1 导言
跟着电子工业的开展,电子元器件急剧添加,电子元器件的适用规模也逐步广泛起来,在运用中咱们常常要测定电容的巨细[1]。因而,一种简略、有用的电容测验东西在实践中具有必定的有用价值。一般元件参数的数字化丈量是把被测参数转换成频率后再进行丈量[2],本规划选用555为中心的振动电路,将被测电容值转化为频率,并运用AT89S51处理器丈量出频率,再经过该频率值计算出电容参数值。
2 体系的原理框图
体系首要选用了555守时器构成的RC振动电路和单片机技能。规划思路:被测电容C经过RC振动转换成频率信号f,送入单片机测频,对该频率进行运算处理求出被测电容的值,并送显现器显现。体系框图如图1所示,其首要由丈量电路和操控电路两部分组成。当接入被测电容后,由555守时器构成RC振动器发生方波信号,把此信号经过接口传到AT89C51单片机I/O口上,对此方波信号进行测频,经过软件编程,计算出得到被测电容值,由LCD1602液晶显现。
图1 体系框图
3 硬件规划
3.1 555振动电路的规划
由555芯片构成的多谐振动电路如图2,CX为被测电容,接通电源后,CX被充电,A点电压UA上升。当UA上升届时,触发器被复位,一起555芯片内部放电三极管导通,此刻U0为低电平。CX经过R2和放电三极管放电,使UA下降。当UA下降届时,触发器又被置位,U0翻转为高电平[3]。CX放电所需的时刻为:
图2 555构成的RC振动电路
由上式可知,当电路规划完成后,振动器输出f随CX的改动而改动。改动R1、R2的值即可改动体系量程。体系量程分为四档:(1)R1+2R2=470KΩ时,测1.0nF-10.0nF的电容值。(2)R1+2R2=47KΩ时,测10.0nF~100.0nF的电容(3)R1+2R2=4.7KΩ时,测100.0nF~1000.0nF的电容。(4)R1+2R2=470Ω时,测1.0μF~10.0μF的电容。图3为R1+2R2=470KΩ时,丈量电容为2μF振动输出输出波形。
图3振动电路输出的频率信号
3.2 信号处理及显现电路
信号处理电路部分选用单片机AT89S51作为体系的主操控器。AT89S51单片机的最小体系由时钟电路、复位电路、外加电源及单片机构成[4],其硬件电路如图4所示。555振动电路输出的是脉冲波,接到AT89S51处理器的输入引脚P3.5,经过AT89S51内部守时/计时器T0、T1及相应的程序规划,构成一个数字式频率丈量体系,测出频率后按(5)式运算处理后得到被测电容值。
图4 单片机操控显现模块
显现模块LCD1602液晶第1、2脚接驱动电源;第三脚VL为液晶的对比度调理,经过在VCC和GND之直接一个10K多圈可调电阻,中心抽头接VL,可完成液晶对比度的调理;液晶的操控线RS、R/W、E别离接单片机的P2.5、P2.6、P2.7;D0~D7为LCD1602液晶模块的8位双向数据口,别离与STC89C52RC单片机的P1.0~P1.7相连,用于传输数据。接在单片机的P0口;BL+、BL-为液晶背光电源[5][6]。
4 体系软件规划
图5 主程序流程图
体系软件环境以Keil4.0为仿真渠道,运用C言语编程编写了运转程序;包含主程序模块、显现模块和电容测验模块。软件规划首要包含三个方面:一是初始化体系;二是按键检测;三是数据收集、数据处理并进行显现。程序选用模块化的结构,这样便于调试和修正,易编程和易读性好,也程序结构清楚[7]。体系程序流程如图6所示,首要对P3.5口脉冲信号频率的丈量,再经过(5)式算出所测的电容值,由LCD1602显现出来。
5 体系的测验
表1 电容测验数据
6 结束语
规划的电容测验仪硬件选用555守时器作为信号收集模块、AT89S51单片机作为信号处理器模块,软件选用Keil4.0为仿真渠道,运用C言语编程编写了运转程序。其具有功能安稳、精度高、操作简略、功耗低一级长处。经测验标明:其能够测验1.0nF-10.0uF规模的电容,差错小于0.5%。差错发生首要原因与电路元件参数、测验环境、测验办法等要素有关。
参考文献:
[1] 刘军,李智.根据单片机的高精度电容电感丈量仪[J].研讨与开发,2007,26(6):48-51.
[2] 谢冬莹,芦庆,蒋超.根据单片机完成丈量电容办法研讨[J].外表技能,2009,(11):42-44.
[3] 陈有卿,叶桂娟.555时基电路原理规划与运用[M].北京:电子工业出版社,2007.
[4] 刘宇.微型化数字式电容测微仪[D].天津大学,2007.
[5] 张怀强,何为民.电阻%&&&&&%在线测验及LCD显现[J].今天电子,2008,(7):41-44.
[6] 兰羽,卢庆林.外表放大器在激光外差玻璃测厚体系中的运用[J].国外电子丈量技能,2012,31(3):79-82.
[7] 张培仁.根据C言语编程MCS-51单片机原理与运用[M].北京:清华大学出版社,2003.
