数字式电容测量仪+答辩+倪城振+电气3班

2014-2015学年第一学期《电子技术综合设计》课程答辩作品名称：数字式电容测量仪组长：倪城振专业班级：电气3班成员1：江超专业班级：电气3班指导教师：牛小玲中国矿业大学信电学院2014年12月28日数字式电容分档测量，被测电容的范围：100pf～99μf，系统响应时间<1s，测量的相对误差<5％，用数码管显示被测的电容值。一、任务与要求二、方案比较与设计第一种实现方案：如果三角波输入给以被测电容器作为微分电容的微分电路，在电路参数选择适当的条件下，微分电路的输出幅度与Cx成正比，再经峰值检测电路或精密整流及滤波电路，可以得到与Cx成正比的直流电压Ux

，然后再进行A/D转换送给数字显示器，便可实现所要求的函数关系。第二种实现方案：压控振荡器输出矩形波，它的频率fx与Ux

成正比，而Ux与被测电容Cx成正比，因而fx与Cx成正比。在计数控制时间Tc等参数合适的条件下，数码管显示器的数字N与Cx的大小可符合题中所要求的函数关系。第三种实现方案：单稳态触发器接收单片机的窄脉冲触发信号Trig,输出一个脉冲宽度与待测电容CX的容量成正比的信号VO。单片机通过检测VO高电平持续时间来计算电容大小,三、硬件设计1、系统组成（模块组成）(1)单片机最小系统(2)555时钟芯片模块(3)低脉冲产生电路(4)键控模块(5)显示模块(6)量程选择电路2、模块电路设计(1)单片机最小系统:(2)555时钟芯片模块(3)低脉冲产生电路(4)键控模块(5)显示模块(6)量程选择电路四、软件设计软件编程平台选择最常用的keil软件。由于该程序并未涉及到底层的驱动问题，因此选择方便快捷的C语言编程。在编程中，将该程序分为三个模块：延时模块，1602显示模块及主函数模块。方便调试与理解。具体程序见附录二。总体程序较长，但并不复杂，可根据需要重点看主函数，与硬件电路结合起来，注重程序后紧跟的注释，理解起来是比较容易的，在此就不再一一详细分析。五、系统调试1、硬件调试电路连接完毕后的示意图2、软件调试测量10uF,如右图可见输出9.87uF，故而仿真结果与实际值接近。六、设计总结与收获总之，通过一系列仿真和设计，数字式电容测量仪还是比较成功的做出来了。一路下来还是比较坎坷，从原理到实物，从调试到调试成功，遇到了很多问题，在硬件的原理图设计中，遇到了一个当时觉得非常困难的问题，就是如何实现量程的选择，首先想到的就是用开关实现，由用户根据不同的选择拨动开关，这样虽然很容易的选择了不同的电阻，但是，拨动开关之后如何让单片机知道呢？因为只有单片机知道你选择了何种量程的电阻，才有法作相应的处理，于是想到在用一个按键来通知单片机，可是，这样的话，用户测量一次电容，将会按3次按键，这样无疑增加了操作的繁琐度。于是想到可以由用户按键通知单片机选择量程，用单片机控制某种芯片来选择不同的路径，从而引入不同的电阻。而这种芯片，也是通过查阅很久的资料才查到的，从CD4052到继电器也走了不少弯路，最后权衡各个方面，选择了易于控制的内阻很低的继电器。至此，解决了量程选择问题。可是，在后续的设计中，没有意识到继电器的驱动问题，就直接将他接于单片机的P0口，板子做出来之后，才发现无法驱动继电器，使继电器吸合。就这样，一步一步，最后又选择以ULN2003作为驱动。才得以解决这一系列问题。其次，软件设计也遇到了很多问题，通过很长的时间才调试成功。通过这次设计也收获了很多，知识层面上，学得了很多新知识