用AVR单片机制作的电容表

1、用 AVR 单片机制作的电容表这种用 AVR 单片机制作的数显直读式电容表，具有能测量小至1pF 的电容，量程广（1pF-470uF ），能自动换挡，使用方便等优点。（ 1）硬件电路用分立元件电路测量电容的容量，至少要一个电压比较器，一个时间计数器以及一些逻辑电路，而用AVR 单片机 AT90S2313 就可以实现这些功能。1） 工作原理用 AVR 单片机制作的数显直读模式电容表的电路图如图1图 1该电路由 AT90S2313 单片机带输出锁存和三态控制的串入/并出转换器以及 4 位共阳数码管等组成，所用元件不多，硬件电路非常简单。该电路采用小，整机工作电流仅32mA 左右。CD40949V稳

2、压块 78L05 ，叠层电池供电，功耗较(2)工作过程将待测电容Cx 插入 JP2，在测量从低量程开始，单片机先将阻 R16 对 Cx 充电，500ms 内将会触发以下测量过程。PB3 置为高电平，使Q1 截止，断开3.3k 电阻R15，仅通过3.3M电单片机开始计时， Cx 上的电压经 R14 送单片机内比较器的 AIN0 端，并与 AIN1 端的电压 0.5Vcc 比较，如果在 130ms 内 AIN0 端的电压 Vc 达不到 0.5Vcc ，说明 Cx 大于 57Nf ，应切换到高量程，反之，单片机将充电时间换算成 Cx 如果需要切换到高量程，则单片机会将的容量，连同容量的单位通过数码管

3、显示出来；PB0 口置低， Cx 通过 PB0 放电，放电完成后再将PB3 置低，使 Q1 导通，切换到高量程，R15 R16 并联向 Cx 充电（加快充电时间），并重新计时，如果 1 秒内 Cx 上的电压 Vc 达不到 0.5Vcc ，说明 Cx 大于 440uF,超量程，数码管显示 “ E2”,表示测量失败，反之，单片机将充电时间换算成Cx 的容量，连同容量的单位通过数码管显示出来。（ 3）源程序.include“ 2313def.inc ”.include“ avr.inc.def _0=r15;零寄存器.def _Stm1=r14;系统定时器.def _Stm2=r13;系统定时器.d

4、ef _Flags=r25;标志寄存器;b0:结果为 minus;b1: 捕获完毕;b2:累计时间溢出;b7:有键按下;-数据存储器定义 -;. RAMTOPDispPtr:.byte1;显示缓冲区DispBuf:.byte4KeyScan:.byte2Comp1:.byte2; 低量程校准.Comp2:.byte2;高量程校准.Comp3:.byte2;零校准值StrBuf:.byte 10;十进制转换缓冲区;-程序区-;.csegrjmp reset;复位rjmp 0;外中断 INT0rjmp 0;外中断 INT1rjmp tc0_cap;TC1 捕获rjmp 0;TC1 捕获rjmp t

5、c1_ovf;TC1 溢出rjmp tc0_ovf;TC0 溢出;rjmp 0;Rx 接收寄存器准备好;rjmp 0;Tx 发送寄存器准备好;rjmp 0;Tx sfr 空;rjmp 0;模拟比较器;-初始化 -;reset:outi SPL,low(RAMEND)clr_0;清零寄存器ldiw Z, RAMTOP清 RAM;ldiAL, 128stZ+,_0decALbrne PC2outi PORTD,0b0111100outi DDRD,0b1111111outi PORTB,0b01111000outi DDRB,0b10001101outi TCCR0,0b100;TC0 时钟 =3

6、9kHzouti TIMSK,0b00000010;TC0 溢出允许sbi ACSR, ACIC;接 AC0 至 TC1 输入捕获clr _Flagsseildiw Y , DisoBuf; 显示测试 (500ms)ldiAL, 1stdY+0, ALstdY+1, ALstdY+2, ALstdY+3, ALldiAL, 125rcalldlyrcallload_eep;读增量校准值breqPC+6ldiwZ, form3*2rcall put_formedldiAL, 250rcalldly;-主程序 -;main:ldi AL, 25等待 100ms,定时器 2erapsedmov _S

7、tm1,ALcbr _Flags,bit7sbrc _Flags,7rjmp btn_pressedtst _Stm1brne PC5ldi AL,125; 启动定时器 2（ 500ms）mov _Stm2,ALrcall measure;低量程测量brcc PC+3;超时，试高量程cbiPORTB,3rcall measurercall adjust_zero;刷新显示rcall adjust_gainrcall disp_valsbiPORTB,3;置为低量程rjmpmainbtn_pressed:ldiAL,4;延时 16msrcall dlysbis PINB,6;ISP1-3 短路？

8、rjmp cal_low;是，校准低量程sbis PINB,5;ISP4-6 短路？rjmp cal_high;是，校准高量程rjmp can_offset;否则，校零cal_high:cbi PORTB,3;测大容量标准电容rcall measuresbiPORTB,3ldiw C,0;X:D:C=1000*65536;(100nF 标准电容 )ldiw D,1000ldiw X,0ldiw Z,Comp2cal_low:rcall measure; 测小容量标准电容rcall adjust_zeroldiw C,0;X:D:C=1000*65536;(1nF 标准电容 )ldiw D,10

9、000ldiw X,0ldiw Z,Comp1cal_copm:clrwTO;X:D:C/=B:A;clrw T2ldi EL,48lslw Crolw Drolw Xrolw T0rolw T2cpw T0,Acpcw T2,Binc CLdec ELbrne PC21or DL,DH;溢出检测or DL,XLor DL,XHbrne cal_errstdw Z+0,Crcall clr_disprcall save_eeprjmp maincan_offset:rcall measure;测量电容为零or BL, BH;检测精度范围brne cal_errcpi BH, high(2000

10、)brcc cal_errstsw Comp3,A; 设此值为零点rcall clr_disprjmp maincal_err:ldiw Z,form4*2rcall put_formedldi AL,250rcall dlyrjmp maindly: mov _Stm1,ALtst _Stm1brne PC1ret;-测电容 -；measure:outTCNT1H,_0; 清 TC1 并置时限outTCNT1L,_0clrT2LldiAL, 20sbisPORTB, 3ldiAL, 152movT2H, ALoutiTIFR,0b10001000; 允许 TC1 溢出， TC1 捕获outi

11、TIMSK,0b10001010cbr_Flags,bit0+bit1+bit2outiTCCR1B,0b01000001;开 TC1cbiDDRB,0; 开始充电sbrc _Flags, 2;等待累计结束rjmp mea_oversbrs _Flags,1rjmp PC-3outi TCCR1B, 0b01000000;关 TC1movew A,T4;取结果movew B, T6clcretmea_over:outiTCCR1B,0b01000000;关 TC1ldi AL,4;等待 16msrcalldlyldi BH, 1secretadjust_zero:sbis PORTB,3; 高

12、量程，跳一行rjmp PC+19ldsw C,Comp3;B:A -=Comp3subw A,Csbc BL,_0sbc BH,_0brcc PC+10;CY=0,B:A *= 1;置符号标志sbr _Flags,bit0comw Acomw Badc AL,_0adc AH,_0adc BL,_0adc BH,_0retadjust_gain:ldiw Y ,Comp1sbis PORTB,3;增益调整adiw YL,2; 据量程取校准值送 Dlddw D,Y+0subw C, C;B:A = B:A * D / 65536;ldi EL,33brcc PC+3addw C,Drorw Cr

13、orw Brorw Adec ELbrne PC10movew A,Bmovew B,Cret;-显示 B:A 值，单位 0.1pF-;disp_val:diw X,StrBuf;十进制转换缓冲区clrDL;十进制数incDL;-Digits+clrCL;-/=10;lslw Arolw BrolCLcpiCL,10brcs PC+3subi CL,10inc ALdec CHbrne PC10st X+,CLcp AL,_0cpc AH,_0cpc BL,_0cpc BH,_0brne PC19cpiDL,2;调整 0.0pF 数brcc PC+3stX+,_0incDLsbis PORTB

14、, 3;高量程，数字调整addi DL,3ldiw Z, form2*2 4;模式选择sbrs _Flags, 0adiw ZL,16adiw ZL,4decDLcpiDL,2brcc PC3put_formed:clr AHldiw Y ,DispBuflpmadiw ZL,1mov AL,TOLcltcpiAL,2brcc PC+3bstAL,0ld AL, Xpushw Zldiw Z,seg7*2addwZ,AlpmpopwZbldT0L,0stY+,T0LcpiYL,DispBuf+4brne PC20retclr_disp:ldiwY,DispBufstY+,_0cpiYL,Dis

15、pBuf+4brne PC2retform4:.db14,5,15,15;E5form3:.db14,4,15,15;E4form2:.db10,1,0,13;-0.0p.db10,0,0,13;-00p.db14,3,15,15;E3.db14,3,15,15;E3form1:.db15,1,0,13;0.0p.db0,1,0,13;00.0p.db0,0,0,13;000p.db1,0,0,12;0.00n.db0,1,0,12;00.0n.db0,0,0,12;000n.db1,0,0,11;0.00u.db0,1,0,11;00.0u.db0,0,0,11;000u.db14,2,15

16、,15;E2.db14,2,15,15;E2.db14,2,15,15;E2seg7:.db0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe00, 1,2,3,4,5,6,7.db0 xfe,0 xf6,0 x02,0 x4e,0 xc4,0 xce,0 x9e,0 x008 , 9 , - , u , n , p , E ,;-EEPROM 读写 -;load_eep:ldiwY,Comp1; 取校准数据ldiw C,0 x5501rcall read_eepst Y+,ALadd CH, ALcpi YL,Comp1+4brne PC-4rcal

17、l read_eep;和校验cp AL,CHbreq PC+6sti Y, 1st Y,ALst Y,ALst Y,ALretsave_eep:ldiwY,Comp1;存校准值ldiw C,0 x5501ld AL, Y+add CH,ALrcall write_eepcpi YL,Comp1+4brne PC4mov AL,CHwrite_eep:outEEAR,CLinc CLout EEDR,AL; 存校验和SUMclisbi EECR,EEMWEsbi EECR,EEWEseisbic EECR,EEWErjmp PC 1retread_eep:out EEAR,CLinc CLsbi

18、 EECR,EEREinAL,EEDRret;-TC1 溢出中断处理 -;T2L 计数溢出form TCNT1;置超时错标志.Tc1_ovf:push ALin AL,SREGpush ALinc T2Lcp T2L,T2Hbrcs PC+6sbi DDRB,2sbi DDRB,0sbr _Flags,bit2outi TIMSK,0b00000010pop ALout SREG,ALpop ALreti;-TC1捕获中断-;tc1_eep:pushAL;结束测量in AL,SREGpush ALsbis DDRB,2;转移by测量脉冲rjmp tc1c_edtc1c_st:in T4L,IC

19、R1L;Vc 达到 0.17Vccin T4H,ICR1H;取 T1movT6L,T2LcbiDDRB,2;置 Vth 为 0.5VccldiAL,20decALbrne PC1outi TIFR,0b00001000rjmp tc1c_etc1c_ed:mov T6H,T4L;Vc 达到 0.5Vccin T4L,ICR1L;取 t2t1sub T4L,T6Hmov T6H,T4Hin T4H,ICR1Hsbc T4H,T6Hmov T6H,T6Lmov T6L,T2LclrT6HsbiDDRB,2; 置 Vth 为 0.17Vcc.sbiDDRB,0; 电容放电outi TIMSK,0b0

20、0000010;中断屏蔽sbr _Flags,bit1;测量结束tc1c_e:pop ALout SREG,ALpop ALreti;-TC0 溢出中断处理（1kHz ） -;刷新显示 .键盘扫描 .减 _Stm1 和 _Stm2.(250Hz)tc0_ovf:pushALouti TCNT0, 39seiin AL,SREGpushw Apushw Zldiw Z,DispPtr;下一个显示数据ld AH,Zinc AHcpi AH,4brcs PC+3rcall scan_keyclr AHst Z+,AHouti PORTD,0b0111100;关显示add ZL,AHldi AL,bit6lsr ALsubi AH,1brcc PC2com ALandi AL,0b0111100ld AH,Z;取段码ldi ZL,8;段码送 sregsbrs AH,0sbi POR