/2007/10/200710171782221340.html
/u/52/1177380466.doc
希望對妳有幫助~
還有:AT89C2051作為AT89C51的簡化版雖然去掉了P0、P2等埠，使I/O口減少了，但是卻增加了壹個電壓比較器，因此其功能在某些方面反而有所增強，如能用來處理模擬量、進行簡單的模數轉換等。本文利用這壹功能設計了壹個數字電容表，可測量容量小於2微法的電容器的容量，采用3位半數字顯示，最大顯示值為1999，讀數單位統壹采用毫微法（nf），量程分四檔，讀數分別乘以相應的倍率。
電路工作原理
本數字電容表以電容器的充電規律作為測量依據，測試原理見圖1。
圖1
電源電壓E+經電阻R給被測電容CX充電，CX兩端原電壓隨充電時間的增加而上升。當充電時間t等於RC時間常數τ時，CX兩端電壓約為電源電壓的63.2%，即0.632E+。數字電容表就是以該電壓作為測試基準電壓，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，設電阻R的阻值為1千歐，CX兩端電壓上升到0.632E+所需的時間為1毫秒，那麽由公式τ=RC可知CX的容量為1微法。
測量電路如圖2所示。
圖2
A為AT89C2051內部構造的電壓比較器，AT89C2051的P1.0和P1.1口除了作I/O口外，還有壹個功能是作為電壓比較器的輸入端，P1.0為同相輸入端，P1.1為反相輸入端，電壓比較器的比較結果存入P3.6口對應的寄存器，P3.6口在AT89C2051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0升到0.632E+的過程中，P3.6口輸出為0，當電池電壓CX兩端電壓壹旦超過0.632E+時，P3.6口輸出變為1。以P3.6口的輸出電平為依據，用AT89C2051內部的定時器T0對充電時間進行計數，再將計數結果顯示出來即得出測量結果。
整機電路見圖3。電路由單片機電路、電容充電測量電路和數碼顯示電路等部分組成。
圖3
AT89C2051內部的電壓比較器和電阻R2-R7等組成測量電路，其中R2-R5為量程電阻，由波段開關S1選擇使用，電壓比較器的基準電壓由5V電源電壓經R6、RP1、R7分壓後得到，調節RP1可調整基準電壓。當P1.2口在程序的控制下輸出高電平時，電容CX即開始充電。量程電阻R2-R5每檔以10倍遞減，故每文件顯示讀數以10倍遞增。由於單片機內部P1.2口的上拉電阻經實測約為200K，其輸出電平不能作為充電電壓用，故用R5兼作其上拉電阻，由於其他三個充電電阻和R5是串聯關系，因此R2、R3、R4應由標準值減去1K，分別為999K、99K、9K。由於999K和1M相對誤差較小，所以R2還是取1M。
數碼管DS1-DS4、電阻R8-R14等組成數碼顯示電路。本機采用動態掃描顯示的方式，用軟件對字形碼譯碼。P3.0-P3.5、P3.7口作數碼顯示七段筆劃字形碼的輸出，P1.3-P1.6口作四個數碼管的動態掃描位驅動碼輸出。這裏采用了***陰數碼管，由於AT89C2051的P1.3-P1.6口有25mA的下拉電流能力，所以不用三極管就能驅動數碼管。R8-R14為P3.0-P3.5、P3.7口的上拉電阻，用以驅動數碼管的各字段，當P3的某壹埠輸出低電平時其對應的字段筆劃不點亮，而當其輸出高電平時，則對應的上拉電阻即能點亮相應的字段筆劃。
軟件設計
程序使用C語言編寫，詳細源程序見本刊網站。
程序由主程序、定時中斷服務子程序等模塊組成。定時器T0作被測電容器充電時間的計數用。定時器T1用於定時中斷服務，定時時間為5ms，即5ms產生壹次中斷。數組BitTab[4] 用來存儲位驅動碼，DispTab[11] 用來存儲字形碼，數組DispBuf[4]的4個元素分別用來存儲從定時器T0讀出的數據的個、十百千位的4位數字。
程序顯示每壹位數碼的時間為5ms，因此顯示完整的4位數的周期為20ms（4次中斷）。每過240ms（48次中斷）刷新壹下資料，即每過240ms測壹下電容量，測量時間小於2ms，由於這壹時間小於中斷的時間5ms，因此在測量過程中不會出現中斷現象。測量電容時P1.2口輸出高電平，電容開始充電，與此同時定時器T0開始計數，當電容器充電達到基準電壓時，P3.6口輸出高電平，據此程序作出判斷停止T0的計數，並讀出數據送數碼管顯示。如果被測電容器的容量超出測試文件的量程，則計數值大於或等於2000，顯示結果為千位數顯示1，其他三位數不顯示，這和數字萬用表超過量程的顯示模式相同。這時可選擇大壹檔的量程進行測試。
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化3個機器周期，這會使顯示值增加3，因此在程序中對此誤差進行了修正，對計數值減去了3。
字形碼的輸出用了P3口的P3.0-P3.5、P3.7，P3.6為空，P3口輸出的數據通過數組DispTab[11]獲得。
數據位 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 字形碼
筆段位 A 空 B C D E F G
數
字 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0xfe
1 0 1 1 1 0 0 0 0 0x70
2 1 1 1 0 1 1 0 1 0xed
3 1 1 1 1 1 0 0 1 0xf9
4 0 1 1 1 0 0 1 1 0x73
5 1 1 0 1 1 0 1 1 0xdb
6 1 1 0 1 1 1 1 1 0xdf
7 1 1 1 1 0 0 0 0 0xf0
8 1 1 1 1 1 1 1 1 0xff
9 1 1 1 1 1 0 1 1 0xfb
不顯示 0 1 0 0 0 0 0 0 0x40
數據位和字形的對應關系如上表所示，因為數碼管為***陰型，所以相應的輸出位為1時筆段亮。
安裝與調試
印刷電路板圖見圖4，制作雙面板有困難時也可用萬能印刷電路板制作。IC1
圖4
用AT89C2051單片機集成電路，X1用12MHz的石英晶體，S1選用1×4的波段開關，DS1-DS4選用***陰LED數碼管。其余元器件的參數見圖3。
安裝前先將C語言源程序用KEIL 51編譯成目標文件即HEX文件，再用編程器將HEX檔寫入AT89C2051芯片。C語言源程序和HEX文件下點擊下面連接下載。
C文件
#include <reg51.h>
unsigned char j,n,t,DispBuf[4];
unsigned int cap;
unsigned char code
BitTab[4]={0xbf,0xdf,0xef,0xf7};//位驅動碼
unsigned char code
DispTab[11]={0xfe,0x70,0xed,0xf9,0x73,0xdb,0xdf,0xf0,0xff,0xfb,0x40};//字形碼
sbit P1_2=P1^2;
sbit P3_6=P3^6;
main() //主程序
{ TMOD=0x11;//定時器T0、T1均工作於定時方式1
TH1=0xec;
TL1=0x78;//T1定時時間為5ms
IE=0X88; //開中斷
TR1=1; //開定時器T1
for(;;) //無限循環，定時中斷返回點
;
}
Timer1() interrupt 3//定時中斷服務程序
{ TH1=0xec;
TL1=0x78;
t=BitTab[j];//取位值
P1=P1|0x78;//P1.3-P1.6送1
P1=P1&t; //P1.3-P1.6輸出取出的位值
t=DispBuf[j];//取出待顯示的數
t=DispTab[t];//取字形碼
P3=t; //字型碼由P3輸出顯示
j++; //j作為數碼管的計數器,取值0-3,顯示程序通過它確認顯示哪個數碼管
if(j==4)
j=0;
n++;
if(n==48)//每過48個中斷測壹次電容量
{
n=0;
TH0=0;
TL0=0;
P1_2=1;//電容開始充電
TR0=1; //開定時器T0
for(;P3_6==0;)//判斷充電電壓達到參考電壓否
;
TR0=0;//充電電壓達到參考電壓,關定時器T0
P1_2=0;
cap=TL0|(TH0<<8);//取定時器T0中的數值
cap=cap-3;//修正誤差
if(cap>=2000)
{
DispBuf[3]=10;
DispBuf[2]=10;
DispBuf[1]=10;
DispBuf[0]=1; //超量程,最高位顯示1,其余各位不顯示(滅)
}
if(cap<2000) //不超量程,取各位數值
{
DispBuf[3]=cap%10;//取個位數
cap=cap/10;
DispBuf[2]=cap%10;//取十位數
cap=cap/10;
DispBuf[1]=cap%10;//取百位數
DispBuf[0]=cap/10;//取千位數
}
}
}
1164636437.c
HEX文件
:0F016A00BFDFEFF7FE70EDF973DBDFF0FFFB4057
:10000300758911758DEC758B7875A888D28E80FEF5
:03001B0002001EC2
:10001E00C0E0C0F0C083C082C0D075D000C000C0A8
:10002E0004C005C006C007758DEC758B78E50E9083
:10003E00016A93F510439078E51052907408250EDE
:10004E00F8E6F51090016E93F510F5B0050EE50E7D
:10005E00B40403750E00050FE50F64306003020152
:10006E0000F50FF58CF58AD292D28C30B6FDC28C8B
:10007E00C292AF8CEFAD8AF50CEDF50D24FDF50DAA
:10008E0074FF350CF50CC3E50D94D0E50C940740C8
:10009E000C750B0A750A0A75090A750801C3E50D78
:1000AE0094D0E50C9407504AAE0CAF0D7C007D0A3F
:1000BE001201158D0BAE0CAF0D7C007D0A120115D1
:1000CE008E0C8F0D7C007D0A1201158D0AAE0CAFC1
:1000DE000D7C007D0A1201158E0C8F0D7C007D0AA1
:1000EE001201158D09AE0CAF0D7C007D0A120115A3
:1000FE008F08D007D006D005D004D000D0D0D08243
:07010E00D083D0F0D0E032F5
:0300000002017981
:0C017900787FE4F6D8FD758110020003C9
:10011500BC000BBE0029EF8DF084FFADF022E4CCCE
:10012500F875F008EF2FFFEE33FEEC33FCEE9DEC97
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:10014500F8F5F0EE8420D21CFEADF075F008EF2F27
:10015500FFED33FD4007985006D5F0F222C398FD18
:050165000FD5F0EA22B5
:00000001FF
1164636633.hex
安裝後的調試工作主要是通過對RP1的調節來調整基準電壓，最好是通過對壹個精度比較高的電容器的測量進行調節，而不是直接測量基準電壓。具體方法是選壹個經確認容量比較準確的電容器，如壹只15nf的電容器，將S1置於20nf檔，調節RP1使測量顯示值為1500。選擇的電容器容量至少要大於相應量程的壹半，最好是接近滿量程，這樣才能使調節比較準確。該檔調試好後其他各檔也就相應的調好了，如果發現某檔精度有問題可改變其相應的充電電阻阻值進行調整。
在使用過程中，當S1置於2nf檔時，在沒有放入測試電容器時有10pf左右的顯示值為正常現象，因為這是電壓比較器的輸入電容和電路的分布電容，只要在測量讀數時減去這壹數值即可。因此在調試時也不要選擇該檔，以免分布電容影響調試的準確性。
文章怎麽樣，發表壹下妳的高論，願與妳交流。我正在做全自動量程的電容表，硬件和思路已經有了，就等軟件調試了，到時多提意見呦！