電容電路測量及設(shè)計論文開題報告書

.z畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告設(shè)計(論文)題目:電容電路測量與設(shè)計開題報告填寫要求1．開題報告〔含“文獻(xiàn)綜述〞〕作為畢業(yè)設(shè)計〔論文〕辯論委員會對學(xué)生辯論資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計〔論文〕工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式〔可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載〕打印，制止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3．“文獻(xiàn)綜述〞應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫〔或打印〕在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇〔不包括辭典、手冊〕；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T7408—94?數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法?規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年4月26日〞或畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計〔論文〕課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文獻(xiàn)綜述目前，隨著電子工業(yè)的開展，電子元器件急劇增加，電子元器件的適用*圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中我們常常要測定電容的大小。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和維修中，電容測量這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，一個好的電子產(chǎn)品應(yīng)具備一定規(guī)格年限的使用壽命。因此在生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)中，對其產(chǎn)品的檢測至關(guān)重要，而檢測電子產(chǎn)品是否符合出產(chǎn)要求的關(guān)鍵在于檢測其內(nèi)部核心的電路，電路的好壞決定了電子產(chǎn)品的好與壞，而電容在根本的電子產(chǎn)品的集成電路局部有著其不可替代的作用。同樣，在維修人員在對電子產(chǎn)品的維修中，電路的檢測是最根本的，有時需要檢測電路中各個部件是否工作正常，電容器是否工作正常。因此，設(shè)計可靠，平安，便捷的電容測試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性?；趩纹瑱C(jī)電容測量硬件設(shè)計本次設(shè)計中考慮了三種設(shè)計方案，三種設(shè)計方案中主要區(qū)別在于硬件電路和軟件設(shè)計的不同，對于本設(shè)計三種方案均能夠?qū)崿F(xiàn)，最后根據(jù)設(shè)計要求、可行性和設(shè)計本錢的考慮選擇了基于AT89C51單片機(jī)和555芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路的測量的方案?，F(xiàn)在一一介紹論證如下：方案一、利用多諧振蕩原理測量電容測量原理如下列圖所示。電容C電阻R和555芯片構(gòu)成一個多諧振蕩電路。在電源剛接通時(K合上)，電容C上的電壓為零，多諧振蕩器輸出為高電平通過R對電容C充電。當(dāng)C上沖得的電壓=時，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖?，C又通過R放電，下降。當(dāng)=時施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)，輸出又變?yōu)楦唠娖剑绱送鶑?fù)產(chǎn)生震蕩波形。由理論分析可知〔1〕〔2〕(3)令〔4〕則〔5〕〔6〕有式(6)和測得的校準(zhǔn)值測量值及存放的軟件中的標(biāo)準(zhǔn)電容值C可得出待測電容值。實(shí)際應(yīng)用中也可以通過測量和來算出V0LV0HVT+C*C0K0K1555V0LV0HVT+C*C0K0K1555AT89C51LED數(shù)碼管圖1電容測量原理圖VCVT-tV0t圖2震蕩波形圖R測量誤差分析：由式(6)可以看出，經(jīng)過軟件校準(zhǔn)后得出的結(jié)果與的值有關(guān)。這樣單片機(jī)晶振頻率的絕對精度，環(huán)境溫度的變化和電源電壓的絕對精度引起的誤差被消除。測量結(jié)果主要受標(biāo)準(zhǔn)電容的絕對精度影響，因此應(yīng)該選擇精度高、穩(wěn)定性好的；其他誤差來源包括周期測量的量化誤差，除法運(yùn)算產(chǎn)生的余數(shù)誤差，電源電壓的波動造成諧振頻率偏移帶來的誤差，因此電路要用穩(wěn)壓性能好的穩(wěn)壓電源這種方法的利用了一個參考的電容實(shí)現(xiàn)，雖然硬件構(gòu)造簡單，軟件實(shí)現(xiàn)卻相比照擬復(fù)雜。方案二、直接根據(jù)充放電時間判斷電容值這種電容測量方法主要利用了電容的充放電特性，放電常數(shù)，通過測量與被測電容相關(guān)電路的充放電時間來確定電容值。一般情況下，可設(shè)計電路使(T為振蕩周期或觸發(fā)時間；A為電路常數(shù)與電路參數(shù)有關(guān))。這種方法中應(yīng)用了555芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在秒脈沖的作用下產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，來控制門電路實(shí)現(xiàn)計數(shù)，從而確定脈沖時間，通過設(shè)計合理的電路參數(shù)，使計數(shù)值與被測電容相對應(yīng)。其原理框圖如圖3所示。反向器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器顯示窄脈沖觸發(fā)器反向器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器顯示窄脈沖觸發(fā)器秒脈沖發(fā)生器譯碼器鎖存器記數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)記數(shù)脈沖圖3電路原理框圖誤差分析：這種電容測量方法的誤差主要由兩局部組成：一局部是由555芯片構(gòu)成的振蕩電路和觸發(fā)電路由于非線性造成的誤差，其中最重要的是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的非線性誤差，(T由充放電時間決定，是被測電容值)；另一局部是由數(shù)字電路的量化誤差引起，是數(shù)字電路特有的誤差該誤差相對影響較小，可忽略不計。這種方法硬件構(gòu)造相對復(fù)雜，實(shí)際上是通過犧牲硬件局部來減輕軟件局部的負(fù)擔(dān)，但在具體設(shè)計中會碰到很大問題，而且硬件一旦設(shè)計好，可變性不大。方案三、基于AT89C51單片機(jī)和555芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路電容測量這種電容測量方法主要是通過一塊555芯片來測量電容，讓555芯片工作在直接反應(yīng)無穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，555芯片輸出一定頻率的方波，其頻率的大小跟被測量的電容之間的關(guān)系是：，我們固定的大小，其公式就可以寫為：，只要我們能夠測量出555芯片輸出的頻率，就可以計算出測量的電容。計算頻率的方法可以利用單片機(jī)的計數(shù)器和中斷配合使用來測量，這種研究方法相當(dāng)?shù)暮唵?。系統(tǒng)框圖見圖4。AT89C51555晶振電路被測AT89C51555晶振電路被測電容LCD1602顯示復(fù)位電路測量按鍵圖4系統(tǒng)框圖圖中給出了整個系統(tǒng)設(shè)計的系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)主要由四個主要局部組成，單片機(jī)和晶振電路設(shè)計，555芯片電路設(shè)計，顯示電路設(shè)計，復(fù)位電路設(shè)計。二、基于AT89C51電容測量系統(tǒng)硬件設(shè)計詳細(xì)分析AT89C51單片機(jī)工作電路本設(shè)計的核心是單片機(jī)電路，考慮到需要一個中斷輸入，存儲容量、外部接口對單片機(jī)端口的需要以及兼顧到節(jié)約本錢的原則，選用了常用的AT89C51單片機(jī)。AT89C51是低功耗、高性能、經(jīng)濟(jì)的8位CMOS微處理器，工作頻率為0—24MHz，內(nèi)置4K字節(jié)可編程只讀閃存，128*8位的內(nèi)部RAM，16位可編程I／O總線。它采用Atmel公司的非易儲器制造技術(shù)，與MCS51的指令設(shè)置和芯片引腳可兼容。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)展編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)本錢。AT89C51工作的最簡單的電路是其外圍接一個晶振和一個復(fù)位電路，給單片機(jī)接上電源和地，單片機(jī)就可以工作了基于AT89C51電容測量系統(tǒng)復(fù)位電路MCS-51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。MCS-51單片機(jī)片內(nèi)復(fù)位，復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。圖6上電復(fù)位電路上圖兼有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位的電路。在單片機(jī)設(shè)計中，假設(shè)有外部擴(kuò)展的I/O接口電路需初始復(fù)位，如果它們的復(fù)位端和MCS-51單片機(jī)的復(fù)位端相連，復(fù)位電路中的R、C參數(shù)要受到影響，這時復(fù)位電路中的R、C參數(shù)要統(tǒng)一考慮以保證可靠的復(fù)位。如果單片機(jī)MCS-51單片機(jī)與外圍I/O接口電路的復(fù)位電路和復(fù)位時間不完全一致，使單片機(jī)初始化程序不能正常運(yùn)行，外圍I/O接口電路的復(fù)位也可以不和MCS-51單片機(jī)復(fù)位端相連，僅采用獨(dú)立的上電復(fù)位電路。一般來說，單片機(jī)的復(fù)位速度比外圍I/O快些。假設(shè)RC上電復(fù)位電路接MCS-51單片機(jī)和外圍電路復(fù)位端，則能使系統(tǒng)可靠地同步復(fù)位。為保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)用到一定的復(fù)位延遲時間復(fù)位電路軟件程序跑飛或者硬件發(fā)生錯誤的時候產(chǎn)生一個復(fù)位信號，控制MCS-51單片機(jī)從0000H單元開場執(zhí)行程序，重新執(zhí)行軟件程序。此電路的輸出端RESET接在單片機(jī)的復(fù)位引腳。三．電容電路測量設(shè)計我設(shè)計中的電容電路主要分兩個模塊硬件測量模塊軟件編程模塊參考文獻(xiàn)[1]王斌黃曉東秦明黃慶安?傳感技術(shù)學(xué)報?2008第2期[2]李云飛王永生*曉龍*宏宇王剛邵喜斌?液晶與顯示?2008第5期[3]李杏華樊玉銘李軍強(qiáng)?**大學(xué)學(xué)報?2008第11期[4]李云飛王永生*曉龍*宏宇王剛邵喜斌?液晶與顯示?2008第5期[5]李傳琦鄒其洪?國外電子元器件?2003第2期[6]*愛華朱亮?儀表技術(shù)與傳感器?2001第8期[7]王新輝?自動化儀表?2006第1期[8]尹韜楊海鋼*翀吳其松焦繼偉宓斌瑋?電子與信息學(xué)報?2010第1期[9]林軼群?**電力?2006第2期[10]周海濤李立京*晞李琳?數(shù)據(jù)采集與處理?2009第B10期畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段〔途徑〕：電容器作為非常重要的一個電學(xué)元件在現(xiàn)代電子技術(shù)中有著非常廣泛的用途，電容定義為：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，即：。這種原始的方法必須通過測量兩個物理量來計算電容的大小，而其中的Q是比擬難以測量的量。目前常用的兩種測量電容的實(shí)現(xiàn)方法：一是利用多諧震蕩產(chǎn)生脈沖寬度與電容值成正比信號，通過低通濾波后測量輸出電壓實(shí)現(xiàn)；二是利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)裝置產(chǎn)生與電容值成正比門脈沖來控制通過計數(shù)器的標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)脈沖的通斷，即直接根據(jù)充放電時間判斷電容值。利用多諧震蕩原理測量電容的方案硬件設(shè)計比擬簡單，但是軟件實(shí)現(xiàn)相比照擬復(fù)雜，而直接根據(jù)充放電時間判斷電容值的方案雖然根本上沒有用到軟件局部，但是硬件卻又十分的復(fù)雜。而且他們都無法直觀的把測量的電容值大小顯示出來。根據(jù)上面兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計提出了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相比照擬簡單的方案：基于AT89C51單片機(jī)和555芯片的數(shù)顯式電容測量。該方案主要是根據(jù)555芯片的應(yīng)用特點(diǎn)，把電容的大小轉(zhuǎn)變成555輸出頻率的大小，進(jìn)而可以通過單片機(jī)對555輸出的頻率進(jìn)展測量。本方案的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對簡單。畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻(xiàn)綜述〞的評語：2．對本課題的深