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          基于RC測量系統(tǒng)的設(shè)計方案

          作者: 時間:2013-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            1.引言

            在電子儀器、儀表的制造及使用行業(yè),有大量的印刷電路板需要調(diào)試、測量與維修,需要對電阻電容的數(shù)值進行測試。

            本文介紹了一種基于AT89C51的數(shù)顯式電阻和電容測量系統(tǒng)設(shè)計方案,然后制作出電路實物,實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)利用和待測電阻(或電容)組成多諧振蕩器,通過定時器測量555輸出信號的周期,根據(jù)周期和待測電阻(或電容)的數(shù)學(xué)關(guān)系再計算出電阻(或電容)值,再通過1602液晶顯示器將其顯示出來。經(jīng)仿真結(jié)果表明該測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單,方便實用等優(yōu)點。

            2.設(shè)計方案與原理

            2.1 設(shè)計總方案

            整個測量系統(tǒng)由最小系統(tǒng),按鍵,電阻、電容和555組成的多諧振蕩器和液晶顯示等幾個電路模塊組成。如圖1所示。

            

            2.2 多諧振蕩器原理

            

            如圖2所示,測量電容時,利用555和待測電容CX和電阻R1和R2(R1和R2為已知電阻)等組成多諧振蕩器,這樣從555的輸出端Q將輸出周期性方波,接到示波器,如圖2(b)所示。該信號不是一個占空比為50%的方波,根據(jù)參考文獻2,一個周期T中高電平時間持續(xù)時間為:

            

            測量電阻時,另用一個555組成一個多諧振蕩器電路,將待測電阻RX接在R1的位置(或者將RX和一個已知電阻串聯(lián)),CX替換成一個已知的電容C.這樣一個周期時間為:

            

            

            2.3 單片機計時原理

            555輸出的周期性方波信號送給單片機進行計時,測量出信號的一個周期時間T,再利用上面的數(shù)學(xué)關(guān)系進行計算處理,得到待測的電容或者電阻值。單片機計時的原理是:利用單片機的外部中斷0和定時器0.555的輸出信號接到單片機的外部中斷0引腳P3.2,將其設(shè)置成下降沿觸發(fā)。當(dāng)555的輸出信號為下降沿時,觸發(fā)外部中斷,開啟單片機的定時器0開始計時,直到下一次下降沿到達時,即一個周期到達了,停止計時,這時定時器記下的就是一個周期的時間長度。

            3.硬件模塊設(shè)計

            3.1 單片機最小系統(tǒng)

            系統(tǒng)核心的控制器采用的是AT89C51單片機,圖3所示為單片機最小系統(tǒng),包括單片機和單片機正常工作需要的晶振電路和復(fù)位電路。Proteus中默認(rèn)單片機電源和地已接好,所以圖中省去了。

            

            3.2 按鍵電路

            按鍵電路用于確定是測量電容還是電阻,如圖4所示,采用了一個單刀雙擲按鍵。當(dāng)按鍵打到上方接通單片機P3.6引腳時,用于測量電容;打到下方P3.7引腳時,用于測量電阻。


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