内容发布更新时间 : 2024/11/15 1:44:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2nf 4.7uf 100uf

2nf 4.70uf 100.66uf 0% 0% 1% 由表3-1中数据可知，平均误差是0.5%,低于设计扩展要求的2.5%，测量范围是10pf~500uf，基本满足设计要求的10pf~10000uf。测量结果由液晶直观显示。综合以上分析，该设计满足整体设计要求。

3.1 误差分析

由于产生的0.5%左右的误差，在这里简要分析一下误差产生的原因。

电容测量的误差主要由NE555 定时器构成的单稳态触发电路的非线性误差T 、计数器的量化误差",N 和标准计数脉冲的频率偏移TC 产生[2] [ 3] 。因此有:

系统采用的标准计数脉冲来自单片机内核时钟, 由片外的高精度晶振与片内电路自激振荡产生,频率非常稳定, 可以忽略其频偏对测量结果的影响。量化误差",N 是数字电路的特有误差, 最坏的情况下等于 1。如采用12M 的晶振, 可获得1MHz 的标准计数脉冲, 量化产生的最大误差为1 微秒。通过设置充电电阻R 的阻值, 使TW 达到毫秒级时, 量化误差的影响非常小, 可以忽略。非线性误差是由器件的非线性特性产生的, 可通过硬件参数修正和软件算法补偿来减小。

4 结论与心得体会

经过本次历经4周的实习，使得我又进一步对单片机系统，尤其测量电容的电路系统有了深一步认识。在做前期准备工作时，老师不希望我们用555芯片做这个实验，因为如果

- 17 -

是555芯片震荡电路来测量的话，虽然制作原理简单，但测量值会很不稳定，测范围也不够广。可出于坚信化繁为简的信念，在没做过实物的情况下，我们还是硬着头皮还是想验证下事实是不是如此（如果不成功再改换方案）。 起初查阅了很多资料，比如伏安法中的自由轴法制作测量电容电路，LC震荡侧电容电路等，老师也推荐了方案二中的积分法测量电路，但因为在进行理论计算时，因为积分测容法中C=Ui*dt/Uo*R,而我们无法精确确定ADC在输出口的传输时间（哪怕是几十us），所以有种无法掌控误差的感觉，再加上出于成本考虑，所以没有首选这种方法。而对于利用555芯片单稳态触发这种法案的分析，我则很相信，这个电路是可以实现测量功能的，并且只要输出稳定，我就可以做相应补偿。 在经过一系列的仿真，实物制造和调整后，最初做出来的板子并不能运行的，后面反复彻查后，才发现原来自己的设计出现了差漏，少连或错连了一些关键线路，于是又重新修整过。经过修正后的电路中终于可以开始进行测量了，起初的测量只有在nf档和10uf以下档位下，测量值是基本满足要求的，而PF裆和100uf以上的档位并不满足已要求的，甚至不够稳定，所以我开始将挡位缩小，将10pf~10000uf的要求，缩减为100Pf~500uf，果然修正后的电路，测量稳定了。再经过软件补偿后，最终获得了在精度上可以满足要求的方案。（Ps:因为最初设计的时候只选择了4个挡位，而手上电容最大才470uf,出于“最稳定测量”的考虑，所以才改的100pf~500uf挡位。即：本方案也可能可以测量500uf以上的电容，只要将其中的100欧姆电阻改小即可。）

5 参考文献

【1】 《单片机基础》第三版 李广弟 朱月秀 冷祖祁 编著 北京航天大学出版社，2007 【2】 《数字式电容测量仪设计》 张玉芹, 洪远泉 廊坊师范学院学报(自然科学版) 2011 年6 月 第11 卷第3 期

【3】梁艳霞，基于单片机控制的电容测试仪设计，总裁，2009.

【4】徐思成，一种基于单品啊及只能电容测试仪的设计与实现，现代电子技术，2010 【5】陶春明，单片机使用技术，北京：人民邮电出版社，2008 【6】何立民，单片机应用程序设计，北京：北京航空航天大学出版社。 【7】陈世良，吴凌燕，丁国臣，基于AT89C2051单片机的数字电容表设计，2009 【8】童诗白，华成英，模拟电子技术基础第三版，北京，高等教育出版社，2007

- 18 -

【9】熊筱芳，郭学提，基本89C51单片机的数字电容表设计，自动化应用技术，2008 【10】何光明，杨健宇，C语言程序设计与应用开发， 北京：清华大学出版社，2006.

6 附录

附录1 元器件清单

（1）晶振12M一个 （2）stc89c52芯片一片

（3）30pf 2个；10uf 1个；470uf 1个；0.33uf 2个；4.7uf 1个；1nf 1个 （4）40脚活动底座一个 （5）lcd液晶一个 （6）按键6个 （7）发光二极管6个 （8）9引脚排阻 1个

（9）680Ω 6个；10k 1个；1k 2个；1k滑动变阻器 1个；10M 1个；100k 1个；100Ω 1个；2k 1个；200Ω 1个；

（10） 开关1个 （11） 整流桥1个 （12）7805稳压芯片1片 （13） 继电器 3个 （14） ULN2003 1片 （10）排针若干，杜邦线若干

附录2 程序清单

分5个文件：delay.h，delay.c，1602.c ，1602.h，main.c

(a) delay.h程序清单：

#ifndef __delay_h__ #define __delay_h__

- 19 -

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay_us(uint cnt); void delay_ms(uint cnt); #endif

(b) delay.c 程序清单：

#include \void delay_us(uint cnt) { uchar i; for(;cnt>0;cnt--) { for(i=0;i<12;i++) { ;

}

}

}

void delay_ms(uint cnt){ uchar i; for(;cnt>0;cnt--) { for(i=0;i<125;i++) { ;

}

}

}

(c) 1602.h程序清单：

- 20 -