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<轉(zhuǎn)>用AT89C2051單片機(jī)制作的數(shù)字電容表

時(shí)間:2010-01-10 23:07:39來(lái)源:網(wǎng)友 作者:admin 點(diǎn)擊:次
無(wú)

介紹用AT89C2051單片機(jī)制作的數(shù)字電容表
   This article describes the use AT89C2051 microcontroller produced by Digital Capacitance Meter measures the capacity of less than 2μF of electronic capacitors. This table uses three and a half figures show that the maximum display value of 1999, reading units, the practice of using milli (nf), range points Si Dang, the actual capacitance value is multiplied by the appropriate magnification for reading.
   本文介紹的用AT89C2051單片機(jī)制作的數(shù)字電容表可測(cè)量容量小于2μF的電容。本表采用3位半數(shù)字顯示，最大顯示值為1999，讀數(shù)單位統(tǒng)一采用毫做法(nf)，量程分四擋，實(shí)際電容值為讀數(shù)乘以相應(yīng)的倍率。

 

    一、電路原理

 

    數(shù)字電容表以電容器的充電規(guī)律作為測(cè)量依據(jù)。如圖1所示，電源E+經(jīng)電阻R給被測(cè)電容Cx充電。當(dāng)充電時(shí)間t等于RC時(shí)間常數(shù)T時(shí)，Cx兩端電壓約為0．632E+。測(cè)量電容器充電達(dá)到該電壓的時(shí)間，便能知道電容器的容量。例如，設(shè)R為1kΩ，Cx兩端電壓上升到0．632E+所需的時(shí)間為1ms，那么由公式&UPSilon;=RC可知Cx的容量為1uF。

 

    測(cè)量電路如圖2所示。A為AT89C2051內(nèi)部電壓比較器，P1．0為同相輸入端，P1．1為反桕輸入端，比較結(jié)果存人P3．6口對(duì)應(yīng)的寄存器，P3．6口在AT89C205l外部無(wú)引腳。電壓比較器的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為0．632E+，在Cx兩端電壓從0V升到O．632E+的過(guò)程中，P3．6口輸出為0，當(dāng)c。兩端電壓一旦超過(guò)0．632E+，P3．6輸出變?yōu)?。以P3．6口的輸出電平為依據(jù)，用AT89C2051的定時(shí)器TO對(duì)充電時(shí)間計(jì)數(shù)并顯示出來(lái)，即得出測(cè)量結(jié)果。

 

    數(shù)字電容表電路如圖3所示。

 

AT89C2051內(nèi)部的電壓比較器和電阻R2～R7等組成測(cè)量電路，其中R2一R5為量程電阻，由波段開(kāi)關(guān)S1選擇�；鶞�(zhǔn)電壓由5V電源經(jīng)R6、RPl、R7分壓后得到，調(diào)節(jié)RPl可調(diào)整基準(zhǔn)電壓。當(dāng)P1．2口輸出高電平時(shí)，C。開(kāi)始充電。量程電阻R2-R5每擋以lO倍遞減，故每擋顯示讀數(shù)以10倍遞增。由于單片機(jī)內(nèi)部P1．2口的上拉電

 

阻經(jīng)實(shí)測(cè)約為200kΩ，其輸出電平不能作為充電電壓用，故R5兼作其上拉電阻，由于其余三個(gè)充電電阻和R5是串聯(lián)關(guān)系，因此R2、

 

R3、R4應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)值減去1kn，分別為999kΩ、99kΩ、9kΩ。由于999kΩ和1MΩ相對(duì)誤差較小，所以R2還是取1M。DSl～DS4組成數(shù)碼顯示電路，采用動(dòng)態(tài)顯示。P3．0-P3．5、P3 7口作為段碼輸出，P1．3～P1．6口作為位碼輸出，采用共陰數(shù)碼管。由于P1．3一P1．6口有25mA的灌電流能力．所以不用三極管驅(qū)動(dòng)。

 

二、軟件設(shè)計(jì)

 

程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)。由主程序、定時(shí)中斷服務(wù)子程序等模塊組成。定時(shí)器TO作被測(cè)電容器充電時(shí)間的計(jì)數(shù)用。定時(shí)器Tl用于定時(shí)中斷服務(wù)，定時(shí)時(shí)間為5ms。數(shù)組BitTab[4] 存儲(chǔ)位驅(qū)動(dòng)碼，DispTab[11]存儲(chǔ)字形碼，數(shù)組DispBut[4]的4個(gè)元素分別存儲(chǔ)從定時(shí)器T0讀出的數(shù)據(jù)的個(gè)、十、百、千4位數(shù)字。

 

    程序顯示每一位數(shù)碼的時(shí)間為5ms，因此顯示4位數(shù)的周期為20ms(4次中斷)。每過(guò)240ms(48次中斷)刷新一次數(shù)據(jù)，即每過(guò)240ms測(cè)一次電容最，測(cè)量時(shí)間小于2ms。由于這一時(shí)間小于中斷

 

的時(shí)間5ms，因此在測(cè)量過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)中斷。測(cè)量電容時(shí)，PI．2口輸出高電平，電容開(kāi)始充電，同時(shí)TO開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)充電達(dá)到基準(zhǔn)電壓時(shí)，P3．6口輸出高電平，To停止計(jì)數(shù)，并讀出數(shù)據(jù)送數(shù)碼

 

管顯示。如果被測(cè)電容器的容量超出測(cè)試擋的量程，即計(jì)數(shù)值大于或等于2000，干位顯示1，其他三位數(shù)不顯示，這時(shí)可選擇大一擋的量程進(jìn)行測(cè)試。

 

    經(jīng)仿真和電路測(cè)試．發(fā)現(xiàn)單片機(jī)判斷P3．6口是否輸出高電平要花3個(gè)機(jī)器周期．這會(huì)使顯示計(jì)數(shù)值增加3。因此在程序中對(duì)計(jì)數(shù)值減去了3，以對(duì)上述誤差進(jìn)行修正。

 

    字形碼的輸出用P3 0～P3．5、P3．7，其輸出數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)組DispTab[111獲得。數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如附表所示。

 

    三、調(diào)試

 

    調(diào)試工作主要是通過(guò)對(duì)RPl的調(diào)=f5來(lái)調(diào)整基準(zhǔn)電壓，最好是通過(guò)對(duì)一個(gè)精度比較高的電容器的測(cè)量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不是直接測(cè)量基準(zhǔn)電壓。具體方法是，選一個(gè)經(jīng)確認(rèn)容量比較準(zhǔn)確的電容器，

 

如15nF的電容器，將S1置于20nF擋，調(diào)節(jié)RPI使測(cè)量顯示值為1500。選擇的電容器容量至少要大于相應(yīng)量程的一半，塌好是接近滿量程，才能調(diào)得比較準(zhǔn)確。諺擋調(diào)試好后其他各擋也就調(diào)好了。如果發(fā)現(xiàn)某擋精度有問(wèn)題，可改變其相應(yīng)的充電電阻的阻值來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

 

在使用過(guò)程中，當(dāng)SL主頁(yè)的測(cè)試電容器顯示器周圍的情況下f2nF塊放置時(shí)間的正常價(jià)值的10pF。因?yàn)檫@是電壓比較器輸入電容和電路的分布電容，只要測(cè)量讀數(shù)時(shí)，可以降低此值。因此，在調(diào)不要嘗試選擇齒輪，以避免調(diào)試分布電容的精度的影響。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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