基于51單片機(jī)的數(shù)字電容測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-文庫(kù)吧資料
2025-07-04 00:16本頁(yè)面
【正文】 A = 1。 ET0 = 1。 TL0 = 0x00。 // 量程指示燈函數(shù)void init_timer0() // 定時(shí)器0 初始化 { TMOD = 0x09。 // 數(shù)據(jù)處理函數(shù)void keyscan()。unsigned char zimu5[] = range is lower 。unsigned char zimu3[] = please press key。 // 存放電容值的各個(gè)位 unsigned char zimu1[] = range is higher。 // 表示不同的檔位unsigned char flag。 // 存放電容值unsigned char need。 // 用于獲取定時(shí)器的數(shù)值float ftemp。sbit led4 = P2^6。 // 量程提示燈sbit led2 = P2^4。sbit key4 = P0^6。 // 獨(dú)立按鍵部分，用于用戶(hù)選擇量程sbit key2 = P0^4。 sbit con3 = P0^2。sbit con1 = P0^0。 計(jì)時(shí)器0的開(kāi)與斷sbit tr = P3^7。}(e)：include include include sbit vo = P3^2。 } mda = mda 1。 0x01 == 1) { enddat = enddat | 0x01。i++) { enddat = enddat 1。 for(i=0。 unsigned char i。)。i++) { LCD_write_Data(39。 for(i=0。 p++。\039。 lcd_pos(0x00)。 p++。\039。 }void dispchar2(unsigned char *p) // 第二行顯示需要顯示的提示字符串{ lcd_pos(0x40)。f39。 } lcd_pos(0x4c)。) { LCD_write_Data(*p)。 while(*p != 39。 p++。039。i++) { if(4==i) { LCD_write_Data(0x2e)。 for(i=0。} void disp(unsigned char *p) // 第二行顯示數(shù)據(jù){ unsigned char i。 LCD_write_(0x0c)。 // 顯示清屏 LCD_write_(0x06)。 LCD_write_(0x08)。 delay_ms(5)。 delay_ms(5)。 // 顯示模式設(shè)置 delay_ms(5)。 EN_CLR。 P1 = Data。 EN_SET。 } void LCD_write_Data(unsigned char Data) { RS_SET。 delay_us(5)。 = pro_data()。 RW_CLR。void dispchar3(unsigned char *p)。void dispchar1(unsigned char *p)。 void lcd_pos(unsigned char pos)。void LCD_write_Data(unsigned char Data)。define RS_CLR RS=0 define RS_SET RS=1define RW_CLR RW=0 define RW_SET RW=1 define EN_CLR EN=0define EN_SET EN=1unsigned char pro_data(unsigned char mda)。 //定義端口 sbit RW = P2^1。i++) { 。t) { for(i=0。 for(。i++) { 。t) { for(i=0。 for(。void delay_ms(uint t)。在思想上，更加明白的堅(jiān)持不懈的重要性，學(xué)習(xí)探索的重要性，實(shí)踐動(dòng)手的重要性。通過(guò)這次設(shè)計(jì)也收獲了很多，知識(shí)層面上，學(xué)得了很多新知識(shí)，解決問(wèn)題的新方法。才得以解決這一系列問(wèn)題?？墒?，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中，沒(méi)有意識(shí)到繼電器的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，就直接將他接于單片機(jī)的P0口，板子做出來(lái)之后，才發(fā)現(xiàn)無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器，使繼電器吸合。而這種芯片，也是通過(guò)查閱很久的資料才查到的，從CD4052到繼電器也走了不少?gòu)澛?，最后?quán)衡各個(gè)方面，選擇了易于控制的內(nèi)阻很低的繼電器。一路下來(lái)還是比較坎坷，從原理到實(shí)物，從調(diào)試到調(diào)試成功，遇到了很多問(wèn)題，在硬件的原理圖設(shè)計(jì)中，遇到了一個(gè)當(dāng)時(shí)覺(jué)得非常困難的問(wèn)題，就是如何實(shí)現(xiàn)量程的選擇，首先想到的就是用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，由用戶(hù)根據(jù)不同的選擇撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，這樣雖然很容易的選擇了不同的電阻，但是，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)之后如何讓單片機(jī)知道呢？因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)知道你選擇了何種量程的電阻，才有法作相應(yīng)的處理，于是想到在用一個(gè)按鍵來(lái)通知單片機(jī)，可是，這樣的話，用戶(hù)測(cè)量一次電容，將會(huì)按3次按鍵，這樣無(wú)疑增加了操作的繁瑣度。非線性誤差是由器件的非線性特性產(chǎn)生的, 可通過(guò)硬件參數(shù)修正和軟件算法補(bǔ)償來(lái)減小。如采用12M 的晶振, 可獲得1MHz 的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)脈沖, 量化產(chǎn)生的最大誤差為1 微秒。因此有:系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自單片機(jī)內(nèi)核時(shí)鐘, 由片外的高精度晶振與片內(nèi)電路自激振蕩產(chǎn)生,頻率非常穩(wěn)定, 可以忽略其頻偏對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 誤差分析由于產(chǎn)生的6%左右的誤差，在這里簡(jiǎn)要分析一下誤差產(chǎn)生的原因。測(cè)量結(jié)果由液晶直觀顯示。比較結(jié)果如表31。圖214 100nf的電容實(shí)物圖215 100nf電容正常測(cè)試圖216 量程錯(cuò)誤情況下的測(cè)試 ，測(cè)試結(jié)果如圖218所示。測(cè)試結(jié)果如圖215所示。測(cè)試標(biāo)稱(chēng)值為104的電容，即測(cè)量電容值為100nf的電容。3系統(tǒng)測(cè)試由于該作品需實(shí)現(xiàn)的功能僅為測(cè)電容，在此不列出其他的測(cè)試。表21 R值與量程范圍的關(guān)系R值（歐姆）理論量程范圍選擇的范圍10M9pF ~ 5. 9nF10pF ~ 5nF100K900pF ~ 590nF5nF ~ 500nF1K90nF ~ 59uF0. 5uF ~ 50uF100900nF ~ 590uFF 50uF ~ 500uF altium designer 原理圖設(shè)計(jì)及PCB制作 原理圖設(shè)計(jì)圖211 原理圖設(shè)計(jì) PCB制作圖212 PCB設(shè)計(jì)在此并沒(méi)有布雙層板，紅色的線僅僅只是為了標(biāo)志出跳線。理論計(jì)算的電阻R 阻值、理論量程范圍以及系統(tǒng)選擇的量程范圍如表21 所示。當(dāng)TW 100 微秒以上時(shí), 可忽略量化誤差的影響。系統(tǒng)采用單片機(jī)片內(nèi)16 位的定時(shí)器測(cè)量TW 的寬度, 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)脈沖的周期為1 微秒時(shí), 為確保計(jì)數(shù)器不發(fā)生溢出, 要求TW 65 毫秒?？傮w程序較長(zhǎng)，但并不復(fù)雜，可根據(jù)需要重點(diǎn)看主函數(shù)，與硬件電路結(jié)合起來(lái)，注重程序后緊跟的注釋?zhuān)斫馄饋?lái)是比較容易的，在此就不再一一詳細(xì)分析。方便調(diào)試與理解。由于該程序并未涉及到底層的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，因此選擇方便快捷的C語(yǔ)言編程。圖210 lcd顯示電路至此，整個(gè)電容測(cè)量?jī)x的硬件設(shè)計(jì)部分就設(shè)計(jì)好了，接下來(lái)，需要的就是與之相匹配的軟件支持了。如圖29所示。具體電路如圖28所示，利用繼電器時(shí)需特別注意，由于單片機(jī)輸出電流是很小的，不足以驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，因此要加驅(qū)動(dòng)電路，在這里，選擇ULN2003芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。 D2用于超量程提示，D6用于電源提示。鍵盤(pán)分為獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)，這里只需要實(shí)現(xiàn)量程的選擇，共四個(gè)量程，故無(wú)需矩陣鍵盤(pán)，4個(gè)獨(dú)立按鍵就完全夠用了。而利用中斷，可以直接在中斷函數(shù)中產(chǎn)生一個(gè)固定時(shí)間的低脈沖，保證了測(cè)量條件，避免發(fā)生錯(cuò)誤。從而將電容容量轉(zhuǎn)為脈沖寬度。同時(shí)，為使P0口正常工作，并增加其帶負(fù)載能力，P0口需接了上拉電阻（在圖中未畫(huà)出）。 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)為使單片機(jī)正常工作，除電源供電部分外，還需提供晶振電路和復(fù)位電路。圖22 工作時(shí)序圖根據(jù)RC 暫態(tài)電路理論可知, TW 的時(shí)間寬度計(jì)算公式
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