摘要：
本设计制作了一个电容值测量仪。电容值定义是电容所带电荷量与电容两端电压的
比值，但可以通过电容阻抗、RC震荡频率、LC震荡频率等间接测量值计算得到。由于555多谐振荡器的频率与电容值的关系呈近似线性，方便计算以及测量，故我们选用555多谐振荡器作为测量的原理，通过将待测电容接入多谐振荡电路并测量震荡频率来计算待测电容的值。但当电容值过大，特别是电解电容，引脚的寄生电感将会影响电容“表现出来”的电容值，导致间接测量的值小于真实的值。故针对大电容，我们通过利用恒流源对电容充电，测量充电的时间来计算电容的值。
关键词555多谐振荡器恒流源430单片机 一、 方案比较
1. 测量阻抗计算电容值
数字电桥测量的原理就是利用测量未知原件跟已知原件的分压来测量未知原件的
阻抗。通过该方法可以测量出阻抗后计算出电容值，但该方法需要制作性能良好的信号源，并且由于电容引脚电感的影响，测量出的精度不高。使用实验室的LCR数字电桥就可以发现，同一电容（特别是电解电容），选用不同的测试频点所得的结果差异很大，而且测试频点越高，所得的电容值越小。这说明用此法测量的电容值，只在该测试频点下有应用价值，对于测量该题来说并不理想。
2. LC振荡电路
LC振荡电路的起振需要满足一定条件，这导致电容值测量的范围受限，所以一定要用多个档位，而且振荡频率较高，通常需要做分频才能检测。而且振荡频率与电容值呈非线性的关系，当电容值处于某个范围可能对频率的影响特别小，导致测量误差迅速增加。所以对该题来说并不理想。
3. 恒流源对电容充电
对电容充电的时间要可测，充电的电流应该比较小。而弱电流，低功耗的恒流源恰好易于制作，而且效果比较理想。但如何精确测量充电时间面临较多挑战。
4. 555多谐振荡电路
555多谐振荡电路的周期为0.7（R1+2*R2）C，可见C值与振荡周期有着线性的关系。所以十分时候用作测量电容值。但电容引脚间的电感同样会影响测量精度，不过在电容值不太大的时候影响并不大。
综合上述方案，我们组选择在测小电容值时用555振荡电路，在测量大容值时，用恒流源充电测量。 二、 电路实现
用555振荡电路测量30pF到10uF之间的电容，为了保证频率测量有较高的精度，我们组选用了两个档位，用电磁继电器切换，分别测量30pF到100nF和100nF到10uF。10uF以上用恒流源测量。电路图如下所示：
1. 555振荡模块：
2．继电器
3．恒流源
三、 程序流程图：
按键中断入口 判断按键值 OK键键值=1? Y 进入选择档位界面 N 档位键值变化? Y 一档 二档 N 三档 测试电容并显示 测试电容并显示 测试电电容并显示 OK键键值=0 ? Y 显示主界面 N
四、 系统框图：
待测电容 待测电容 555 测量电路 频率计数器 恒流源测量电路 量程切换 MSP430F149单片机 量程切换 按键 128×64液晶
五、 测量数据
待测电容值（标称） 27p 100p 1000p 3000p 10000p 30000p 100000p 470000p 1000000p
本系统测量值 31p 104p 1028p 3053p 10223p 31003p 104445p 479303p 1084201p 电桥测量值 29p 102p 1015p 3018p 10057p 30323p 101253p 470643p 1008322p 误差 6.89% 1.93% 1.28% 1.16% 1.65% 2.24% 3.15% 3.14% 7.52%
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