（OA自动化）自动化综合设计总结 电容数字测量仪
自动化综合设计总结报告 题目：电容数字测量仪
二级学院电子信息与自动化学院 专业自动化专业 班级自动化2班、3班 指导老师刘 晓 东 组员
考核项目 得分 总分 设计50分 考核等级 平时成绩20分 教师签名 答辩30分 电容数字测量仪
摘要
本设计是基于555定时器构成多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后通过AT89C51对方波脉冲中断计数而测量电容的。在多谐振荡器输出端加入一个74HC08对方波消除毛刺产生方波输入到单片机外部中断0，再通过单片机内部计数器对方波进行脉宽计数。555定时器中所涉及的电容，即是被测量的电容。
信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节，这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。最后通过LCD1602显示被测电容数值。 关键词：电容，555定时器，AT89C51，LCD1602
目录
1、引言
当前数字系统的设计正朝着快速以及大容量和便利的方向发展。现代电子产品几乎几乎应用到各个领域，有力推动了现代社会信息化的进展，这反过来也要求电子产品要以更快的速度节奏升级。
在日常的电路工程或者电路试验中，电容为一个最常见的电子元件，在实际电路中对电容的要求也愈加精确，传统的电容测量仪表现的不够直观、精确度不高以及便利。因此，这次，我们选择一个数字式电容测量仪，只要打开开关就可以直观的观察电容数量值大小。相比以前的更为方便、高精确度的有点，这也为本次选题带来了意义，同时也提高了我们对设计的兴趣。
2.1设计要求
1、设计电容数字测量仪电路，测量并显示电容大小 2、测量电容范围为100pf~50F 3、系统工作满足电容测量一般要求。
2.2系统整体方案设计
本设计是通过一块555芯片来测量电容，让555芯片工作在直接反馈无稳态的状态下，555芯片输出一定频率的方波，其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是：，我们固定的大小，其公式就可以写为：，只要我们能够测量出555芯片输出的频率，就可以计算出测量的电容。计算频率的方法可以利用单片机的计数器
和中断配合使用来测量，这种研究方法相当的简单。系统框图见下图。
系统框图
图中给出了整个系统设计的系统框图，系统主要由四个主要部分组成，单片机和晶振电路设计，555芯片电路设计，LCD1602显示电路，复位电路设计。
3、硬件电路设计
3.1单片机AT89C51简介
MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
3.2.2单片机最小系统复位电路与
1、从原理上，一般采用上电复位电路。这种复位电路的工作原理是：通电时，电容两端相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降到一定程序，即为低电平，单片机开始正常工作。
该设计中复位电路采用按键复位方式。电路选用22uF的电容、200k欧姆的电阻、1000欧姆电阻和一个按键组成。
2、内部时钟电路和晶振频率一般选择在4MHz~12MHz之间（该设计选用12MHz），外接两个谐振电容。本系统采用内部时钟方式。
3.2.3按键控制电路
本设计采用3个按键来执行检测作用，因为根据测量范围要求该设计制定了3个档位，每个按键对应555定时器上规定档位，该按键在软件程序用来控制程序是否往下面执行，如检测到按键按下，再对程序变量置位进而控制显示程序的执行；同时单片机上设定了开始测量电容输入的按键，单片机通过P3.7端口对按键进行检测；该四个按键如图所示：
3.2555定时器多谐振荡器 3.2.1555定时器概述
555芯片电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。1972年，美国西格尼蒂克斯公司(Signetics)研制出TmerNE555双极型时基电路，设计原意是用来取代体积大,定时精度差的热延迟继电器等机械式延迟器。但该器件投放市场后，人们发现这种电路的应用远远超出原设计的使用范围，用途之广几乎遍及电子应用的各个领
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