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<转>用AT89C2051单片机制作的数字电容表

时间:2010-01-10 23:07:39来源:网友 作者:admin 点击:

介绍用AT89C2051单片机制作的数字电容表
   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.
   本文介绍的用AT89C2051单片机制作的数字电容表可测量容量小于2μF的电容。本表采用3位半数字显示,最大显示值为1999,读数单位统一采用毫做法(nf),量程分四挡,实际电容值为读数乘以相应的倍率。


    一、电路原理


    数字电容表以电容器的充电规律作为测量依据。如图1所示,电源E+经电阻R给被测电容Cx充电。当充电时间t等于RC时间常数T时,Cx两端电压约为0.632E+。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。例如,设R为1kΩ,Cx两端电压上升到0.632E+所需的时间为1ms,那么由公式Υ=RC可知Cx的容量为1uF。


    测量电路如图2所示。A为AT89C2051内部电压比较器,P1.0为同相输入端,P1.1为反桕输入端,比较结果存人P3.6口对应的寄存器,P3.6口在AT89C205l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0V升到O.632E+的过程中,P3.6口输出为0,当c。两端电压一旦超过0.632E+,P3.6输出变为1。以P3.6口的输出电平为依据,用AT89C2051的定时器TO对充电时间计数并显示出来,即得出测量结果。


    数字电容表电路如图3所示。


AT89C2051内部的电压比较器和电阻R2~R7等组成测量电路,其中R2一R5为量程电阻,由波段开关S1选择。基准电压由5V电源经R6、RPl、R7分压后得到,调节RPl可调整基准电压。当P1.2口输出高电平时,C。开始充电。量程电阻R2-R5每挡以lO倍递减,故每挡显示读数以10倍递增。由于单片机内部P1.2口的上拉电


阻经实测约为200kΩ,其输出电平不能作为充电电压用,故R5兼作其上拉电阻,由于其余三个充电电阻和R5是串联关系,因此R2、


R3、R4应由标准值减去1kn,分别为999kΩ、99kΩ、9kΩ。由于999kΩ和1MΩ相对误差较小,所以R2还是取1M。DSl~DS4组成数码显示电路,采用动态显示。P3.0-P3.5、P3 7口作为段码输出,P1.3~P1.6口作为位码输出,采用共阴数码管。由于P1.3一P1.6口有25mA的灌电流能力.所以不用三极管驱动。


二、软件设计


程序用C语言编写。由主程序、定时中断服务子程序等模块组成。定时器TO作被测电容器充电时间的计数用。定时器Tl用于定时中断服务,定时时间为5ms。数组BitTab[4] 存储位驱动码,DispTab[11]存储字形码,数组DispBut[4]的4个元素分别存储从定时器T0读出的数据的个、十、百、千4位数字。


    程序显示每一位数码的时间为5ms,因此显示4位数的周期为20ms(4次中断)。每过240ms(48次中断)刷新一次数据,即每过240ms测一次电容最,测量时间小于2ms。由于这一时间小于中断


的时间5ms,因此在测量过程中不会出现中断。测量电容时,PI.2口输出高电平,电容开始充电,同时TO开始计数,当充电达到基准电压时,P3.6口输出高电平,To停止计数,并读出数据送数码


管显示。如果被测电容器的容量超出测试挡的量程,即计数值大于或等于2000,干位显示1,其他三位数不显示,这时可选择大一挡的量程进行测试。


    经仿真和电路测试.发现单片机判断P3.6口是否输出高电平要花3个机器周期.这会使显示计数值增加3。因此在程序中对计数值减去了3,以对上述误差进行修正。


    字形码的输出用P3 0~P3.5、P3.7,其输出数据通过数组DispTab[111获得。数据位和字形的对应关系如附表所示。


    三、调试


    调试工作主要是通过对RPl的调=f5来调整基准电压,最好是通过对一个精度比较高的电容器的测量来进行调节,而不是直接测量基准电压。具体方法是,选一个经确认容量比较准确的电容器,


如15nF的电容器,将S1置于20nF挡,调节RPI使测量显示值为1500。选择的电容器容量至少要大于相应量程的一半,塌好是接近满量程,才能调得比较准确。谚挡调试好后其他各挡也就调好了。如果发现某挡精度有问题,可改变其相应的充电电阻的阻值来进行调整。


在使用过程中,当SL主页的测试电容器显示器周围的情况下f2nF块放置时间的正常价值的10pF。因为这是电压比较器输入电容和电路的分布电容,只要测量读数时,可以降低此值。因此,在调不要尝试选择齿轮,以避免调试分布电容的精度的影响。


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