基于51單片機(jī)的數(shù)字電容表設(shè)計(jì)

5 軟件設(shè)計(jì)
程序用C語言編寫。軟件部分由主程序、定時(shí)中斷服務(wù)子程序等模塊組成。定時(shí)器T0作被測(cè)電容器充電時(shí)間的計(jì)數(shù)用。定時(shí)器T1用于定時(shí)中斷服務(wù)，定時(shí)時(shí)間為5 ins，即5 ms產(chǎn)生一次中斷。數(shù)組BitTab[4]用來存儲(chǔ)位驅(qū)動(dòng)碼，DispTab[11]用來存儲(chǔ)字形碼，數(shù)組DispBtlf[4]的4個(gè)元素分別用來存儲(chǔ)從定時(shí)器T0讀出的數(shù)據(jù)的個(gè)、十百千位的4位數(shù)字。程序顯示每一位數(shù)碼的時(shí)間為5 ms，因此顯示完整的4位數(shù)的周期為20 ms(4次中斷)。每過240 ms(48次中斷)刷新一下數(shù)據(jù)，即每過240 ms測(cè)一次電容量，測(cè)量時(shí)間小于2 ms，由于這一時(shí)間小于中斷的時(shí)間5 ms，因此在測(cè)量過程中不會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。測(cè)量電容時(shí)P1．2口輸出高電平，電容開始充電，與此同時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)電容器充電達(dá)到基準(zhǔn)電壓時(shí)，P3．6口輸出高電平，據(jù)此程序做出判斷停止T0的計(jì)數(shù)，并讀出數(shù)據(jù)送數(shù)碼管顯示。如果被測(cè)電容器的容量超出測(cè)試檔的量程，則計(jì)數(shù)值大于或等于2 000，顯示結(jié)果為千位數(shù)顯示1，其他三位數(shù)不顯示。經(jīng)仿真和電路測(cè)試，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)判斷P3．6口是否輸出高電平要花3個(gè)機(jī)器周期，這會(huì)使顯示值增加3，因此在程序中對(duì)此誤差進(jìn)行了修正，對(duì)計(jì)數(shù)值減去了3。字形碼的輸出用了P3口的P3．0～P3．5，P3．7，P3．6為空，P3口輸出的數(shù)據(jù)通過數(shù)組DispTab獲得。數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

6 安裝與調(diào)試
該設(shè)計(jì)用AT89C2051單片機(jī)集成電路，X1用12 MHz的石英晶體，S1選用1×4的波段開關(guān)，DS1～DS4選用共陰LED數(shù)碼管。安裝前先將C語言源程序用KEIL 51編譯成目標(biāo)文件即HEX文件，再用編程器將HEX文件寫入AT89C2051芯片。調(diào)試工作主要是通過對(duì)RP1的調(diào)節(jié)來調(diào)整基準(zhǔn)電壓，最好是通過對(duì)一個(gè)精度比較高的的電容器的測(cè)量來進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不是直接測(cè)量基準(zhǔn)電壓。具體方法是，選一個(gè)經(jīng)確認(rèn)容量比較準(zhǔn)確的電容器，如15 nF的電容器，將S1置于20 nF檔上，調(diào)節(jié)RP1是測(cè)量顯示值為1 500。選擇的電容器容量至少要大于相應(yīng)量程的50％，最好是接近滿量程，才能調(diào)得比較準(zhǔn)確。該檔調(diào)試好后其他各檔也就調(diào)試好了。如果發(fā)現(xiàn)某檔精度有問題，可改變其相應(yīng)充電電阻的阻值來進(jìn)行調(diào)整。在使用過程中，當(dāng)S1置于2 nF檔時(shí)，在沒有接人測(cè)試電容器時(shí)，有10 pF左右的顯示值是正常的，因?yàn)檫@是電壓比較器的輸入電容和電路的分布電容。
只要在測(cè)量讀數(shù)時(shí)間去掉這一數(shù)值即可。因此在調(diào)試時(shí)不要選擇該檔，以免因分布電容影響調(diào)試得準(zhǔn)確性。
C文件源程序如下：