單片機(jī)測電容課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　摘要：本設(shè)計(jì)使用兩個(gè)555定時(shí)器，其中一個(gè)555定時(shí)器搭建為多諧振蕩器，通過電容充放電產(chǎn)生固定周期脈波，作為計(jì)波數(shù)；同時(shí)另一個(gè)555定時(shí)器搭建成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，多諧輸出作為單穩(wěn)輸出，輸出外加反鎖作為控制脈波；在固定周期內(nèi)采用74290對計(jì)數(shù)波計(jì)數(shù)，并使用74273鎖存數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)在led上顯示出來，采用直流穩(wěn)壓為系統(tǒng)提供+5和+12的電壓。</p><p>　　設(shè)計(jì)中使用開關(guān)轉(zhuǎn)換來達(dá)到兩個(gè)

2、大量程電容，能夠測量1nF~的電容值；并且系統(tǒng)具有單位功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：555定時(shí)器，多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，，鎖存器</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、概述3</b></p><p><b>　　1.意義：3</b&g

3、t;</p><p>　　2.系統(tǒng)主要功能4</p><p>　　二、硬件電路設(shè)計(jì)及描述4</p><p>　　1.方案及設(shè)計(jì)思想：4</p><p>　　2. 電路原理圖6</p><p><b>　　3.芯片資料：8</b></p><p><b>

4、　　4.元件清單：9</b></p><p>　　三、軟件設(shè)計(jì)流程及描述10</p><p>　　1.模塊層次結(jié)構(gòu)圖10</p><p>　　2、程序流程圖11</p><p>　　3、源程序代碼11</p><p><b>　　四．總結(jié)18</b></p>

5、<p><b>　　概述</b></p><p><b>　　1.意義：</b></p><p>　　電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容的基本工作原理就是充電放電，當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用。另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡單，主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成，所以電容類型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的。電容的用途非常多，主要

6、有如下幾種：1．隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。2．旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。3．耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?．濾波：這個(gè)對DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。5．溫度補(bǔ)償：針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。6．計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。7．調(diào)諧：

7、對與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。8．整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。9．儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。（如今某些電容的儲(chǔ)能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn)，一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。 </p><p><b>　　系統(tǒng)主要功能</b></p><p>　　通過555定時(shí)器芯

8、片的特點(diǎn)，把電容大小轉(zhuǎn)換成555輸出頻率大小，用單片機(jī)對其頻率進(jìn)行測量，這樣就可以得到電容相對大小的一個(gè)數(shù)值，調(diào)節(jié)某些電阻的參數(shù)，改動(dòng)單片機(jī)中程序的計(jì)算公式，就可以簡單的得到電容的值。</p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)及描述</b></p><p><b>　　方案及設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　設(shè)計(jì)要求：

9、數(shù)字電容測量儀</p><p>　　1要求測量范圍是100pf到5uf</p><p><b>　　1.1方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　基于AT89C51單片機(jī)的多諧振蕩電路電容測量</p><p>　　主要原理是通過5

10、55芯片來測電容，讓555定時(shí)器在直接反饋無穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，555芯片輸出一定頻率一定頻率的方波，其頻率的大小跟被測電容之間的關(guān)系是：f=0.722/(R*Cx)，固定一定的R的大小，就可以確定可測量C的一定范圍，其公式經(jīng)查詢，為f=K/Cx，因此測出f即可。</p><p>　　在單片機(jī)中，我們使用單片機(jī)T0中斷端口和中斷INT0配合測量。方法相當(dāng)簡單。</p><p><b>

11、　　原理如圖</b></p><p><b>　　總原理圖：</b></p><p><b>　　555定時(shí)器部分</b></p><p><b>　　AT89C51部分</b></p><p><b>　　晶振部分</b></p>

12、<p><b>　　復(fù)位電路</b></p><p><b>　　顯示電路：</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p><b>　　1.9液晶模塊簡介</b></p><p>　　LM016L的結(jié)構(gòu)及功能：<

13、/p><p>　　LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于

14、寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系，可以查看參考文獻(xiàn)（30）中的表4.CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量

15、僅64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入A</p><p>　　圖4-3 1601引腳圖 </p><p>　　LM016L引腳介紹：</p><p>　　Vss（1腳）：一般接地。</p><p>　　Vdd（2腳）：接電

16、源。</p><p>　　Vee（3腳）：液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）。</p><p>　　RS（4腳）：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　R/W（5腳）：R/W為讀寫信號線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，

17、低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。</p><p>　　E（6腳）：E(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。</p><p>　　DB0（7腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。</p><p>　　DB1（8腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位。</p><p>　　DB2（9腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。<

18、;/p><p>　　DB3（10腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位。</p><p>　　DB4（11腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。</p><p>　　DB5（12腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位。</p><p>　　DB6（13腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。</p><p>　　DB7（

19、14腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flang）。</p><p>　　寄存器選擇控制如表4-1。</p><p>　　表4-1寄存器選擇控制</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)流程及描述</b></p><p>　　3.1 模塊層次結(jié)構(gòu)圖</p><p>

20、　　#include<reg52.h> </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit EN=P2^2; //定義引腳</p><p>　　sbit RS=P2^0;</p>

21、;<p>　　sbit RW=P2^1;</p><p>　　sbit BUSY=P0^7;</p><p>　　sbit SOUT = P3^5;</p><p>　　sbit FW1=P1^5;</p><p>　　sbit FW2=P1^6;</p><p>　　sbit FW3

22、=P1^7;</p><p>　　int CountFlag=-1,ShowResultFlag=0,FWFlag=0;</p><p>　　long int N=1,maxnum=650000; </p><p>　　//系統(tǒng)端口操作函數(shù)</p><p>　　void Delay(uint o)</p><p>&l

23、t;b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i = 0; i < o; i++)for(j = 0; j < 100; j++); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

24、WaitCheck() // 等待空閑</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　do{</b></p><p><b>　　P0=0xFF;</b></p><p>　　RS=0;//選擇指令寄存器 </p><p&g

25、t;　　RW=1;//讀 rs rw 值為01時(shí),忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出</p><p>　　EN=0;//E=0,禁止讀寫</p><p>　　Delay(1);//等待，液晶顯示器處理數(shù)據(jù)</p><p>　　EN=1;//E=1,允許讀寫</p><p>　　}while(BUSY==1);//判斷是否為空閑，1為忙，0為空閑</

26、p><p><b>　　}</b></p><p>　　void WriteCom(uchar com)//給P0寫指令</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p><b>　　RS=

27、0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p>　　WaitCheck();</p><p><b>　　EN=1;</b></p><p><b>　　

28、}</b></p><p>　　void ShowChar(uchar c)//輸入16進(jìn)制數(shù)字碼顯示char</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=c;</b></p><p><b>　　RS=1;</b></p>

29、<p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p>　　WaitCheck();</p><p><b>　　EN=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

30、<p><b>　　//設(shè)置命令</b></p><p>　　void SetLinePos(uchar line,uchar pos)//設(shè)置光標(biāo)位置</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(line==1)WriteCom(0x80|pos);</p><p&

31、gt;　　else WriteCom(0xC0|pos);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void SetCursorStyle(uchar style)//0光標(biāo)左移1光標(biāo)右移</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(style)Writ

32、eCom(0x04);//光標(biāo)左移</p><p>　　else WriteCom(0x06);//光標(biāo)右移</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//圖像命令</b></p><p>　　void Cls()//清屏光標(biāo)復(fù)位指令</p><p&

33、gt;<b>　　{</b></p><p>　　WriteCom(0x01);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ShowCursor(uchar i)//1顯示不閃爍的光標(biāo) 0禁用光標(biāo)</p><p><b>　　{</b></p&

34、gt;<p>　　if(i)WriteCom(0x14);</p><p>　　else WriteCom(0x12);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ShowStr(uchar *c)</p><p><b>　　{</b></p>

35、<p>　　while((*c)!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ShowChar(*c);</p><p><b>　　c++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

36、;b>　　}</b></p><p>　　void ShowBitNum(uchar num)//顯示單個(gè)正數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ShowChar(0x30+num);</p><p><b>　　}</b></p><

37、p>　　int ShowNumber(long int number)//顯示指定數(shù)字//返回0正常 1表示溢出</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar idnumbuf[10]={0};//1為負(fù)數(shù),最大10位整數(shù)</p><p>　　int bitbuf;</p><p>　　i

38、f(number==0)ShowBitNum(0);</p><p><b>　　//顯示正數(shù)</b></p><p><b>　　//10位賦值</b></p><p>　　for(bitbuf=0;number;bitbuf++)</p><p><b>　　{</b>&l

39、t;/p><p>　　idnumbuf[bitbuf]=number%10;</p><p>　　number/=10;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(bitbuf--;bitbuf>=0;bitbuf--)</p><p><b>　　{<

40、/b></p><p>　　ShowBitNum(idnumbuf[bitbuf]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

41、id CapOperate() interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ShowResultFlag==0)CountFlag*=-1;</p><p>　　if(CountFlag==1&&ShowResultFlag==0)</p><p><b

42、>　　{</b></p><p>　　TR0=1;//Start Timer</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(CountFlag==-1&&ShowResultFlag==0)</p><p><b>　　{</b></p&g

43、t;<p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　EX0=0;//close interrupt</p><p>　　SOUT=0;//Stop Sending Single</p><p>　　N=TH0*256+TL0;</p><p><b>　　TH0=0;</b&g

44、t;</p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　ShowResultFlag=1;</p><p>　　FW1=FW2=FW3=0;</p><p><b>　　FWFlag=0;</b></p><p><b>　　}</b&g

45、t;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Init() //初始化</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EN=1;//使能信號為高電平</p><p>　　WriteCom(0x38); //顯示模式設(shè)置<

46、;/p><p>　　WriteCom(0x0e); //顯示開，光標(biāo)開，不閃爍</p><p>　　WriteCom(0x06); //光標(biāo)右移 文字移動(dòng)無效</p><p>　　WriteCom(0x80); //設(shè)置訪問地址</p><p><b>　　//創(chuàng)建定時(shí)器</b></p><p>　

47、　IE=0x81;//打開全部中斷控制開啟外部中斷允許</p><p>　　TMOD=0x09;//T0為16位工作方式09</p><p>　　IT0=1; //外部中斷觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)</p><p><b>　　TH0=0x00;</b></p><p><b>　　TL0=0x00;</

48、b></p><p><b>　　SOUT=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void FindSwitch()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　FW1=FW2=FW3=1;<

49、;/p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p>　　if(FW1==0)FWFlag=1;</p><p>　　else if(FW2==0)FWFlag=2;</p><p>　　else if(FW3==0)FWFlag=3;</p><p><b>　　

50、}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{

51、</b></p><p>　　FindSwitch();//查詢是否允許測量</p><p>　　while(FWFlag)//Key Press</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SOUT=1;//start 555 sending single</p><p&

52、gt;　　EX0=1;//Start interrupt 0</p><p>　　FindSwitch();//查詢哪個(gè)量程開關(guān)</p><p>　　while(SOUT)//超出等待時(shí)間 中斷信號沒來就不進(jìn)入循環(huán)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　maxnum--;</

53、b></p><p>　　if(maxnum<=0) SOUT=0;</p><p>　　if(N<1000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SetLinePos(2,0);</p><p>　　ShowStr("Error..Check!

54、");</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(N>1500000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SetLinePos(2,0);</p><p>　　ShowStr("CapNum

55、TooBig!");</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else //if(N>500)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　//N=N/2;</b></p><p>　　SetL

56、inePos(1,0);</p><p>　　//ShowNumber(N);</p><p><b>　　///*</b></p><p>　　ShowNumber(N/10);</p><p>　　ShowStr(" ");</p><p>　　ShowNumb

57、er(N%10);</p><p>　　if(FWFlag==1)ShowStr("00pf");</p><p>　　else if(FWFlag==2)ShowStr("0pf ");</p><p>　　else if(FWFlag==3)ShowStr("pf ");</p>

58、<p>　　else if(FWFlag==0)ShowStr("-ERR");</p><p>　　SetLinePos(2,0);</p><p>　　ShowStr("Show Cap Num:");</p><p><b>　　//*/</b></p><p>

59、;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><