电容电路测量与设计开题报告

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1、 毕业设计(论文)开题报告 所在学院：所在学院： 电子与信息工程学院 专专 业：业： 电子信息工程 设计设计( (论文论文) )题目题目: :电容电路测量与设计 指导教师：指导教师： 2012 年 2 月 21 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文文 献献 综综 述述 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐 广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。 在电子产品的生产和维修中，电容测量这一环节至关重要，一个好的电子产品应具 备一定规

2、格年限的使用寿命。因此在生产这一环节中，对其产品的检测至关重要，而检 测电子产品是否符合出产要求的关键在于检测其内部核心的电路， 电路的好坏决定了电 子产品的好与坏，而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，电路的检测是最基本的，有时需要检测电路中 各个部件是否工作正常，电容器是否工作正常。因此，设计可靠，安全，便捷的电容测 试仪具有极大的现实必要性。 一、一、 基于单片机电容测量硬件设计基于单片机电容测量硬件设计 本次设计中考虑了三种设计方案， 三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设 计的不同，对于本设计三种方案均能够实现，最后根据

3、设计要求、可行性和设计成本的 考虑选择了基于 AT89C51 单片机和 555 芯片构成的多谐振荡电路的测量的方案。现在 一一介绍论证如下： 方案一、利用多谐振荡原理测量电容测量原理如下图所示。电容 C 电阻 R 和 555 芯片构成一个多谐振荡电路。在电源刚接通时(K 合上)，电容 C 上的电压为零，多谐振 荡器输出 0 V 为高电平 0 V 通过 R 对电容 C 充电。当 C 上冲得的电压 C V = +T V 时，施密特 触发器翻转， 0 V 变为低电平，C 又通过 R 放电， C V 下降。当 C V = T V 时施密特触发器又 翻转，输出 C V 又变为高电平，如此往复产生震荡波形

4、。 由理论分析可知 -OHT+ =RCln(V-V)/(V-V) PHOHT t （1） +- =RCln(-) / (-) PLOLTOLT tVVVV （2） =+ PHPL Ttt -+- =(ln(-) / (-)+ ln(-) / (-) OHTOHTOLTOLT RCVVVVVVVV (3) 令 -+- = ln(-) / (-)+ ln(-) / (-) OHTOHTOLTOLT DVVVVVVVV （4） 则 00 =,=,= XX TRCD TRC D TRCD 00 /=/ XX TTCC （5） 0000 =(/)=(/) XXx CTTCffC （6） 有式(6)和测得

5、的校准值 0 T 测量值 X T 及存放的软件中的标准电容值 C 可得出待测电 容 值 X C 。 实 际 应 用 中 也 可 以 通 过 测 量 0 f 和 X f 来 算 出 X C 测量误差分析： 由式(6)可以看出， 经过软件校准后得出的 x C 结果与 0 / x TT 的值有关。 这样单片机晶振频率的绝对精度， 环境温度的变化和电源电压的绝对精度引起的误差被 消除。测量结果主要受标准电容 0 C 的绝对精度影响，因此应该选择精度高、稳定性好的 0 C ；其他误差来源包括周期测量的量化误差，除法运算产生的余数误差，电源电压的波 动造成谐振频率偏移带来的误差，因此电路要用稳压性能好的稳

6、压电源 CX C0 K0 K1 555 AT8 9C51 LED 数码 图图 1 1 电容测量原理图电容测量原理图 VC VT- t V0 t 图图 2 2 震荡波形图震荡波形图 R VT+ V0H V0L 这种方法的利用了一个参考的电容实现，虽然硬件结构简单，软件实现却相对比较 复杂。 方案二、直接根据充放电时间判断电容值 这种电容测量方法主要利用了电容的充放电特性Q U C ，放电常数 RC ，通过 测量与被测电容相关电路的充放电时间来确定电容值。一般情况下，可设计电路使 TARC ( T 为振荡周期或触发时间；A 为电路常数与电路参数有关)。这种方法中应用 了 555 芯片组成的单稳态触发器，在秒脉冲的作用下产生触