统的硬件组成部分及各部分的设计 16

4.1.1 电容充电测量电路 16

4.1.2 单片机电路 16

4.1.3  LED数码管显示电路 17

4.2 测量前所作工作 19

4.3 系统的硬件总体电路图 19

5  电容测试系统设计 21

5.1 软件的总体设计 21

5.2 软件流程图 21

5.3 软件编程 22

6  模拟调试及调试后的正常工作状态 23

结论 29

参考文献 31

致谢 32

附录Ⅰ 33