單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計0單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計課題：電容檢測與液晶顯示電路設(shè)計專業(yè)班級：09電子工程（1）班學(xué)生姓名：*指導(dǎo)教師：*設(shè)計時間：2011.10.14-2011.12.03物理與電子工程學(xué)院單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計1目錄摘要21緒論31.1設(shè)計的意義31.2設(shè)計的實現(xiàn)形式32設(shè)計內(nèi)容及要求42.1設(shè)計的目的及主要任務(wù)42.2設(shè)計要求43方案選擇54原理圖設(shè)計和仿真54.1原理圖分析64.2程序算法設(shè)計64.3軟件設(shè)計流程74.4電路仿真85電路調(diào)試和pcb制作95.1pcb圖和制板流程105.2電路的調(diào)試方案115.3測試數(shù)據(jù)116實驗心得12附錄13單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計2電容檢測與液晶顯示電路的設(shè)計摘要在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中，電容檢測有廣泛的應(yīng)用，在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，常常要測定電容的大小。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。在生產(chǎn)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，而電容在基本的電子產(chǎn)品的集成電路部分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，電路的檢測是最基本的，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，安全，便捷的電容測試儀具有極大的現(xiàn)實必要性。針對電容研發(fā)過程中缺乏有效的電容檢測儀器的問題，設(shè)計了一種電容檢測并用液晶實時顯示電路系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及單片機(jī)和上位機(jī)部分的軟件設(shè)計，并對系統(tǒng)的檢測精度進(jìn)行了測試。結(jié)果證明，該系統(tǒng)具有較高的檢測精度。關(guān)鍵詞：NE555定時器電容檢測LED1602液晶多諧振蕩單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計31.緒論當(dāng)今電子測試領(lǐng)域，電容的測量已經(jīng)在測量技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)中應(yīng)用的十分廣泛。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是比較難以測量的量。目前常用的兩種測量電容的實現(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)計比較簡單，但是軟件實現(xiàn)相對比較復(fù)雜，而直接根據(jù)充放電時間判斷電容值的方案雖然基本上沒有用到軟件部分，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，本次設(shè)計提出了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對比較簡單的方案：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，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)行測量。本方案的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對簡單。1.1設(shè)計的意義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，電容通常以傳感器形式出現(xiàn)，因此，電容測量技術(shù)的發(fā)展歸根結(jié)底就是電容傳感器的發(fā)展。由最初的用交流不平衡電橋就能測量基本的電容傳感器。最初的電容傳感器有變面積型，變介質(zhì)介電常數(shù)型和變極板間型。現(xiàn)在的電容式傳感器越做越先進(jìn)，現(xiàn)在用的比較多的有容柵式電容傳感器，陶瓷電容壓力傳感器等。電容測量技術(shù)發(fā)展也很快現(xiàn)在的電容測量技術(shù)也由單一化發(fā)展為多元化。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，需要有較高的可靠性和穩(wěn)定性，因此加強(qiáng)對電容檢測測試的重視度以及對儀器本身的研究。1.2設(shè)計的實現(xiàn)形式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計4在電容檢測與液晶顯示電路中，通過選通電路來實現(xiàn)不同范圍的電容檢測；通過調(diào)節(jié)滑動電阻來實現(xiàn)液晶的顯示對比度；通過不同程序設(shè)計來實現(xiàn)不同精確度檢測。2.設(shè)計內(nèi)容與要求2.1設(shè)計目的及主要任務(wù)設(shè)計目的：1掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法；2掌握單片機(jī)AT89C51、NE555定時器和LCD1602液晶的使用；3熟悉分塊電路的設(shè)計；4培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力；5掌握常用元器件的識別和測試；6熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。設(shè)計任務(wù)：根據(jù)已知條件，完成對電容檢測電路的設(shè)計、裝配與調(diào)試，并設(shè)計出不同精度、范圍的對照表。AT89C51基本工作電路設(shè)計：使單片機(jī)正常工作；時鐘電路：為單片機(jī)提供時鐘信號；復(fù)位電路：為單片機(jī)提供高電平復(fù)位信號；555芯片電路：把電容的大小轉(zhuǎn)變成輸出頻率的大?。伙@示電路：顯示當(dāng)前測量電容的大?。话存I電路：開始測量電容；2.2設(shè)計要求能對電容進(jìn)行檢測，并用液晶顯示；實現(xiàn)不同電容精度的設(shè)計；實現(xiàn)不同電容范圍的設(shè)計；設(shè)計出不同精度、范圍的對照表。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計53.方案選擇方案一：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現(xiàn)。方案二：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)計比較簡單，但是軟件實現(xiàn)相對比較復(fù)雜，而直接根據(jù)充放電時間判斷電容值的方案雖然基本上沒有用到軟件部分，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，本次設(shè)計提出了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對比較簡單的方案：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，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)行測量。本方案的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都相對簡單。4.原理圖設(shè)計和仿真基于AT89C51單片機(jī)和555芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路電容測量系統(tǒng)框圖如下圖1系統(tǒng)框圖AT89C51555晶振電路被測電容LCD1602顯示復(fù)位電路測量按鍵單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計6圖中給出了整個系統(tǒng)設(shè)計的系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)主要由四個主要部分組成，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。4.1原理圖分析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芯片工作在直接反饋無穩(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：0.772/(*)xfRC，我們固定R的大小，其公式就可以寫為：/xfkC，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0T和中斷0INT配合使用來測量，這種研究方法相當(dāng)?shù)暮唵巍?.2程序算法設(shè)計整個程序設(shè)計過程中遇到的最大的問題是如何根據(jù)測量到的方波的頻率來計算所測量的電容的大小。在前面的介紹中我們知道：555時基芯片的輸出頻率跟所使用的電阻R和電容C的關(guān)系是：0.772/*fRC又因為1Tf，所以*0.772RTC即：0.772*CTR如果單片機(jī)采用12M的晶振，計數(shù)