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基于51单片机的数字电容测量仪设计实验报告.doc
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2023-07-10
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基于51单片机的数字电容测量仪设计实验报告.doc
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电子技术实验报告
设计课题 基于单片机的数字式电容仪设计
- 2 -
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教
师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加
以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研
究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历
而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,
均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名: 日 期:
指导教师签名: 日 期:
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论
文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电
子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供
目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制
手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分
或全部内容。
作者签名: 日 期:
- 3 -
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研
究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文
不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研
究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完
全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,
同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,
允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位
论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩
印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
- 4 -
【摘要】 随着科技的不断发展,人类的不断进步,在电子技术领域的发展可谓突飞猛
进,然而电容器在电子线路中得到广泛的应用,它的容量大小对电路的性能有着重要的作用。
因此,电容量的测量在日常使用中就不可避免。
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
要方法是采用 555 芯片构成单稳态触发器,将电容容量转换为脉冲宽度。通过单片机的计时
器测量脉宽, 根据已知的 R 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 10pF~
500uF, 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键盘实现,不同
量程的实现是通过单片机的 I/O 口控制继电器的吸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,进而借助 altium designer 制作 PCB,最后到焊接元器件,调试直至成
功。
【关键词】 电容测量; 脉冲宽度; 单稳态触发器; 单片机; lcd 显示
目录
1 系统方案设计.................................................................................................................- 5 -
1.1 设计说明及要求....................................................................................................- 5 -
1.1.1 设计说明.....................................................................................................- 5 -
1.1.2 设计要求.....................................................................................................- 5 -
- 5 -
1.2 方案Ⅰ.....................................................................................................................- 6 -
1.3 方案Ⅱ.....................................................................................................................- 7 -
1.4 方案Ⅲ.....................................................................................................................- 7 -
1.5 三种方案作简单的比较........................................................................................- 8 -
2 单元电路设计.................................................................................................................- 9 -
2.1 工作原理..............................................................................................................- 9 -
2.2 硬件电路设计....................................................................................................- 11 -
2.2.1 单片机电路设计.....................................................................................- 11 -
2.2.2 555 时钟芯片与单片机连接..................................................................- 12 -
2.2.3 低脉冲产生电路.....................................................................................- 13 -
2.2.4 键盘电路.................................................................................................- 13 -
2.2.5 指示灯电路.............................................................................................- 14 -
2.2.6 量程选择电路.........................................................................................- 14 -
2.2.7 液晶显示电路.........................................................................................- 16 -
2.3 软件设计..............................................................................................................- 17 -
2.4 量程范围设置......................................................................................................- 17 -
2.5 altium designer 原理图设计及 PCB 制作...........................................................- 18 -
2.4.1 原理图设计.............................................................................................- 18 -
2.4.2 PCB 制作 ...............................................................................................- 18 -
2.4.3 设计结果...............................................................................................- 19 -
3 系统测试..........................................................................................................................- 19 -
3.1 测量 100nf 的电容...............................................................................................- 19 -
3.2 测量 4.7uf 的电容................................................................................................- 21 -
3.3 测试结果..............................................................................................................- 22 -
3.1 误差分析..............................................................................................................- 22 -
4 结论与心得体会...........................................................................................................- 23 -
5 参考文献.......................................................................................................................- 24 -
6 附录.................................................................................................................................- 24 -
附录 1 元器件清单..................................................................................................- 24 -
附录 2 程序清单......................................................................................................- 25 -
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