數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x+答辯+倪城振+電氣3班

2014-2015學(xué)年第一學(xué)期《電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)》課程答辯作品名稱(chēng)：數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x組長(zhǎng)：倪城振專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣3班成員1：江超專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣3班指導(dǎo)教師：牛小玲中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院2014年12月28日數(shù)字式電容分檔測(cè)量，被測(cè)電容的范圍：100pf～99μf，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間<1s，測(cè)量的相對(duì)誤差<5％，用數(shù)碼管顯示被測(cè)的電容值。一、任務(wù)與要求二、方案比較與設(shè)計(jì)第一種實(shí)現(xiàn)方案：如果三角波輸入給以被測(cè)電容器作為微分電容的微分電路，在電路參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)臈l件下，微分電路的輸出幅度與Cx成正比，再經(jīng)峰值檢測(cè)電路或精密整流及濾波電路，可以得到與Cx成正比的直流電壓Ux

，然后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送給數(shù)字顯示器，便可實(shí)現(xiàn)所要求的函數(shù)關(guān)系。第二種實(shí)現(xiàn)方案：壓控振蕩器輸出矩形波，它的頻率fx與Ux

成正比，而Ux與被測(cè)電容Cx成正比，因而fx與Cx成正比。在計(jì)數(shù)控制時(shí)間Tc等參數(shù)合適的條件下，數(shù)碼管顯示器的數(shù)字N與Cx的大小可符合題中所要求的函數(shù)關(guān)系。第三種實(shí)現(xiàn)方案：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器接收單片機(jī)的窄脈沖觸發(fā)信號(hào)Trig,輸出一個(gè)脈沖寬度與待測(cè)電容CX的容量成正比的信號(hào)VO。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)VO高電平持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算電容大小,三、硬件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)組成（模塊組成）(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)(2)555時(shí)鐘芯片模塊(3)低脈沖產(chǎn)生電路(4)鍵控模塊(5)顯示模塊(6)量程選擇電路2、模塊電路設(shè)計(jì)(1)單片機(jī)最小系統(tǒng):(2)555時(shí)鐘芯片模塊(3)低脈沖產(chǎn)生電路(4)鍵控模塊(5)顯示模塊(6)量程選擇電路四、軟件設(shè)計(jì)軟件編程平臺(tái)選擇最常用的keil軟件。由于該程序并未涉及到底層的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，因此選擇方便快捷的C語(yǔ)言編程。在編程中，將該程序分為三個(gè)模塊：延時(shí)模塊，1602顯示模塊及主函數(shù)模塊。方便調(diào)試與理解。具體程序見(jiàn)附錄二。總體程序較長(zhǎng)，但并不復(fù)雜，可根據(jù)需要重點(diǎn)看主函數(shù)，與硬件電路結(jié)合起來(lái)，注重程序后緊跟的注釋?zhuān)斫馄饋?lái)是比較容易的，在此就不再一一詳細(xì)分析。五、系統(tǒng)調(diào)試1、硬件調(diào)試電路連接完畢后的示意圖2、軟件調(diào)試測(cè)量10uF,如右圖可見(jiàn)輸出9.87uF，故而仿真結(jié)果與實(shí)際值接近。六、設(shè)計(jì)總結(jié)與收獲總之，通過(guò)一系列仿真和設(shè)計(jì)，數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x還是比較成功的做出來(lái)了。一路下來(lái)還是比較坎坷，從原理到實(shí)物，從調(diào)試到調(diào)試成功，遇到了很多問(wèn)題，在硬件的原理圖設(shè)計(jì)中，遇到了一個(gè)當(dāng)時(shí)覺(jué)得非常困難的問(wèn)題，就是如何實(shí)現(xiàn)量程的選擇，首先想到的就是用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，由用戶根據(jù)不同的選擇撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，這樣雖然很容易的選擇了不同的電阻，但是，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)之后如何讓單片機(jī)知道呢？因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)知道你選擇了何種量程的電阻，才有法作相應(yīng)的處理，于是想到在用一個(gè)按鍵來(lái)通知單片機(jī)，可是，這樣的話，用戶測(cè)量一次電容，將會(huì)按3次按鍵，這樣無(wú)疑增加了操作的繁瑣度。于是想到可以由用戶按鍵通知單片機(jī)選擇量程，用單片機(jī)控制某種芯片來(lái)選擇不同的路徑，從而引入不同的電阻。而這種芯片，也是通過(guò)查閱很久的資料才查到的，從CD4052到繼電器也走了不少?gòu)澛罚詈髾?quán)衡各個(gè)方面，選擇了易于控制的內(nèi)阻很低的繼電器。至此，解決了量程選擇問(wèn)題?？墒?，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中，沒(méi)有意識(shí)到繼電器的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，就直接將他接于單片機(jī)的P0口，板子做出來(lái)之后，才發(fā)現(xiàn)無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器，使繼電器吸合。就這樣，一步一步，最后又選擇以ULN2003作為驅(qū)動(dòng)。才得以解決這一系列問(wèn)題。其次，軟件設(shè)計(jì)也遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間才調(diào)試成功。通過(guò)這次設(shè)計(jì)也收獲了很多，知識(shí)層面上，學(xué)得了很多新知識(shí)