自動化綜合設(shè)計總結(jié) 電容數(shù)字測量儀

1、 自自動化綜合合設(shè)計總結(jié)結(jié)報告 題目：電電容數(shù)字測測量儀 二二級學(xué)院 電子信信息與自動動化學(xué)院 專專 業(yè) 自動化化專業(yè) 班 級 自動化22班、3班班 指導(dǎo)老師師 劉劉 曉 東東 組組員 考核項目設(shè)計50分分平時成績220分答辯30分分得分總分考核等級教師簽名電容數(shù)字測測量儀摘要本設(shè)計是基基于5555定時器構(gòu)構(gòu)成多諧振振蕩器產(chǎn)生生輸入脈沖沖信號，然然后通過AAT89CC51對方方波脈沖中中斷計數(shù)而而測量電容容的。在多多諧振蕩器器輸出端加入入一個744HC088對方波消消除毛刺產(chǎn)產(chǎn)生方波輸輸入到單片片機(jī)外部中中斷0，再再通過單片片機(jī)內(nèi)部計計數(shù)器對方方波進(jìn)行脈脈寬計數(shù)。555定定時器中所所涉及的電電

2、容，即是是被測量的的電容。信信號的頻率率可以根據(jù)據(jù)所選的電電阻，電容容的參數(shù)而而調(diào)節(jié)，這樣便可可以定量的的確定被測測電容的容容值范圍。最后通過過LCD11602顯顯示被測電電容數(shù)值。關(guān)鍵詞：電電容，5555定時器器，AT889C511，LCD11602目錄引言 當(dāng)前數(shù)字字系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計正朝著著快速以及及大容量和和便利的方方向發(fā)展?，F(xiàn)代電子子產(chǎn)品幾乎乎幾乎應(yīng)用用到各個領(lǐng)領(lǐng)域，有力力推動了現(xiàn)現(xiàn)代社會信信息化的進(jìn)進(jìn)展，這反反過來也要要求電子產(chǎn)產(chǎn)品要以更更快的速度度節(jié)奏升級級。 在日常的的電路工程程或者電路路試驗中，電電容為一個個最常見的的電子元件件，在實際際電路中對對電容的要要求也愈加加精確，傳傳統(tǒng)的

3、電容容測量儀表表現(xiàn)的不夠夠直觀、精精確度不高高以及便利利。因此，這這次，我們們選擇一個個數(shù)字式電電容測量儀儀，只要打打開開關(guān)就就可以直觀觀的觀察電電容數(shù)量值值大小。相相比以前的的更為方便便、高精確確度的有點點，這也為為本次選題題帶來了意意義，同時時也提高了了我們對設(shè)設(shè)計的興趣趣。2.1 設(shè)設(shè)計要求1、設(shè)計電電容數(shù)字測測量儀電路路，測量并并顯示電容容大小2、測量電電容范圍為為100ppf50F3、系統(tǒng)工工作滿足電電容測量一一般要求。2.2 系系統(tǒng)整體方方案設(shè)計本設(shè)計是通通過一塊5555芯片片來測量電電容，讓5555芯片片工作在直直接反饋無無穩(wěn)態(tài)的狀狀態(tài)下，5555芯片片輸出一定定頻率的方方波，其

4、頻頻率的大小小跟被測量量的電容之之間的關(guān)系系是：，我我們固定的的大小，其其公式就可可以寫為：，只要我我們能夠測測量出5555芯片輸輸出的頻率率，就可以以計算出測測量的電容容。計算頻頻率的方法法可以利用用單片機(jī)的的計數(shù)器和和中斷配合合使用來測測量，這種種研究方法法相當(dāng)?shù)暮喓唵?。系統(tǒng)統(tǒng)框圖見下下圖。AT89C51 555晶振電路被測電容LCD1602顯示復(fù)位電路測量按鍵 系統(tǒng)框框圖圖中給出了了整個系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的系系統(tǒng)框圖，系系統(tǒng)主要由由四個主要要部分組成成，單片機(jī)機(jī)和晶振電電路設(shè)計，555芯片電路設(shè)計，LCD1602顯示電路，復(fù)位電路設(shè)計。硬件電路設(shè)設(shè)計3.1單片片機(jī)AT889C511簡介MCS-5

5、51單片機(jī)機(jī)是美國IINTE公公司于19980年推推出的產(chǎn)品品，與MCCS-488單片機(jī)相相比，它的的結(jié)構(gòu)更先先進(jìn)，功能能更強，在在原來的基基礎(chǔ)上增加加了更多的的電路單元元和指令，指指令數(shù)達(dá)1111條，MMCS-551單片機(jī)機(jī)可以算是是相當(dāng)成功功的產(chǎn)品，一一直到現(xiàn)在在，MCSS-51系系列或其兼兼容的單片片機(jī)仍是應(yīng)應(yīng)用的主流流產(chǎn)品，各各高校及專專業(yè)學(xué)校的的培訓(xùn)教材材仍與MCCS-511單片機(jī)作作為代表進(jìn)進(jìn)行理論基基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。 HYPERLINK /datasheet/atmel/at89c51.pdf AT899C51是是一個低電電壓，高性性能CMOOS 8位位單片機(jī)，片片內(nèi)含4kk bytte

6、s的可可反復(fù)擦寫寫的Flaash只讀讀程序存儲儲器和1228 byytes的的隨機(jī)存取取數(shù)據(jù)存儲儲器（RAAM），器器件采用AATMELL公司的高高密度、非非易失性存存儲技術(shù)生生產(chǎn)，兼容容標(biāo)準(zhǔn)MCCS-511指令系統(tǒng)統(tǒng)，片內(nèi)置置通用8位位中央處理理器和Fllash存存儲單元，內(nèi)內(nèi)置功能強強大的微型型計算機(jī)的的AT899C51提提供了高性性價比的解解決方案。AT899C51是是一個低功功耗高性能能單片機(jī)，440個引腳腳，32個個外部雙向向輸入/輸輸出（I/O）端口口，同時內(nèi)內(nèi)含2個外外中斷口，22個16位位可編程定定時計數(shù)器器,2個全全雙工串行行通信口，AAT89CC51可以以按照常規(guī)規(guī)方法進(jìn)行

7、行編程，也也可以在線線編程。其其將通用的的微處理器器和Flaash存儲儲器結(jié)合在在一起，特特別是可反反復(fù)擦寫的的Flassh存儲器器可有效地地降低開發(fā)發(fā)成本。3.2.22單片機(jī)最最小系統(tǒng)復(fù)復(fù)位電路與與1、從原理理上，一般般采用上電電復(fù)位電路路。這種復(fù)復(fù)位電路的的工作原理理是：通電電時，電容容兩端相當(dāng)當(dāng)于短路，于于是RSTT引腳上為為高電平，然然后電源通通過電阻對對電容充電電，RSTT端電壓慢慢慢下降到到一定程序序，即為低低電平，單單片機(jī)開始始正常工作作。該設(shè)計中復(fù)復(fù)位電路采采用按鍵復(fù)復(fù)位方式。電路選用用22uF的的電容、200k歐歐姆的電阻阻、1000歐姆電阻阻和一個按按鍵組成。2、內(nèi)部時時鐘

8、電路和和晶振頻率率一般選擇擇在4MHHz122MHz之之間（該設(shè)設(shè)計選用112MHzz），外接接兩個諧振振電容。本本系統(tǒng)采用用內(nèi)部時鐘鐘方式。3.2.33 按鍵鍵控制電路路 本設(shè)計采采用3個按按鍵來執(zhí)行行檢測作用用，因為根根據(jù)測量范范圍要求該該設(shè)計制定定了3個檔檔位，每個個按鍵對應(yīng)應(yīng)555定定時器上規(guī)規(guī)定檔位，該該按鍵在軟軟件程序用用來控制程程序是否往往下面執(zhí)行行，如檢測測到按鍵按按下，再對對程序變量量置位進(jìn)而而控制顯示示程序的執(zhí)執(zhí)行；同時時單片機(jī)上上設(shè)定了開開始測量電電容輸入的的按鍵，單單片機(jī)通過過P3.77端口對按按鍵進(jìn)行檢檢測；該四四個按鍵如如圖所示： 3.2 555定定時器多諧諧振蕩器

9、3.2.11 5555定時器器概述555芯片片電路是一一種將模擬擬功能與邏邏輯功能巧巧妙結(jié)合在在同一硅片片上的組合合集成電路路。它設(shè)計計新穎，構(gòu)構(gòu)思奇巧，用用途廣泛，備備受電子專專業(yè)設(shè)計人人員和電子子愛好者的的青睞，人人們將其戲戲稱為偉大大的小ICC。19722年，美國國西格尼蒂蒂克斯公司司(Siggnetiics)研研制出Tmmer NNE5555雙極型時時基電路，設(shè)設(shè)計原意是是用來取代代體積大,定時精度度差的熱延延遲繼電器器等機(jī)械式式延遲器。但該器件件投放市場場后，人們們發(fā)現(xiàn)這種種電路的應(yīng)應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超超出原設(shè)計計的使用范范圍，用途途之廣幾乎乎遍及電子子應(yīng)用的各各個領(lǐng)域，需需求量極大大。美國各

10、各大公司相相繼仿制這這種電路 19744年西格尼尼蒂克斯公公司又在同同一基片上上將兩個雙雙極型5555單元集集成在一起起，取名為為NF5556。19788年美國英英特錫爾(Inteelsill)研制成成功CMOOS型時基基電路ICCM5555 ICMM556,后來又推推出將四個個時基電路路集成在一一個芯片上上的四時基基電路5558 由于于采用CMMOS型工工藝和高度度集成，使使時基電路路的應(yīng)用從從民用擴(kuò)展展到火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)衛(wèi)星、航天天等高科技技領(lǐng)域。在在這期間，日日本、西歐歐等各大公公司和廠家家也競相仿仿制、生產(chǎn)產(chǎn)。盡管世世界各大半半導(dǎo)體或器器件公司、廠家都在在生產(chǎn)各自自型號的5555556時

11、基基電路，但但其內(nèi)部電電路大同小小異，且都都具有相同同的引出功功能端。5555電路路，也稱5555芯片片電路，是是一種中規(guī)規(guī)模集成電電路。它具具有功能強強、使用靈靈活、適用用范圍寬的的特點。通通常只要外外接少量幾幾個元件，就就可構(gòu)成各各種不同用用途的脈沖沖電路以及及許多實用用電路，如如多諧振蕩蕩器、單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)電路及及施密特觸觸發(fā)器等等等。從而能能夠?qū)崿F(xiàn)振振蕩、定時時、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)調(diào)速等。5555集成成電路有雙雙極型和CCMOS兩兩種。CMMOS型的的優(yōu)點是功功耗低、電電源電壓低低、輸入阻阻抗高。對對于初學(xué)者者來說，可可以把5555電路等等效看成一一個帶放電電開關(guān)的RRS觸發(fā)器器，這個特特殊的觸

12、發(fā)發(fā)器有兩個個輸入端：閾值端TTH可看成成是置零端端R，要求高高電平，觸觸發(fā)端R可看成置置位端低電電平有效。它只有一一個輸出端端Vo，Vo可等效效為觸發(fā)器器的Q端。放電電端DISS可看成由由內(nèi)部放電電開關(guān)控制制的一個接接點，放電電開關(guān)由觸觸發(fā)器的端端控制：QQ=1時DIS端接接地；Q=0時，DISS端懸空。此外，這這個觸發(fā)器器還有復(fù)位位端MR加上低低電平(0;mm-) foor(i=100;i0;i-);void Checckstaates()/*檢檢查忙否*/ unsiignedd chaar daat; RS=00; RW=11; doEEN=1;/下降降沿 _nop_();/保持一一定間

13、隔_nopp_(); ddat=DDATA; _nop_();_nopp_(); EEN=0; whiile(dat&0 x800)=11);void wcommd(unnsignned cchar cmd)/*LCCD寫命令令函數(shù)*/ Checckstaates(); RS=00; RW=00; DATAA=cmdd; EN=11; _nopp_(); _nopp_(); _nopp_(); _nopp_(); EN=00;void wdatta(unnsignned cchar dat)/*LCCD寫數(shù)據(jù)據(jù)函數(shù)*/ Checckstaates(); RS=11; RW=00; DATAA=

14、datt; EN=11; _nopp_(); _nopp_(); _nopp_(); _nopp_(); EN=00;void LCDIINIT()/*初初始化*/ Delaay1mss(15); wcommd(0 xx38);/功能能設(shè)置 Delaay1mss(5); wcommd(0 xx38);/功能能設(shè)置 Delaay1mss(5); wcommd(0 xx01);/清屏屏 Delaay1mss(5); wcommd(0 xx08);/關(guān)顯顯示 Delaay1mss(5); wcommd(0 xx0c);/開顯顯示，不開開光標(biāo)void Dispplay(voidd) /顯示函數(shù)數(shù)uns

15、iggned charr i,jj; unsiignedd chaar a12=0X44D,0XX45,00X41,0X533,0X555,0XX52,00X45,0X4DD,0X445,0XX4E,00X54,0X533;/顯示meeasurremennts LCDIINIT(); for(i=0;i122;i+)/寫寫顯示第一一行 wwcomdd(0 x880+i); DDelayy1ms(1); wwdataa(aii); DDelayy1ms(1); for(j=0;j55000) /設(shè)置最最長等待時時間 _resset=00; /最長等等待時間到到還沒有中中斷，停止止555 if(N

16、100000) /如果果計數(shù)值大大于50000，顯示示LA，表表示應(yīng)換用用大一點的的量程 b2=00X1C; b3=00X11; b4=00 x22; b5=00 x17; b6=00 x15; b7=00 xF0; b8=00 xF0; b9=00 xF0; /* if(NN=50)&(NN=10000)&(N=100)&(NN=50)&(NN=500)&(N=10000)&(N=100)&(NN50)&(N=50)&(N=10000)&(N=100)&(NN=500)&(N=999) b2=NN/10; b3=NN%10; b4=00 x40; b5=00X16; b6=00 xF0; b7=00 xF0; b8=00 xF0; b8=00 xF0; DDisplla