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51單片機電容測量電路+程序設計

[復制鏈接]
ID:510819 發表于 2019-4-13 22:02 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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基于AT89C51單片機和555芯片構成的多諧振蕩電路設計一電容測量電路，這種測量方法主要是通過一塊555芯片來測量電容大小。讓555芯片工作在直接反饋無穩態的狀態下，555芯片輸出一定頻率的方波，其頻率的大小跟被測量的電容之間的關系是：f=0.772/(R*Cx) ，固定R的大小，其公式就可以寫為：f=k/Cx，只要能夠測量出555芯片輸出的頻率，就可以計算出測量的電容。計算頻率的方法可以利用單片機的計數器T0和中斷INT0配合使用來進行測量。
1.3.1 系統硬件電路設計
該電路主要由單片機AT89C51、按鍵、繼電器、74HC08、LCD16028、555芯片等構成，整體設計電路如圖1-7所示。
圖1-7
555模塊簡介
NE555管腳功能介紹：
1腳為地。2腳為觸發輸入端；3腳為輸出端，輸出的電平狀態受觸發器控制，而觸發器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。
當觸發器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，觸發器被置于復位狀態，3腳輸出低電平；
2腳和6腳是互補的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入　電壓大于2Ucc/3，稱高觸發端，3腳輸出低電平，但有一個先決條件，即2腳電位必須大于Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可打200mA。
4腳是復位端，當4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態如何，輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高（或低）、7腳稱為虛高。
555集成電路的框圖及工作原理：
555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經過開發，它除了作定時延時控制外，還可用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩、雙穩和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產品中，555集成電路內部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發器、放電管以及緩沖器等，電路比較復雜，是模擬電路和數字電路的混合體，如圖1所示。
555振蕩器電路(無穩電路)：
    由555定時器構成的多諧振蕩器如圖9(a)所示，其工作波形見圖9(b)。
      接通電源后，電源VDD通過R1和R2對電容C充電，當Uc<1/3VDD時，振蕩器輸出Vo=1，放電管截止。當Uc充電到≥2/3VDD后，振蕩器輸出Vo翻轉成0，此時放電管導通，使放電端(DIS)接地，電容C通過R2對地放電，使Uc下降。當Uc下降到≤1/3VDD后，振蕩器輸出Vo又翻轉成1，此時放電管又截止，使放電端(DIS)不接地，電源VDD通過R1和R2又對電容C充電，又使Uc從1/3VDD上升到2/3VDD,觸發器又發生翻轉，如此周而復始，從而在輸出端Vo得到連續變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度TL≈0.7R2C，由電容C放電時間決定；TH=0.7(R1+R2)C，由電容C充電時間決定，脈沖周期T≈TH+TL。
1.3.2系統軟件設計
系統主程序設計流程如圖3-4所示，主要完成定時器的初始化，啟動555芯片工作，等待中斷，若有中斷，則計算電容大小，顯示電容大小，然后等待下一次中斷。

proteus仿真
載入hex文件，如圖1-8
圖1-8
可以改變單刀雙擲開關SW1，切換被測量的電容。LCD1602上即可顯示被測電容的值，仿真時會有誤差。

程序清單如下：
用keil c編譯
本工程包含一個文件
電容測量.c
  1. /******************************文件Main.c 如下****************************/
  2. //編譯環境 ：keil c51
  3. //mpu型號：stc89c52rc
  4. //晶振頻率：12M
  5. //操作系統：win x
  6. /*************************************************************************/
  7. #include "reg51.h"
  8. #include"intrins.h"                                                                                                                              //庫函數

  10. #define DATA P0
  11. sbit RW=P2^1;                                                                                                                                            //1602寫數據
  12. sbit RS=P2^0;                                                                                                                                            //1602寫地址
  13. sbit EN=P2^2;                                                                                                                                             //1602工作使能
  14. sbit b_test=P3^7;                                                                                                                                 //控制小燈的亮滅
  15. sbit _reset=P3^5;                                                                                                                                 //555時基芯片工作控制信號
  16. unsigned int T_flag,N,C,i,Dis1,Dis0;
  17. unsigned int b[6]={0X13,0X0D,0X00,0X00,0X40,0X16};                          //顯示C=00pF

  19. /*******************************延時1ms*********************************/
  20. void Delay1ms(unsigned int mm)
  21. {unsigned int i;
  22. for(mm;mm>0;mm--)
  23.    for(i=100;i>0;i--);
  24. }
  25. /********************************檢查忙否********************************/
  26. void Checkstates()
  27. {
  28. unsigned char dat;
  29. RS=0;
  30. RW=1;
  31. do{EN=1;                                                                                                                                                          //下降沿
  32.    _nop_();                                                                                                                                                          //保持一定間隔
  33.               _nop_();
  34.     dat=DATA;
  35.     _nop_();
  36.               _nop_();
  37.     EN=0;
  38. }while((dat&0x80)==1);
  39. }
  40. /*******************************LCD寫命令函數****************************/
  41. void wcomd(unsigned char cmd)
  42. {
  43. Checkstates();
  44. RS=0;
  45. RW=0;
  46. DATA=cmd;
  47. EN=1;
  48. _nop_();
  49. _nop_();
  50. _nop_();
  51. _nop_();
  52. EN=0;
  53. }
  54. /******************************LCD寫數據函數*******************************/
  55. void wdata(unsigned char dat)
  56. {
  57. Checkstates();
  58. RS=1;
  59. RW=0;
  60. DATA=dat;
  61. EN=1;
  62. _nop_();
  63. _nop_();
  64. _nop_();
  65. _nop_();
  66. EN=0;
  67. }
  68. /********************************初始化***********************************/
  69. void LCDINIT()
  70. {
  71. Delay1ms(15);
  72. wcomd(0x38);                                                                                                                              //功能設置
  73. Delay1ms(5);
  74. wcomd(0x38);                                                                                                                              //功能設置
  75. Delay1ms(5);
  76. wcomd(0x01);                                                                                                                              //清屏
  77. Delay1ms(5);
  78. wcomd(0x08);                                                                                                                              //關顯示
  79. Delay1ms(5);
  80. wcomd(0x0c);                                                                                                                              //開顯示，不開光標

  82. }

  84. /********************************顯示函數********************************/
  85. void Display(void) //顯示函數
  86. {
  87. unsigned char i,j;
  88. unsigned char a[12]={0X4D,0X45,0X41,0X53,0X55,0X52,0X45,0X4D,0X45,0X4E,0X54,0X53};//顯示measurements
  89. LCDINIT();
  90. for(i=0;i<12;i++)                                                                                                                              //寫顯示第一行
  91. { wcomd(0x80+i);
  92.     Delay1ms(1);
  93.     wdata(a[i]);
  94.     Delay1ms(1);
  95.    }

  97. for(j=0;j<6;j++)                                                                                                                              //寫顯示第二行
  98. {
  99. wcomd(0xc0+j);
  100.   Delay1ms(1);
  101.   wdata(0x30+b[j]);
  102.   Delay1ms(1);
  103. }
  104. Delay1ms(150);

  106. }
  107. /********************************主程序函數********************************/

  109. void main()
  110. {
  111.   IE=0x81;                                                                                  //打開全部的中斷控制，并開啟外部中斷允許
  112. TMOD=0x09;                                                                  //T0為16位計數工作方式1
  113.   IT0=1;                                                                                    //設置外部中斷的觸發的方式為脈沖觸發
  114.   TH0=0x00;
  115.   TL0=0x00;
  116.   T_flag=0;
  117. _reset=0;
  118.   b_test=1;
  119.   while(1)
  120. {
  121.     //while(!b_test)                                                             //如果有測量按鍵輸入就往下執行
  122.     //{
  123.      i=0;
  124.      _reset=1;                                                                              //啟動555時基芯片
  125.      EX0=1;                                                                                              //開啟中斷0
  126.      while(_reset)                                                                         //超出等待時間，中斷還沒有過來，就退出
  127.       {
  128.        i++;
  129.        if(i>50000)                                                                         //設置最長等待時間
  130.         {
  131.          _reset=0;                                                                                      //最長等待時間到還沒有中斷，停止555
  132.         }
  133.      }
  134.      if(N<100)                                                                               //如果計數值小于100，顯示SM，表示應換用小一點的量程
  135.      {
  136.        b[3]=0X1D;
  137.        b[2]=0X23;
  138.       }
  139. if(N>50000)                                                                              //如果計數值大于5000，顯示LA，表示應換用大一點的量程
  140.       {
  141.        b[3]=0X11;
  142.        b[2]=0X1C;
  143.       }
  144.      if(N>=100 && N<=50000)
  145.       {
  146.        C=N/100;                                                                               //計算電容的大小
  147.        b[2]=C/10;                                                                             //計算電容值的十位
  148.        b[3]=C-b[2]*10;                                                                        //計算電容值的個位
  149.       }
  150.      //}
  151.     Display();                                                                                     //顯示電容的大小
  152.               if(C>40)
  153.                 b_test=0;
  154.                 else
  155.                  b_test=1;
  156.   }

  158. /******************************外中斷0服務函數*****************************/

  160. void int0(void) interrupt 0                                                           //第一次中斷開始計數，第二個中斷停止計數
  161. {
  162.   T_flag=!T_flag;
  163.   if(T_flag==1)
  164.   {
  165.    TR0=1;                                                                                             //開始計時
  166.   }
  167.   if(T_flag==0)
  168.   {
  169.    TR0=0;                                                                                             //停止計時
  170.    EX0=0;                                                                                             //關閉中斷
  171.    _reset=0;                                                                                          //停止發出方

  173. ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
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ID:722171 發表于 2020-4-6 12:31 來自觸屏版 | 顯示全部樓層
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ID:724239 發表于 2020-4-7 18:05 | 顯示全部樓層
右下角那個元件是什么啊
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ID:819012 發表于 2020-9-14 21:57 | 顯示全部樓層
請問樓主，這個原創出自哪里，急求~~！
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6#
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ID:902516 發表于 2021-4-25 11:02 來自觸屏版 | 顯示全部樓層
樓主問個問題，這個程序直接燒錄到主芯片就可以用了嗎？顯示屏需不需要
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ID:927124 發表于 2021-5-25 16:55 | 顯示全部樓層
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