2020年09月15日 | 51单片机电容测量电路+程序设计

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基于AT89C51单片机和555芯片构成的多谐振荡电路设计一电容测量电路，这种测量方法主要是通过一块555芯片来测量电容大小。让555芯片工作在直接反馈无稳态的状态下，555芯片输出一定频率的方波，其频率的大小跟被测量的电容之间的关系是：f=0.772/(R*Cx) ，固定R的大小，其公式就可以写为：f=k/Cx，只要能够测量出555芯片输出的频率，就可以计算出测量的电容。计算频率的方法可以利用单片机的计数器T0和中断INT0配合使用来进行测量。

1.3.1 系统硬件电路设计

该电路主要由单片机AT89C51、按键、继电器、74HC08、LCD16028、555芯片等构成，整体设计电路如图1-7所示。

图1-7

555模块简介

NE555管脚功能介绍：

1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。

当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；

2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入　电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。

4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。

555集成电路的框图及工作原理：

555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体，如图1所示。

555振荡器电路(无稳电路)：

由555定时器构成的多谐振荡器如图9(a)所示，其工作波形见图9(b)。

接通电源后，电源VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器输出Vo=1，放电管截止。当Uc充电到≥2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端(DIS)接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。当Uc下降到≤1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端(DIS)不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。脉冲宽度TL≈0.7R2C，由电容C放电时间决定；TH=0.7(R1+R2)C，由电容C充电时间决定，脉冲周期T≈TH+TL。

1.3.2系统软件设计

系统主程序设计流程如图3-4所示，主要完成定时器的初始化，启动555芯片工作，等待中断，若有中断，则计算电容大小，显示电容大小，然后等待下一次中断。

proteus仿真

载入hex文件，如图1-8

图1-8

可以改变单刀双掷开关SW1，切换被测量的电容。LCD1602上即可显示被测电容的值，仿真时会有误差。

程序清单如下：

用keil c编译

本工程包含一个文件

电容测量.c

/******************************文件Main.c 如下****************************/

//编译环境 ：keil c51

//mpu型号：stc89c52rc

//晶振频率：12M

//操作系统：win x

/*************************************************************************/

#include "reg51.h"

#include"intrins.h"                                                                                                                              //库函数

#define DATA P0

sbit RW=P2^1;                                                                                                                                            //1602写数据

sbit RS=P2^0;                                                                                                                                            //1602写地址

sbit EN=P2^2;                                                                                                                                             //1602工作使能

sbit b_test=P3^7;                                                                                                                                 //控制小灯的亮灭

sbit _reset=P3^5;                                                                                                                                 //555时基芯片工作控制信号

unsigned int T_flag,N,C,i,Dis1,Dis0;

unsigned int b[6]={0X13,0X0D,0X00,0X00,0X40,0X16};                          //显示C=00pF

/*******************************延时1ms*********************************/

void Delay1ms(unsigned int mm)

{unsigned int i;

for(mm;mm>0;mm--)

   for(i=100;i>0;i--);

}

/********************************检查忙否********************************/

void Checkstates()

{

unsigned char dat;

RS=0;

RW=1;

do{EN=1;                                                                                                                                                          //下降沿

   _nop_();                                                                                                                                                          //保持一定间隔

              _nop_();

    dat=DATA;

    _nop_();

              _nop_();

    EN=0;

}while((dat&0x80)==1);

}

/*******************************LCD写命令函数****************************/

void wcomd(unsigned char cmd)

{

Checkstates();

RS=0;

RW=0;

DATA=cmd;

EN=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

EN=0;

}

/******************************LCD写数据函数*******************************/

void wdata(unsigned char dat)

{

Checkstates();

RS=1;

RW=0;

DATA=dat;

EN=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

EN=0;

}

/********************************初始化***********************************/

void LCDINIT()

{

Delay1ms(15);

wcomd(0x38);                                                                                                                              //功能设置

Delay1ms(5);

wcomd(0x38);                                                                                                                              //功能设置

Delay1ms(5);

wcomd(0x01);                                                                                                                              //清屏

Delay1ms(5);

wcomd(0x08);                                                                                                                              //关显示

Delay1ms(5);

wcomd(0x0c);                                                                                                                              //开显示，不开光标

}

/********************************显示函数********************************/

void Display(void) //显示函数

{

unsigned char i,j;

unsigned char a[12]={0X4D,0X45,0X41,0X53,0X55,0X52,0X45,0X4D,0X45,0X4E,0X54,0X53};//显示measurements

LCDINIT();

for(i=0;i<12;i++)                                                                                                                              //写显示第一行