【正文】 試儀器市場仍然對我國有很大的影響。在這樣信息化的推動下，全世界的測試儀器市場將繼續(xù)保持很好的勢頭，電子測量技術(shù)的前景依然會很樂觀。計算頻率，是通過51單片機的定時/計數(shù)器T0和T1來計算的，把高低電平矩形波送給單片機，設(shè)時一定的時間。2總體方案設(shè)計 總體方案的選擇基于單片機的RC檢測儀，是指以單片機為核心，實現(xiàn)對電阻和電容的值的測量。伏安法又稱為電壓電流法，該方法是利用電壓表和電流表分別測出元件的電壓值和電流值，從而計算出元器件的值?？上攵?，這樣的測量方法，誤差肯定比較大，而且測量也不方便，受到的限制比較多，但是，也有它的好處，那就是使用比較簡單。電橋平衡的條件是：一對相對橋臂阻抗的乘積必須等于另一對相對橋臂阻抗的乘積。此種測量方法，精度比較高，使用不同電橋可得到寬頻率范圍，價格低，但需要手動平衡，測試速度比較慢。當(dāng)外加信號源的角頻率等于回路的固有角頻率時，LC串聯(lián)或并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振，可以求出電容的值。測量這些參量的方法有很多很經(jīng)典的方法，這里就不一一介紹了。數(shù)字化測量是將測量的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，設(shè)計最基本的思路就是RC的數(shù)字化測量，可以把它們轉(zhuǎn)換為電壓、電流及頻率等。運用的方法就是諧振法。測量電阻和電容，是以555芯片為核心，外加幾個電阻、電容組成RC振蕩電路，利用電容的充放電過程，使這個電路輸出高低矩形波，利用這一點，使電阻和電容的參數(shù)值數(shù)字化的。單片機AT89C51按鍵電容測量頻率計數(shù)器量程切換待測電容1602LCD電阻測量量程切換待測電阻圖21系統(tǒng)框圖3硬件設(shè)計在本設(shè)計中，考慮到單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性，容易構(gòu)成各種規(guī)模的的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。另外，本設(shè)計還需要利用單片機的定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行接口等等，所以，選擇點偏激為核心設(shè)計具有極大的必要性。本單片機是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能，集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。AT89C51的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。實際應(yīng)用中通常采用外接晶振的內(nèi)部時鐘方式，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接晶振即可，電容器C4和C5的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值一般取30pF。晶振頻率為12MHz時，指令的執(zhí)行速度會提高很多，但是相應(yīng)的功耗和噪聲也會增加。圖31晶振電路（3）復(fù)位電路RST：復(fù)位信號輸入端；當(dāng)RST引腳加高電平復(fù)位信號時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，就是接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作；另一種是本設(shè)計采用的按鍵復(fù)位電路。圖32復(fù)位電路 此電路的原理是：當(dāng)按鍵被按下，電容被短路，RST是高電平，進入復(fù)位狀態(tài)；松手后，電容充電，充電結(jié)束后，電流為0，電阻上的電壓為0，RST為低電平。（5） ALE：地址鎖存允許。（6） PSEN：外部程序存儲器讀選通信號輸出引腳。P0口：如果不需要外部程序/數(shù)據(jù)存儲器擴展時，P0口可以作為普通的I/O口使用，這時屬于準雙向口；當(dāng)需要擴展時，P0口作為分時復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線使用，這時它是一個真正的雙向口。P1口：它是一個單功能口，就只能用作通用的I/O口使用，沒有其他的特殊功能。P2口：當(dāng)不需要外部程序/數(shù)據(jù)存儲器擴展時，P2口也是當(dāng)普通的I/O口使用的；需要擴展時，P2口是作為高8位地址總線使用的。P3口：P3口是一個特殊的I/O口，有兩個功能，第一個是作為普通的I/O口使用，性質(zhì)跟P0、PP2類似，都屬于準雙向口。 ：TXD（串行口輸出）。 ：INT1（外部中斷1輸入）。 ：T1（定時/計數(shù)器1的外部輸入）。 ：RD（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀”選通控制輸出）。圖33按鍵電路圖33為本設(shè)計的按鍵電路圖。由于按鍵 系統(tǒng)有三個測試電路，而只有一個口可以接入，所以測哪個就接哪個。由于彈性作用的影響，按鍵不能馬上實現(xiàn)完全閉合或者是完全斷開，使電信號產(chǎn)生抖動，從而會引起按鍵執(zhí)行錯誤或者是重復(fù)執(zhí)行指令，所以為了確保按鍵的一次閉合只處理一次，就必須消除抖動。按鍵的一端接單片機的I/O口上，另一端接地，而且必須接地。這次設(shè)計中，選用的是LCD1602顯示器。因為AT89C51的P1口、P2口和P3口都是帶內(nèi)部上拉電阻的I/O口，所以如果液晶與三個I/O口中任一個相連，就可以不用接上拉電阻。圖34液晶顯示電路因為AT89C51的P1口、P2口和P3口都是帶內(nèi)部上拉電阻的I/O口，所以如果液晶與三個I/O口中任一個相連，就可以不用接上拉電阻，但是P0口卻沒有帶內(nèi)部上拉電阻， LCD1602液晶顯示器是字符型液晶顯示模塊，可以顯示字母、數(shù)字、符號等。它的顯示緩沖區(qū)有80個單元，但是第一行只用00H~0FH單元，第、二行只用40H~4FH單元。芯片工作電壓：~。模塊最佳工作電壓：。采用的是標準的14腳（無背光）接口，各引腳功能如下：Vss：地電源。VEE：液晶顯示器對比度調(diào)整端。RS：寄存器選擇。R/W：讀寫信號線。當(dāng)RS=0且R/W=0時，寫入指令或者是顯示地址；當(dāng)RS=1且R/W=0時，寫數(shù)據(jù)；當(dāng)RS=1且R/W=1時，讀數(shù)據(jù)。當(dāng)E=1變?yōu)镋=0時，液晶模塊執(zhí)行命令。LCD1602模塊使用前，要先進行初始化，初始化的內(nèi)容就是你希望它能怎樣的去工作。所以此次初始化的內(nèi)容是： （1） 清屏：光標回到屏幕左上角，數(shù)據(jù)為0x01。 （3） 顯示與不顯示設(shè)置：開顯示，有光標，而且光標閃爍，數(shù)據(jù)為0x0f。 （5） 光標或屏幕內(nèi)容移位選擇：移光標，向左移，數(shù)據(jù)為0x10。對于電阻和電容，利用555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再根據(jù)電容的充放電原理，使電路輸出矩形波。 555定時器介紹圖35 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖35所示， ，555讓模擬集成電路運用的范圍更廣。555定時器性能比較好，只要少接上幾個電阻、電容就能構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路，經(jīng)常用于儀器儀表、電子測量等方面。（C1為比較器1，C2為比較器2）。~15V。R（4腳）：復(fù)位端。這個端在不用的時候，應(yīng)該接高電平。當(dāng)此引腳的電壓大于2/3Vcc的時候，觸發(fā)器復(fù)位，那么輸出端處于“0”電平。當(dāng)此引腳的電壓小于1/3Vcc的時候，觸發(fā)器處于置位狀態(tài)，那么輸出端就處于“1”電平。此端與2/3Vcc分壓點相連，如果在這個端加入外部電壓，可以改變上下觸發(fā)電位。DC（7腳）：放電端。Q或者V0（3腳）：輸出端。若測電阻，此腳與X0相連；若測電容，此腳與X1相連。由于此時的三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，電容C1就通過Rx開始放電，當(dāng)C1上的電壓為1/3Vcc的時候，比較器2開始動作，RS觸發(fā)器又被翻轉(zhuǎn)，而這時，輸出端輸出為高電平，三極管此時截止，電容C1又開始再一次的充電。充電時間為：t1=ln2*(R1+Rx)*C1放電時間為：t2=ln2*Rx*C1則矩形波的周期為：T=t1+t2=ln2*(R1+Rx)*C1+ln2*Rx*C1 =ln2*C1*（R1+2Rx）頻率為：f=1/T=1/ln2*C1(R1+2Rx)如果測出矩形波的頻率f，則可推出Rx=(1/ln2*f*C1R1)/2。通上電后，電容Cx通過R2和D1開始充電，當(dāng)電容Cx上的電壓達到2/3Vcc時，比較器1開始動作，RS觸發(fā)器被翻轉(zhuǎn)，此時，輸出端輸出為低電平。充電的時間：t1=ln2*Cx*R2放電的時間：t2=ln2*Cx*R3則矩形波的周期：T=t1+t2=ln2*Cx*R2+ln2*Cx*R3 =ln2*Cx*(R2+R3)頻率為：f=1/T=1/ln2*Cx*(R2+R3)如果已知頻率，則待測電容為： Cx=1/ln2*f*(R2+R3)。開始初始化測量電阻測量電容刷新顯示轉(zhuǎn)換電阻程序轉(zhuǎn)換電容程序YNNY’圖41總流程圖 圖41為，初始化運行程序，按下測量電阻的按鈕，轉(zhuǎn)換測量電阻程序，得出結(jié)果，刷新顯示，測量電容轉(zhuǎn)換為測量電容程序得出結(jié)果，刷新顯示。如圖43所示， T0、T1開始初始化運行T0定時器運行，T1計數(shù)開始運行檢測T0是否溢出系統(tǒng)開中斷T1停止計數(shù)取出T1的計數(shù)值并發(fā)送到計算機計算機計算得到測量的頻率值YN返回初始程序開始運行定時和計數(shù)程序圖4