基于单片机的电容表设计(附件)【字数：10845】
摘 要本设计选用MSP430作为一个核心部件来设计数字电容表，基于单片机的数字电容表是一种智能的、性能稳定的、可靠性高的产品，操作方便，读数简单，实用性高。其硬件电路由单片机电路、转换电路、电源电路和显示电路组成，电路相对简单、安全。本设计利用硬件电路与软件编程相结合，实现电容容量测量。本设计的数字电容表通过实测，这个系统硬件设计简单，软件适用性好，系统稳定可靠，而且在体积方面比较小，在使用的过程中方便携带，在生活生产中应该可以得到更普遍的应用。
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的及意义? 1
1.2国内外研究现状? 1
1.3设计要求? 2
第二章 系统总体设计方案及测量原理 4
2.1设计电容表原理 4
2.2测量电路方案设计 4
2.2单片机的选择 5
2.3显示器的选择 6
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1测量电路 7
3.2电路设计 7
3.3单片机最小电路 8
3.4液晶显示接口电路 11
3.5电源电路 12
第四章 系统软件设计 14
4.1系统的设计方案 14
4.2系统的主流程图 14
4.3初始化程序流程图 14
4.4数值计算程序流程图 15
4.5中断程序流程图 16
4.6显示程序流程图 17
第五章 系统仿真与调试 19
5.1仿真和调试 19
5.2 原理图及PCB图 21
5.3实物图 23
5.4全面调试 23
第六章 结论与展望 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29 第1章 绪论
1.1课题研究的目的及意义?
随着时代的进步，工业化的进程不断推进，电子工业也随之不断发展，在应用范围广阔的电子产业中，电子元器件需求量急剧增加。电容器作为电子元器件中最重要的组成元件之一，因其本身具有的储能特性使其被 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
广泛应用于整流、滤波、振荡、移相等技术之中，应用电器元件首先需要了解其自身参数，参数的测量不能缺少测量仪表，以上种种表明，设计电容容量测量仪表是不可避免的。
电子产品快速更新换代，在电子产品的生产和维修中，测量电容容量十分重要，一个好的电子产品应具备一定规格年限的使用寿命，因此，在生产环节中，需要对产品质量进行把控。电子产品的好与坏取决于电路的好坏，而检测电子产品是否符合出厂要求的关键，在于检测产品内部核心的电路，电容在基本的电子产品的集成电路部分有着其不可替代的作用。
同样，在维修人员在对电子产品的维修中，首先需要对电路的各个元器件进行检测，然后才能根据得到的参数对电子产品的状态进行判断，从而进行维护修理。因此，可靠、安全、便捷的电容测试仪将成为未来社会的主要需求。
电容器其自身参数与生产厂家标出的参数存在偏差，由于其自身由出厂就带有一定的误差，因此被划分为不同等级，电容器的精度越高价格越贵，无形中会增加电子产品的成本。而以现有的电容仪表难以精准测量电容容量，又为电子产品未来可能产生的误差带来不确定性，因此，对于设计精度要求高的电子设备而言，准确的电子元件参数有助于提升产品的精准度，降低产品成本。
以上，即设计数字电容表的现实必要性。
1.2国内外研究发展?
在最近的这些年，国内外有很多厂家做传感器。在世界上，最好的公司做电容传感器是：FigaRo在日本，TECSIS在德国，AlSalEngin在美国。
电容表的发展历史悠久，20世纪50年代之前，电容表的功能由都硬件实现几乎没有软件的介入，在出厂前由生产厂商设置完毕，测量数值由指针显示，功能单一，体积较大，不方便携带，是模拟式仪器。这种电容表读数不够准确，容易产生机械误差，影响使用。
60年代集成电路出现，集成电路在电容表中的应用带动了电容表的发展，以集成电路为基础的电容表，在实际测量过程中，将模拟信号转化为数字信号，测量结果由数字方式呈现，读数方便且精度变高。
70年代电容表中又增加了微处理器，电容表的面板由原来的拨盘变成按键，减少了机械误差，在可控范围内减少硬件产生的误差，使测量结果更加精准。
80年代到现在，电容表变得更加智能化，微电子技术更深入的影响了电容表的设计，使其数字信号能力大大加强。软硬件结合的电容表已经实现智能测量，不必手动更换量程，方便使用的同时也解决了使用过程中忘记更换量程而导致电容表损坏的问题，延长了电容表的使用寿命，而且电容表更加精确化，微型化，便携化，操作使用简单化。
随着计算机技术的不断发展、科技信息的不断更新和微电子技术的不断优化，仪器仪表的智能化几乎成为必然，智能仪表因其可见的优点越来越被市场所需要，电容表需要由模拟变为智能，实际上电容表也确实由几乎全硬件电路实现电容测量逐步变为软硬件结合实现电容测量，以便实现电容表的智能化，提高测量的精度。
一般电容表是采用基本电路实现的，其内部电路的布线杂乱无章，导致其内部结构复杂，电容表出现故障并产生误差时，不容易找出故障原因，不容易发现故障，导致读数错误，影响正常使用。而数字电容表实现了软硬件的结合，简化电路减少了硬件损坏的可能性，同时使用软件调试程序更加方便快捷，测量精度也得到保证。数字电容表的另一特点是低功耗，很大程度上减少了资源的浪费。随着科技的发展，软件的更新换代加快，单片机的加入也促使产品随科技进步不断更新，让数字电容表变得更加智能，精确与便携。
1.3.设计要求
要求实现完整的数字电容表硬件电路的搭建和软件编程，完成系统的制作和调试，数字电容表功能完整。
设计规格要求：测量范围：0.1uF—50uF, 精度：不超过1%；
设计结果要求：提供设计原理图，软件设计流程图及实物。
1.3.1设计内容
①了解本设计的基本原理，完成本设计的各个环节的细节梳理；
②了解整个设计的难点与问题，针对难点与问题进行方案设计，比较各方案的优缺点，选择最佳设计方案并执行；
③设计系统的频率产生电路、频率测量电路、显示电路和键盘电路等硬件电路，学习使用软件绘制原理图与PCB图；
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的及意义? 1
1.2国内外研究现状? 1
1.3设计要求? 2
第二章 系统总体设计方案及测量原理 4
2.1设计电容表原理 4
2.2测量电路方案设计 4
2.2单片机的选择 5
2.3显示器的选择 6
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1测量电路 7
3.2电路设计 7
3.3单片机最小电路 8
3.4液晶显示接口电路 11
3.5电源电路 12
第四章 系统软件设计 14
4.1系统的设计方案 14
4.2系统的主流程图 14
4.3初始化程序流程图 14
4.4数值计算程序流程图 15
4.5中断程序流程图 16
4.6显示程序流程图 17
第五章 系统仿真与调试 19
5.1仿真和调试 19
5.2 原理图及PCB图 21
5.3实物图 23
5.4全面调试 23
第六章 结论与展望 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29 第1章 绪论
1.1课题研究的目的及意义?
随着时代的进步，工业化的进程不断推进，电子工业也随之不断发展，在应用范围广阔的电子产业中，电子元器件需求量急剧增加。电容器作为电子元器件中最重要的组成元件之一，因其本身具有的储能特性使其被 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
广泛应用于整流、滤波、振荡、移相等技术之中，应用电器元件首先需要了解其自身参数，参数的测量不能缺少测量仪表，以上种种表明，设计电容容量测量仪表是不可避免的。
电子产品快速更新换代，在电子产品的生产和维修中，测量电容容量十分重要，一个好的电子产品应具备一定规格年限的使用寿命，因此，在生产环节中，需要对产品质量进行把控。电子产品的好与坏取决于电路的好坏，而检测电子产品是否符合出厂要求的关键，在于检测产品内部核心的电路，电容在基本的电子产品的集成电路部分有着其不可替代的作用。
同样，在维修人员在对电子产品的维修中，首先需要对电路的各个元器件进行检测，然后才能根据得到的参数对电子产品的状态进行判断，从而进行维护修理。因此，可靠、安全、便捷的电容测试仪将成为未来社会的主要需求。
电容器其自身参数与生产厂家标出的参数存在偏差，由于其自身由出厂就带有一定的误差，因此被划分为不同等级，电容器的精度越高价格越贵，无形中会增加电子产品的成本。而以现有的电容仪表难以精准测量电容容量，又为电子产品未来可能产生的误差带来不确定性，因此，对于设计精度要求高的电子设备而言，准确的电子元件参数有助于提升产品的精准度，降低产品成本。
以上，即设计数字电容表的现实必要性。
1.2国内外研究发展?
在最近的这些年，国内外有很多厂家做传感器。在世界上，最好的公司做电容传感器是：FigaRo在日本，TECSIS在德国，AlSalEngin在美国。
电容表的发展历史悠久，20世纪50年代之前，电容表的功能由都硬件实现几乎没有软件的介入，在出厂前由生产厂商设置完毕，测量数值由指针显示，功能单一，体积较大，不方便携带，是模拟式仪器。这种电容表读数不够准确，容易产生机械误差，影响使用。
60年代集成电路出现，集成电路在电容表中的应用带动了电容表的发展，以集成电路为基础的电容表，在实际测量过程中，将模拟信号转化为数字信号，测量结果由数字方式呈现，读数方便且精度变高。
70年代电容表中又增加了微处理器，电容表的面板由原来的拨盘变成按键，减少了机械误差，在可控范围内减少硬件产生的误差，使测量结果更加精准。
80年代到现在，电容表变得更加智能化，微电子技术更深入的影响了电容表的设计，使其数字信号能力大大加强。软硬件结合的电容表已经实现智能测量，不必手动更换量程，方便使用的同时也解决了使用过程中忘记更换量程而导致电容表损坏的问题，延长了电容表的使用寿命，而且电容表更加精确化，微型化，便携化，操作使用简单化。
随着计算机技术的不断发展、科技信息的不断更新和微电子技术的不断优化，仪器仪表的智能化几乎成为必然，智能仪表因其可见的优点越来越被市场所需要，电容表需要由模拟变为智能，实际上电容表也确实由几乎全硬件电路实现电容测量逐步变为软硬件结合实现电容测量，以便实现电容表的智能化，提高测量的精度。
一般电容表是采用基本电路实现的，其内部电路的布线杂乱无章，导致其内部结构复杂，电容表出现故障并产生误差时，不容易找出故障原因，不容易发现故障，导致读数错误，影响正常使用。而数字电容表实现了软硬件的结合，简化电路减少了硬件损坏的可能性，同时使用软件调试程序更加方便快捷，测量精度也得到保证。数字电容表的另一特点是低功耗，很大程度上减少了资源的浪费。随着科技的发展，软件的更新换代加快，单片机的加入也促使产品随科技进步不断更新，让数字电容表变得更加智能，精确与便携。
1.3.设计要求
要求实现完整的数字电容表硬件电路的搭建和软件编程，完成系统的制作和调试，数字电容表功能完整。
设计规格要求：测量范围：0.1uF—50uF, 精度：不超过1%；
设计结果要求：提供设计原理图，软件设计流程图及实物。
1.3.1设计内容
①了解本设计的基本原理，完成本设计的各个环节的细节梳理；
②了解整个设计的难点与问题，针对难点与问题进行方案设计，比较各方案的优缺点，选择最佳设计方案并执行；
③设计系统的频率产生电路、频率测量电路、显示电路和键盘电路等硬件电路，学习使用软件绘制原理图与PCB图；
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