本设计以STC89C52单片机为核心实现了静电场场强测试仪的硬件设计。由平板电容构成静电传感器。当电场方向与电容极板垂直时待测静电场对其感应的电压量达最大值，对该值进行相应处理，实现对目标场域静电场强的测量。该系统可以显示待测场强,并根据需要设定预警阈值。硬件电路由数据采集模块，数据处理模块，报警模块和显示模块四部分组成。该论文在分析静电场场强特点的基础上，完成了系统的结构设计，并给出了每个模块的具体结构。 关键词 电容传感器，STC89C52单片机，静电场场强，场强测试仪 目 录
第1章 引言 1
1.1 静电场的危害 1
1.2 静电场强测试仪的应用及发展 1
1.3 课题研究意义及主要内容 2
第2 章 系统方案的确定 2
2.1 系统设计的主要任务 2
2.2 系统设计的总体方案 2
第3章 系统要研究解决的问题 3
3.1系统设计的基本要求 3
3.2 关键技术难点与解决途径 3
第4章 系统硬件的设计 4
4.1 单片机 4
4.2 电压跟随器 7
4.3 液晶显示屏 7
4.4 电容传感器 10
4.5 A/D转换器 10
4.6 时钟电路 12
4.7复位电路 13
4.8报警电路 14
第5章 系统软硬件联合调试 14
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附件 21
第1章 引言
1.1 静电场的危害
在日常生活与工作中静电无时无刻不“潜伏”在人们周围 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2# 
，对人们的生命和财产都造成巨大的威胁。例如飞机在高空飞行时会与天空中的空气、水气和灰尘等微利产生摩擦从而会使飞机带静电。如果不采取行之有效的办法和措施，带来的结果便是飞机唯一与外界通讯的无线电设备会被严重的干预和破坏，使飞机与外界的所有通讯完全终止，这将给飞机带来不可估量的灾祸；又如在印刷厂里，在纸张印刷时，纸与纸之间势必就会产生摩擦进而产生静电使纸业粘合在一起，难以分开，从而影响到工厂的生产效率；从印刷厂再到工厂，因静电会产生火花零星，只要碰到工厂里的易燃易爆品，都会造成惨痛的后果，损失大量财产不说，严重的还会危及生命；从工厂再到橡胶厂，橡胶与金属磨擦、剥离及胶布扯破时也会产生静电电荷，而静电电荷并不是那么好泄露出去的，形成的后果便是产生很多的小火花，当小火花积攒到饱和量后，肯定就会发生爆炸，因为在生产橡胶成品的期间，许多工序不时要用到汽油和笨等易燃品，所以当静电放出小火花后，后果将不堪想象[1]。
在静电预防过程中，测量仪器的一个小小的误差，都会带来难以估计的代价，测量误差对于每个测量人员既是一个严峻的挑战，又是一个不得不去面对的问题，全球每年因静电造成的经济损失不计其数，如果能将静电误差控制在可以承受的范围，我们就可以大大减少静电对我们造成的危害，从而有利于经济的快速发展。
1.2 静电场强测试仪的应用及发展
由于静电给人类的生活和工作都带来了巨大的困扰和危害，所以我针对静电场的参数测量设计了静电场强测试仪，这一具有历史性意义与实际应用性的产品，它可以有效的根据周围环境测量出静电场强大小、方向，并进行报警。
国内对静电测量方法多数采用直接感应和旋转叶片式[2]。两者都存在缺点，直接感应式静电测量仪它的缺点比较多：它的稳定性比较的差，容易受到外界的干扰，而旋叶式静电测量仪它的运转靠高速电机进行驱动，所以功耗相对一般的测试仪较为的多，它本身的体积就很大，造就了它的可靠性差，不适合长时间的使用。这和国内的经济及技术发展有直接的关系。往往精度不够，无法准确测量，很长一段时间静电对我国的石油化工及电子企业造成了严重的经济及生命安全威胁。所以针对以上的测量仪所存在的缺点，国际上一般采用的是振动式电容传感器来对静电进行测量。
1.3 课题研究意义及主要内容
目前静电场的测量已广泛应用于工业、电子、通讯和国防中，但高精度、便携式的静电场测量仪多用于科学研究，且价格昂贵。因此开发一种价格低廉，便携、易使用的静电场测量仪具有较强的应用价值及重大意义[6]。
第2 章 系统方案的确定
2.1 系统设计的主要任务
本课题的主要任务是静电场强测试仪硬件部分设计，以单片机为核心，采用电容传感器采集数据，然后通过单片机进行数据处理，最后能够对目标场域的静电场场强的大小和方向进行测量和显示、并可以根据需要设定预警阈值，给出分级预警信号，最后在LCD液晶屏上显示所测数值以供参考。
我所设计的静电场测试仪属于非接触式，仪器可以有效地测量出设备及环境中所存在的静电场场强大小，对比我们设定的阈值来判断是否报警，并将结果在LCD液晶屏上显示出来。
2.2 系统设计的总体方案
静电场场强测试仪系统由四部分组成：数据采集模块、数据处理模块、报警模块和显示模块。流程图：
图2-2 静电场强测试仪的总体框图
数据采集模块包括：电容传感器、信号调理电路、A/D转换器。电容传感器采集到静电传输至信号调理电路进行调理，再经A/D转换器将静电模拟量转换成数字量；数据处理模块包括：单片机系统，用以处理数字信号，并进行相应的判断；报警模块包括：声音报警系统，用以给出预警提示；显示模块包括：LCD显示屏，用以呈现结果。
一般理想状态下，将平行电容极板置于静电场中，此时两极板间就会产生电压，由公式
可知，要想得到静电场场强大小E，可以通过测量出电容器两端电压，然后比上电容极板两端的距离（这里我的设计的是1cm）得到。
因为电容传感器抗干扰能力很弱，很容易放电，所以对信号调理电路的要求较高。这里我选用电压跟随器，来进行缓冲，减少放电速度，起到一个承上启下的作用。又因为所测电压很大（一般大于1万伏/cm），为了满足A/D转换器所能承受最大电压的要求，之间还需要采用一个分压电路，来进行分压。上述所得到的电压信号一旦满足A /D转换的要求 ,则由A /D转换电路，输出的电压模拟信号转换到单片机可以识别的数字信号，再经单片机判断静电场场强是否超过预警阈值。如果有，系统报警电路报警并在LCD液晶显示屏上显示；如果没有，系统只在LCD液晶显示屏上显示所测数值。
第3章 系统要研究解决的问题
3.1系统设计的基本要求
本课题要求：设计静电场强测量系统的硬件部分，能够对目标场域静电场强的大小和方向进行测量和显示、可以根据需要设定预警阈值，并能够给出分级预警信号在LCD液晶屏上显示出对应的数值。
程序下载方式

STC89C52
8K字节
512字节
自带2K
直接用串口

AT89C52
液晶显示器作为输出设备具有如下特征：
⑴显示品质高，易于实现多灰度彩色显示：液晶显示器是由许多个点组成的，接收信号以后将会保持一样的色彩跟亮度，是恒定发光的，所以，LCD画质高并且不闪，显示质量由此提高[9]。
⑵数字式接口，适用于大规模集成电路：LCD是数字式的因此和单片机连接的时候比较的方便。

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