电阻电容测量

1、目录1系统方案整体设计 1.1设计方案论证1.2系统整体框图2系统硬件设计 2.1多谐振荡器模块 2.3 LCD显示模块2.2 单片机模块2.4 ADC0832转换模块3系统软件设计 3.1主程序设计 3.2电容值计算程序设置 3.3电阻值计算程序设计 3.4显示程序3.5程序整体设计图4程序清单5仿真结果 1系统方案整体设计1电阻、电容设计方案比较电阻、电容、电感测试仪的设计可用多种方案完成，例如利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数发和同步分离法等、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在

2、设计前对各种方案进行了比较：1)利用纯模拟电路虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。 2)可编程逻辑控制器(PLC) 应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高。 3)采用CPLD或FPGA实现应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。但相对而言规模大，结构复杂。4)利用振荡电路

3、与单片机结合利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式电路也转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。1.1设计方案论证对电阻的测量，可

4、将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5V的电源上，根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可得到其阻值。对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器如下图：其产生的方波信号频率为：f=1,44C（RA+2RB）故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C的值，测定方波信号频率的方法有测频法和测周法。（1） 测频法：利用外部电平变化的外部中断，测算1s内的波数，从而实现对波数的测定；（2） 测周期法：通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，实现对频率的测定。 简而言之，测频法是直接根据定义测量频率，测周法是通过测定周期间接测定频率，本方案采用测周法来测

5、量。1.2系统整体框图AT89S52输入电阻RADC0804复位电路 开关控制1602液晶显示NE555输入电容 图1 系统整体框图2系统硬件设计2.1多谐振荡器模块 该模块由NE555构成多谐振荡器，其中R10取100欧姆，R8取197欧姆，C5为被测电容。如下图所示： 图2多谐振荡器模块NE555 （Timer IC）为8脚时基集成电路，大约在1971年发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于CMOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供

6、应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。 NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波信号。2.2 单片机模块单片机电路是本设计的核心部分，本设计选用了常用的AT89S52单片机。AT89S52是低功耗、高性能、经济的8位CMOS微处理器，工作频率为024MHz，内置4K字节可编程只读闪存，128x8位的内部RAM，16位可

7、编程IO总线。AT89S52工作的最简单的电路是其外围接一个晶振和一个复位电路，给单片机接上电源和地，单片机就可以工作了。 图3单片机模块2.3 LCD显示模块显示模块由LCD1602组成，本设计使用的是2行16个字的1602液晶模块作为测量值显示部分。其中字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。 图4 LCD显示模块2.4 ADC0832转换模块ADC0832是一个8位CMOS型逐次比较式A/D转换器，具有三态锁存输出功能，最短转换时间为100us， 图5 ADC0832转换模块 3系统软件设计3.1主程序

8、设计：配置单片机定时器0为计数模式，TH0，TL0初值均为0x00；外部中断0与多谐振荡器的脉冲输出端相连，NE555的参考电压引脚（4）与单片机IO口相连，系统上电后单片机给NE555参考电压引脚拉高，NE555开始震荡，同时外部中断接收多谐振荡器输出，当中断触发两次即表示计时一个周期，同时将多谐振荡器参考电压拉低，多谐振荡器停止震荡。取出定时器0中的值即得到一个周期的时间，再计算电容，完成显示。 3.2电容值计算程序设置：多谐振荡器震荡频率与电阻电容的关系为f=1.43/C*(R1+2R2),其中f的单位是赫兹，电阻单位是欧姆，电容单位是法拉。单片机晶振为12M所以单片机机器周期为1us，

9、计数器里面的值以us为单位。为了统一单位我将所以单位以ms为标准，作用计数器值应乘以1000。得到的电容值就是以uf为单位，而不再是法拉。3.3电阻值计算程序设计：将被测电阻与一标准电阻串联接在+5V上，根据串联分压原理，利用ADC0804测量被测电阻两端电压，经AD转换将模拟量转换成数字量，通过LCD1602显示出来。转换公式为：V测= 5*R测R测+R标3.4显示程序：计算得到的电容值，是一个浮点数对于整数部分采用求余数和求商的方法得到百位，十位和个位。对于小数部分，因为浮点数不允许进行求余数操作，所以我将这个数强制转化为int形，再乘以10，再求余数得到十分位，同理乘以100得到百分位。

10、再将每一位数送入液晶显示。开始3.5程序整体设计图初始化 电阻键按下？电容键按下？ NO NOADC工作触发中断T-flag=T-flag YSYS显示T-flag=1？计算电阻值计算电容值开始计时 YS 显示T-flag=0？停止计时 YS4程序清单#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD_Data P0unsigned char ReadADC(void); void delay1(unsigned char

11、x);uchar Ji_s=0,Ji_s1=0,Ji_s2=0,m4,js=0,T_flag;float R1=100,R2=197;/欧姆uchar code table="THE CAP IS:" uchar code table0="THE R IS:"uchar code table1="uF"sbit ADC_CLK=P11;sbit ADC_DO=P13;sbit ADC_DI=P12;sbit ADC_CS=P10;sbit lcden=P22;sbit lcdrs=P20;sbit lcdrw=P21;sbit _re

12、set=P14;sbit start=P27;sbit p3_1=P31;sbit p3_0=P30; uchar get_ad(); uchar jishu=0;uchar temp; void delay(void)uint y;for(y=5552;y>0;y-); void write_com(uchar com) lcdrs=0;lcdrw=0;P0=com;delay();lcden=1;delay();lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;lcdrw=0;P0=date;delay();lcden=1;delay();lcde

13、n=0; void init() uchar num,num1; lcden=0;write_com(0x38); /显示模式设置write_com(0x0e); /D=1开显示 C=1显示光标write_com(0x06); /N=1读或写一个字符后地址指针加一且光标加一write_com(0x01); /清屏write_com(0x80); /设置数据地址指针for(num=0;num<11;num+)write_data(tablenum);delay();write_com(0xc8);for(num1=0;num1<2;num1+)write_data(table1num

14、1);delay(); void initt() uchar num2; lcden=0;write_com(0x38); /显示模式设置write_com(0x0e); /D=1开显示 C=1显示光标write_com(0x06); /N=1读或写一个字符后地址指针加一且光标加一write_com(0x01); /清屏write_com(0x80); /设置数据地址指针for(num2=0;num2<9;num2+)write_data(table0num2);delay();float Ji_sT() uchar nT; float T,CAP; nT=Ji_s; /计数个数减1得到

15、周期数 nT T=nT; /单位换算 单片机机器周期1US CAP=1.43*1000*T/(R1+2*R2) ; /多谐振荡器震荡周期 return CAP; void count() float C;float C1,C2,C3;uchar shi,ge,sf,bf; C= Ji_sT();C3=C/10;shi= (int)C3%10;write_com(0xc1); write_data(0x30+shi);ge = (int)C%10;write_com(0xc2); write_data(0x30+ge);write_com(0xc3); write_data(0x2e);C1=C

16、*10;sf=(int)C1%10;write_com(0xc4); write_data(0x30+sf);C2=C*100;bf=(int)C2%10;write_com(0xc5); write_data(0x30+bf); void count1() float data1;float r;uchar a1,a2;data1=ReadADC();r=data1/256*5*1.7*10;a1=(int)r/10;a2=(int)r%10;write_com(0xc1); write_data(0x30+a1);write_com(0xc2); write_data('.'

17、;);write_com(0xc3); write_data(0x30+a2);write_com(0xc4); write_data('K');write_com(0xc5); write_data(0xf4); unsigned char ReadADC(void) unsigned char i,ch; ADC_CS=0; /片选，DO为高阻态 ADC_CLK=0; delay1(2); ADC_DI=1; ADC_CLK=1; /第一个脉冲，起始位 delay1(2); ADC_CLK=0; delay1(2); ADC_DI=1; ADC_CLK=1; /第二个脉冲，

18、DI=1表示双通道单极性输入 delay1(2); ADC_CLK=0; delay1(2); ADC_DI=0; ADC_CLK=1; /第三个脉冲，DI=1表示选择通道1(CH2),DI=0表示选择通道0(CH1), delay1(2); ADC_CLK=1; delay1(2); ADC_CLK=0; /第一个下降沿为去数做准备 delay1(2); /这里加一个脉冲才能读出正确的数据，不加的话读出的数据少一位，且是错的 for(i=0;i<8;i+) /读出数据 ADC_CLK=1; delay1(2); ADC_CLK=0; delay1(2); ch=(ch<<1)|ADC_DO; /在每个脉冲的下降沿DO输出一位数据，最终ch为8为数据 ADC_CS=1; /取消片选，一个转换周期结束 return(ch); /把转换结果返回 void main() if(p3_1=0) init(); TMOD = 0x01; / 定时器0工作在计时模式 TH0 = 0x00; TL0 = 0x00; ET0 = 1; TR0 = 0;EX0=1;EA = 1;while(1) count(); if(p3_0=0) ReadADC(); initt(); count1()