基于單片機(jī)的電容測(cè)試儀論文(編輯修改稿)
2025-02-14 14:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。其引腳圖34所示。圖34 LM339引腳圖 電容測(cè)量電路原理圖如圖35為電容測(cè)量電路，電路有自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路和電壓比較電路組成。圖35 電容測(cè)量電路原理圖 顯示電路設(shè)計(jì)液晶屏根據(jù)顯示內(nèi)容可以分為字符型液晶，圖形液晶；根據(jù)顯示容量又可以分為單行16字，2行16字，兩行20字等等。本設(shè)計(jì)選用的是2行16字的字符型液晶模塊的使用方法。這是一種通用模塊，LCD1602液晶外觀如圖36所示。LCD1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 位數(shù)多，可顯示32位，32個(gè)數(shù)碼管體積相當(dāng)龐大了。(2) 顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫字母。(3) 程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來刷新顯示，而1602自動(dòng)完成此功能。圖36 LCD1602液晶外觀圖1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，引腳圖如圖37所示，其中：（模塊背面有標(biāo)注）第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)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(duì)比度（建議接地，弄不好有的模塊會(huì)不顯示）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳（有的用來接背光）圖37 LCD1602液晶引腳圖系統(tǒng)顯示電路如圖38 所示。圖38 系統(tǒng)顯示電路 按鍵電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)按鍵采用獨(dú)立按鍵，具有電路簡(jiǎn)單，軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等有點(diǎn)。利用74LS573鎖存器所存鍵值，供單片機(jī)掃描按鍵。系統(tǒng)共有四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別為“設(shè)置鍵”、“量程增大鍵”、“量程減小鍵”、“確認(rèn)鍵”，當(dāng)選用手動(dòng)切換量程時(shí)用按鍵選擇，需要設(shè)置時(shí)首先按下“設(shè)置鍵”，然后按增大或減小量程鍵，調(diào)整適當(dāng)后按“確認(rèn)鍵”。系統(tǒng)按鍵電路如圖39所示。圖39 系統(tǒng)鍵盤電路 電源電路設(shè)計(jì)電源電路采用經(jīng)典穩(wěn)壓電源電路[9]。采用市電220V經(jīng)變壓器變?yōu)?V交流電壓，經(jīng)過橋式整流，電容濾波，通過三端穩(wěn)壓芯片7805穩(wěn)壓后再通過電容濾波后輸出+5V的系統(tǒng)電路所用電源。7805是三端集成穩(wěn)壓電路器件，其內(nèi)具有過流和過熱保護(hù)功能，即使過負(fù)載時(shí)穩(wěn)壓器也不會(huì)遭到損壞，一方面限制輸出電流，使其不會(huì)過大，過熱時(shí)切斷輸出，使內(nèi)部電流不致過大。7805的三端分別為輸入Vin、輸出端Vo和公共端COM，使用時(shí)公共端COM通常接地。內(nèi)部等效電路由調(diào)整管、控制電路、誤差放大器、保護(hù)電路等組成。原理圖如圖310所示。圖310 電源電路原理圖4 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件部分有主程序、系統(tǒng)初始化子程序、電容測(cè)量子程序、中斷處理子程序等組成。系統(tǒng)程序采用計(jì)數(shù)器0作為計(jì)數(shù)器使用，采用外部中斷INT0作為中斷端口，采集外部中斷信號(hào)。本系統(tǒng)程序采用C語言編寫[10]，C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。 主程序設(shè)計(jì)主程序采用調(diào)用形式，當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)外部鍵盤命令，根據(jù)指令執(zhí)行某個(gè)功能，當(dāng)執(zhí)行某一個(gè)功能時(shí)，調(diào)用子程序完成一定的功能。當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，初始化完成后，由鍵盤來設(shè)置，系統(tǒng)根據(jù)外部鍵盤選擇，完成一定的功能。當(dāng)執(zhí)行某個(gè)功能的時(shí)候，根據(jù)程序的指令調(diào)用完成各個(gè)功能的子程序。當(dāng)完成一系列要求的任務(wù)后程序結(jié)束，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。主程序流程圖如圖41所示。圖41 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì)子程序包括中斷處理子程序，設(shè)置子程序，電容測(cè)量子程序，顯示子程序。中斷處理子程序用來處理外部鍵盤輸入的中斷指令，送給單片機(jī)來執(zhí)行子程序完成要實(shí)現(xiàn)的功能；設(shè)置子程序是用來通過鍵盤中斷來設(shè)置系統(tǒng)要完成的功能，其中要設(shè)置手動(dòng)測(cè)量電容或自動(dòng)測(cè)量，手動(dòng)測(cè)量時(shí)要選擇的檔位，還有其他設(shè)置等；電容測(cè)量子程序用來處理計(jì)數(shù)器記錄的電容充電時(shí)間，把時(shí)間轉(zhuǎn)化成電容的數(shù)值，通過硬件和軟件來修正電容的數(shù)值，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。子程序流程圖如圖42，43，44所示。 圖42 設(shè)置子程序流程圖 圖43 中斷子程序流程圖 圖44 電容測(cè)量子程序流程圖設(shè)置子程序主要完成都個(gè)子程序參數(shù)的設(shè)置，在此判斷量程轉(zhuǎn)換的方式是手動(dòng)還是自動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)換方式是手動(dòng)式，設(shè)置手動(dòng)調(diào)整后的量程。然后進(jìn)入測(cè)量子程序和現(xiàn)實(shí)子程序。中斷子程序當(dāng)電容充電完成后產(chǎn)生中斷后計(jì)算電容量并送顯示。5 總結(jié)經(jīng)過電容測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的了解了單片機(jī)的功能及應(yīng)用，對(duì)電容量的測(cè)量有了深入的了解。在老師的指導(dǎo)下完成了電容測(cè)試儀的方案設(shè)計(jì)，選擇合適的測(cè)量電路和芯片，并根據(jù)需要設(shè)計(jì)了單片機(jī)主控電路、電容測(cè)量電路以及顯示按鍵電路。系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心控制器，利用電容充放電原理通過單片機(jī)的定時(shí)器測(cè)量電容充電到一定電壓時(shí)所用的時(shí)間，用電壓比較器(LM339)來檢測(cè)電容充電的終止，計(jì)算電容值，并以數(shù)字形式顯示出來，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。 附 錄(1) 整機(jī)系統(tǒng)總圖(2) 部分原代碼
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