摘 要

电容测量仪是日常生活和工业生产中广泛使用的一种仪器设备。随着科学技术的进步，电容在生产实践和科学研究的领域有着越来越多的应用。因此，对电容的测量以及测量的简便程度的需求日益的提高。

为了进一步加深对本科知识的理解和提高灵活运用的能力，特别是89C51单片机和C语言设计的知识和能力，本设计方案选择了AT89C51、NE555、石英晶振和LCD1602液晶显示屏等多硬件作为原件，设计精度较高且操作便捷的电容测量仪。

设计原理是利用NE555做多谐振荡器，用它产生脉冲信号，输出给AT89C51单片机，再让51单片机对接受到的脉冲采用中断计数，最后利用公式计算出电容值。通过一个二输入与门,使得测量电容更加精确。本方案在档位设计上选用了4组不同的电阻用于提供不同的量程和计算公式。使用了带有背光板的液晶屏LCD1602，美观简洁，显示清晰，且可以在光线环境不佳的场所进行电容测量，便于读数。

关键词：AT89C51单片机；电容测量；NE555定时器；液晶显示屏；多档位；

Accurate Capacitance Measuring Instrument

ABSTRACT

Capacitance measuring instrument is widely used in daily life and industrial production. With the progress of science and technology, capacitors have been applied more and more in the fields of production practice and scientific research. Therefore, the demand for capacitance measurement and the simplicity of measurement is increasing.

In order to further deepen the understanding of undergraduate knowledge and improve the ability of flexible application, especially the knowledge and ability of 89C51 single chip computer and C language design, this design scheme chooses AT89C51, NE555, quartz crystal oscillator and LCD1602 LCD display as the original hardware, and designs capacitance measuring instrument with high precision and convenient operation.

The design principle is to use NE555 as a multi-vibrator to generate pulse signals and output them to AT89C51 single-chip computer. Then 51 single-chip computer counts the received pulses by interruption. Finally, the capacitance value is calculated by formula. Through a two-input and gate, the measurement of capacitance is more accurate. In this scheme, four different resistors are selected to provide different ranges and calculation formulas in gear design. LCD 1602 with backlight panel is used, which is beautiful, concise, clear, and can be used for capacitance measurement in places where the light environment is not good, so it is easy to read.

Key words: AT89C51 single chip computer; capacitance measurement; NE555 timer; LCD screen; multi-gear;

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 国内外研究现状介绍 2

1.3 研究内容与特色 4

第二章 系统总体方案设计 5

2.1 总方案设计 5

2.2 元器件介绍和分析 5

2.2.1 AT89C51单片机 5

2.2.2 NE555芯片 6

2.2.3 晶振 7

2.3 方案概述与流程图 8

第三章 硬件电路设计 10

3.1 AT89C51工作电路 10

3.2 555芯片电路 11

3.3 系统时钟电路设计 12

3.4 读数显示电路 13

3.5 按键电路设计 15

3.5 系统复位电路设计 16

3.6 单片机电源（220V转5V）设计 17

第四章 软件设计 18

4.1 软件设计原理 18

4.2 软件流程图 20

4.2.1 总体流程图 20

4.2.2 按键流程图 21

第五章 硬件仿真 22

5.1 Protues仿真 22

结 论 23

致 谢 24

参考文献 25

附录A 电路原理图 26

附录B 程序代码 27

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

电容测量在当今电子产品的制造和维修中被广泛的使用。电容测量技术随着电子测试技术的飞速发展而不断进步。目前较常用的电容测量方法有多种。例如可以利用多谐振荡将电容值变成与之成正比的脉宽，然后通过测量平均电压的方法间接测量出电容值的大小。也可以直接根据充放电时间计算电容值大小，等等。

尽管目前的电容测量仪技术趋于成熟，但仍可以进一步改进。本课题的研究目的在于综合市场和当前精确电容测量仪的优点研制新型的电容测量仪，研究更更高性价比、便于使用的电容测量仪。

通过该设计，可以使我复习和提高大学所学电路、模电、数电和单片机等相关课程知识，掌握AD绘制电路图和单片机的开发方法。熟悉电子系统的设计、调试等整个流程。在毕业设计进行的同时，通过翻阅图书馆和查询文库文献，提高自身的资料检索查阅能力，独立研究专业课程的能力，为今后的读研生涯和就业生产操作等打下坚实的基础。在就业时候可以凭借设计经历提升自身的岗位竞争能力，攻克难题方案时更游刃有余。

图1.1 常见精确电容测量仪