这里采用第二种方法设计一个单片机数字电容表，测试原理见上图。电源电压E+经电阻R给被测电容CX充电，CX两端原电压随充电时间的增加而上升。当充电时间t等于RC时间常数τ时，CX两端电压约为电源电压的63.2%，测量电容器充电达到该电压的时间，便能知道电容器的容量。 下面我们分析一下这个单片机系统对所用单片机的要求。
为了判断电容C上的充电电压是否达到电源电压的63.2%，可以用电压比较器来检测，这样我们就必须选用一个有比较器的单片机。
测量结果采用4位数码管显示，采用动态扫描的显示方式，如果不用译码电路，采用数码管直接和单片机相连的方式，字段要占用7个I/O口，数码管位选要占4个I/O口，加上电压比较器的2个I/O口，因此所选用的单片机不能少于13个I/O口。
设计程序的过程可能要进行反复修改，因此要选用带Flash程序存储器的单片机，由于程序不是太复杂，程序存储器的容量有1KB就足够了。
综合上述因素，再考虑价格、单片机是否易购等因素，最后确认Atmel公司的单片机AT89C2051可以满足要求。
测量电路如上图所示。A为AT89C2051内部构造的电压比较器，AT89C2051的Pl.0和Pl.l口除了作I/O口外，第二功能是作为电压比较器的输入端，Pl.0为同相输入端，Pl.l为反相输入端，电压比较器的比较结果存入P3.6口对应的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部无引脚。电压比较器的基准电压设定为0.632E+，在CX两端电压从0升到0.632E+的过程中，P3.6口输出为0，当电池电压CX两端电压一旦超过0.632E+时，P3.6口输出变为1。以P3.6口的输出电平为依据，用AT89C2051内部的定时器T0对充电时间进行计数，再将计数结果显示出来即得出测量结果。
整机电路见上图。电路由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。Pl.0除了作比较器同相输入端外还兼作测试电容CX的放电回路。数码管采用的是共阴数码管。
单片机选择的原则
由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。从上面这个例子我们可以看出选用单片机的一些基本原则了，下面就具体说一下。
★性能
如何选择单片机，首先也是最重要的一点就是考虑功能需求，即设计的对象是什么，要完成什么样的任务，再根据设计任务的复杂程度来决定选择什么样的单片机。在选型时可从下面不同角度进行考虑。
★存储器
单片机的存储器可分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。
程序存储器是专门用来存放程序和常数的，有MASK（掩模）ROM、OTPROM、EPROM、FlashROM等类型。掩模这种形式的程序存储器适用成熟的和大批量生产的产品，如使用到彩色电视机等家电产品中的单片机就采用这种方式，只要用户把应用程序代码交给半导体制造厂家，在生产相应的单片机时将程序固化到芯片中，这种芯片一旦生产出来，程序就无法改变了。采用EPROM的单片机具有可以灵活修改程序的优点，但存在需要紫外线擦除、较费时间的缺点。在自己做试验或样机的研发阶段，推荐使用Flash单片机，它有电写入、电擦除的优点，使得修改程序很方便，可以提高开发速度。对于初具规模的产品可选用OTP单片机，它不但能免去较长的产品掩膜时间，加快产品的上市时间，而且方便程序的修改，能够对产品进行及时的调整和升级。 程序存储器的容量可根据程序的大小确定。对于8位单片机片内程序存储器的最大容量能达到64KB，不够时还可以扩展。选用时程序存储器的容量只要够用就行了，不然会增加成本。
数据存储器是程序在运行中存放临时数据的，掉电后数据即丢失，现在有些型号的单片机提供了EEPROM，可用来存储掉电后需要保存的关键数据，如系统的一些设置参数。
★运行速度
单片机的运行速度首先看时钟频率，一般情况对于同一种结构的单片机，时钟频率越高速度越快。其次看单片机CPU的结构，采用CISC结构（集中指令集）比采用RISC结构（精简指令集）的速度要慢。就是同一种结构、同一时钟频率的单片机，有时候速度也不一样，比如Winbond（华邦）公司的W77系列的51单片机1个机器周期只要4个时钟周期，而一般的51单片机1个机器周期是12个时钟周期，前者的速度就是后者的3倍。 在选用单片机时要根据需要选择速度，不要片面追求高速度，单片机的稳定性、抗干扰性等参数基本上是跟速度成反比的，另外速度快功耗也大。
★I/O(输入/输出)口
I/O口的数量和功能是选用单片机时首先要考虑的问题之一，要根据实际需要确定I/O口的数量，I/O口多余了不仅芯片的体积增大，也增加了成本。
选用时还要考虑I/O口的驱动能力，驱动电流大的单片机可以简化外围电路。51等系列的单片机下拉（输出低电平）时驱动电流大，但上拉（输出高电平）时驱动电流很小。而PIC和AVR系列的单片机每个I/O口都可以设置方向，当输出口使用时以推挽驱动的方式输出高、低电平，驱动能力强，也使得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。当然我们也可以根据I/O口的功能来设计外围电路，例如用5l单片机驱动数码管，我们选用共阳的数码管就能发挥其输出口下拉驱动电流大的特点。
★定时/计数器(T/C)
大部分单片机提供2～3个定时/计数器，也有少数提供1个或4个定时器的。有些定时/计数器还具有输入捕获、输出比较和PWM（脉冲宽度调制）功能，如AVR单片机。有的单片机还有专门的PCA（可编程计数器阵列）模块和CCP（输入捕获/输出比较/PWM）模块，如PIC和Philips的部分中高档单片机。利用这些模块不仅可以简化软件设计，而且能少占用CPU的资源。
现在还有不少单片机提供了看门狗定时器(WDT)，当单片机“死机”后可以自动复位。
选用时可根据自己的需要和编程要求进行选择，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金钱的浪费。
★串行接口
单片机常见的串行接口有：标准UART接口、增强型UART接口、IIC总线接口、CAN总线接口、SPI接口、USB接口等。大部分单片机都提供了UART接口，也有部分单片机没有串行接口。在没有特别说明的情况下我们常说的串行接口，简称串口，指的就是UART。
如果系统只用一个单片机芯片时，UART接口或USB接口通常用来和计算机通信，不需要和计算机通信时可以不用。
SPI接口可用来进行ISP编程，当你没有编程器时，尽量选用带这种接口的单片机，当然SPI接口也能用来和其它外设进行高速串行通信。
IIC总线是一种两线、双向、可多主机操作的同步总线，IIC总线是一种工业标准，被广泛应用在各种电子产品中，如现在的彩色电视机就采用IIC总线进行参数的设置。具有IIC总线接口的单片机在使用AT24C01等串行EEPROM时可以简化程序设计。
通常情况下使用最多的是UART接口，其它接口可根据你的需要选择。
★模拟电路功能
现在不少单片机内部提供了A/D转换器、PWM输出和电压比较器，也有少量的单片机提供了D/A转换器。单片机在集成片内A/D转换器的同时，还集成了采样/保持电路，使用户容易建立精密的数据采集系统。 PWM输出模块可用来产生不同频率和占空比的脉冲信号。利用PWM输出模块配合RC滤波电路即可方便实现D/A输出功能。PWM输出模块也可以用来实现直流电机的调速等功能。
单片机内部集成的电压比较器可以实现多种功能，例如作阈值检测，实现低成本的A/D转换器等。
★工作电压、功耗
单片机的工作电压最低可以达到1.8V，最高为6V，常用的单片机工作电压为4.5V～5.5V，低电压系列为2.7V～5.0V或2.4V～3.6V。选用时根据供电方式确定。
单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，用电池供电的系统要选用电流小的产品，同时要考虑是否要用到单片机的掉电模式，如果要用的话必须选择有相应功能的单片机。
★封装形式
单片机常见的封装形式有：DIP（双列直插式封装）、PLCC (PLCC要对应插座)、QFP（四侧引脚扁平封装）、SOP（双列小外形贴片封装）等。做实验时一般选用DIP封装的，如果选用其它封装，用编程器编程时还配专用的适配器。如果对系统的体积有要求，如遥控器中用的单片机，往往选用QFP和SOP封装的。
各种封装形式见图4。
★抗干扰性能、保密性
选用单片机要选择抗干扰性能好的，特别是用在干扰比较大的工业环境中的尤应如此。单片机加密后的保密性能也要好，这样可保证你的知识产权不容易被侵犯。
★其他方面
在单片机的性能上还有很多要考虑的因素，比如中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内部有无时钟振荡器，有无上电复位功能等等。 1．单片机的可开发性 这也是一个十分重要的因素。所选择的单片机是否有足够的开发手段，直接影响到单片机能否顺利开发，以及开发的速度。对于被选择的单片机，应考虑下列问题。
2．开发工具、编程器
有没有集成的开发环境，在支持汇编语言的同时是否支持C语言，使用C语言可加快你的开发进度，另外C语言的移植性也好。 你所选用的单片机有没有编程器支持，或能否采用ISP编程。
本文关键字：单片机 元器件的选用，元器件介绍 - 元器件的选用
