<轉>用AT89C2051單片機制作的數字電容表

介紹用AT89C2051單片機制作的數字電容表
   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單片機制作的數字電容表可測量容量小于2μF的電容。本表采用3位半數字顯示，最大顯示值為1999，讀數單位統一采用毫做法(nf)，量程分四擋，實際電容值為讀數乘以相應的倍率。

    一、電路原理

    數字電容表以電容器的充電規律作為測量依據。如圖1所示，電源E+經電阻R給被測電容Cx充電。當充電時間t等于RC時間常數T時，Cx兩端電壓約為0．632E+。測量電容器充電達到該電壓的時間，便能知道電容器的容量。例如，設R為1kΩ，Cx兩端電壓上升到0．632E+所需的時間為1ms，那么由公式&UPSilon;=RC可知Cx的容量為1uF。

    測量電路如圖2所示。A為AT89C2051內部電壓比較器，P1．0為同相輸入端，P1．1為反桕輸入端，比較結果存人P3．6口對應的寄存器，P3．6口在AT89C205l外部無引腳。電壓比較器的基準電壓設定為0．632E+，在Cx兩端電壓從0V升到O．632E+的過程中，P3．6口輸出為0，當c。兩端電壓一旦超過0．632E+，P3．6輸出變為1。以P3．6口的輸出電平為依據，用AT89C2051的定時器TO對充電時間計數并顯示出來，即得出測量結果。

    數字電容表電路如圖3所示。

AT89C2051內部的電壓比較器和電阻R2～R7等組成測量電路，其中R2一R5為量程電阻，由波段開關S1選擇?；鶞孰妷河?V電源經R6、RPl、R7分壓后得到，調節RPl可調整基準電壓。當P1．2口輸出高電平時，C。開始充電。量程電阻R2-R5每擋以lO倍遞減，故每擋顯示讀數以10倍遞增。由于單片機內部P1．2口的上拉電

阻經實測約為200kΩ，其輸出電平不能作為充電電壓用，故R5兼作其上拉電阻，由于其余三個充電電阻和R5是串聯關系，因此R2、

R3、R4應由標準值減去1kn，分別為999kΩ、99kΩ、9kΩ。由于999kΩ和1MΩ相對誤差較小，所以R2還是取1M。DSl～DS4組成數碼顯示電路，采用動態顯示。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．所以不用三極管驅動。

二、軟件設計

程序用C語言編寫。由主程序、定時中斷服務子程序等模塊組成。定時器TO作被測電容器充電時間的計數用。定時器Tl用于定時中斷服務，定時時間為5ms。數組BitTab[4] 存儲位驅動碼，DispTab[11]存儲字形碼，數組DispBut[4]的4個元素分別存儲從定時器T0讀出的數據的個、十、百、千4位數字。

    程序顯示每一位數碼的時間為5ms，因此顯示4位數的周期為20ms(4次中斷)。每過240ms(48次中斷)刷新一次數據，即每過240ms測一次電容最，測量時間小于2ms。由于這一時間小于中斷

的時間5ms，因此在測量過程中不會出現中斷。測量電容時，PI．2口輸出高電平，電容開始充電，同時TO開始計數，當充電達到基準電壓時，P3．6口輸出高電平，To停止計數，并讀出數據送數碼

管顯示。如果被測電容器的容量超出測試擋的量程，即計數值大于或等于2000，干位顯示1，其他三位數不顯示，這時可選擇大一擋的量程進行測試。

    經仿真和電路測試．發現單片機判斷P3．6口是否輸出高電平要花3個機器周期．這會使顯示計數值增加3。因此在程序中對計數值減去了3，以對上述誤差進行修正。

    字形碼的輸出用P3 0～P3．5、P3．7，其輸出數據通過數組DispTab[111獲得。數據位和字形的對應關系如附表所示。

    三、調試

    調試工作主要是通過對RPl的調=f5來調整基準電壓，最好是通過對一個精度比較高的電容器的測量來進行調節，而不是直接測量基準電壓。具體方法是，選一個經確認容量比較準確的電容器，

如15nF的電容器，將S1置于20nF擋，調節RPI使測量顯示值為1500。選擇的電容器容量至少要大于相應量程的一半，塌好是接近滿量程，才能調得比較準確。諺擋調試好后其他各擋也就調好了。如果發現某擋精度有問題，可改變其相應的充電電阻的阻值來進行調整。

在使用過程中，當SL主頁的測試電容器顯示器周圍的情況下f2nF塊放置時間的正常價值的10pF。因為這是電壓比較器輸入電容和電路的分布電容，只要測量讀數時，可以降低此值。因此，在調不要嘗試選擇齒輪，以避免調試分布電容的精度的影響。容－源－電－子－網－為你提供技術支持