用AVR单片机制作的电容表.docx

用AVR单片机制作的电容表.docx

《用AVR单片机制作的电容表.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用AVR单片机制作的电容表.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

用AVR单片机制作的电容表

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CD4094稳压块78L05，

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9V叠层电池供电，功耗较小，整机工作电流仅32mA左右。

（2）工作过程

将待测电容Cx插入JP2，在500ms内将会触发以下测量过程。

测量从低量程开始，单片机先将PB3置为高电平，使Q1截止，断开3.3k电阻R15，仅通过3.3M电阻R16对Cx充电，

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的容量，连同容量的单位通过数码管显示出来；

如果需要切换到高量程，则单片机会将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，R15R16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

.def_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--;

.dseg

.orgRAMTOP

DispPtr:

.byte1;显示缓冲区

DispBuf:

.byte4

KeyScan:

.byte2

Comp1:

.byte2;低量程校准

.Comp2:

.byte2;高量程校准

.Comp3:

.byte2;零校准值

StrBuf:

.byte10;十进制转换缓冲区

;--程序区--;

.cseg

rjmpreset;复位

rjmp0;外中断INT0

rjmp0;外中断INT1

rjmptc0_cap;TC1捕获

rjmp0;TC1捕获

rjmptc1_ovf;TC1溢出

rjmptc0_ovf;TC0溢出

;rjmp0;Rx接收寄存器准备好

;rjmp0;Tx发送寄存器准备好

;rjmp0;Txsfr空

;rjmp0;模拟比较器

;--初始化--;

reset:

outiSPL,low（RAMEND）

clr_0;清零寄存器

ldiwZ,RAMTOP清RAM;

ldiAL,128

stZ+,_0

decAL

brnePC–2

outiPORTD,0b0111100

outiDDRD,0b1111111

outiPORTB,0b01111000

outiDDRB,0b10001101

outiTCCR0,0b100;TC0时钟=39kHz

outiTIMSK,0b00000010;TC0溢出允许

sbiACSR,ACIC;接AC0至TC1输入捕获

clr_Flags

sei

ldiwY,DisoBuf;显示测试（500ms）

ldiAL,–1

stdY+0,AL

stdY+1,AL

stdY+2,AL

stdY+3,AL

ldiAL,125

rcalldly

rcallload_eep;读增量校准值

breqPC+6

ldiwZ,form3*2

rcallput_formed

ldiAL,250

rcalldly

;--主程序--;

main:

ldiAL,25

等待100ms,定时器2erapsed

mov_Stm1,AL

cbr_Flags,bit7

sbrc_Flags,7

rjmpbtn_pressed

tst_Stm1

brnePC–5

ldiAL,125;启动定时器2（500ms）

mov_Stm2,AL

rcallmeasure;低量程测量

brccPC+3;超时，试高量程

cbiPORTB,3

rcallmeasure

rcalladjust_zero;刷新显示

rcalladjust_gain

rcalldisp_val

sbiPORTB,3;置为低量程

rjmpmain

btn_pressed:

ldiAL,4;延时16ms

rcalldly

sbisPINB,6;ISP1-3短路？

rjmpcal_low;是，校准低量程

sbisPINB,5;ISP4-6短路？

rjmpcal_high;是，校准高量程

rjmpcan_offset;否则，校零

cal_high:

cbiPORTB,3;测大容量标准电容

rcallmeasure

sbiPORTB,3

ldiwC,0;X:

D:

C=1000*65536

;（100nF标准电容）

ldiwD,1000

ldiwX,0

ldiwZ,Comp2

cal_low:

rcallmeasure;测小容量标准电容

rcalladjust_zero

ldiwC,0;X:

D:

C=1000*65536

;（1nF标准电容）

ldiwD,10000

ldiwX,0

ldiwZ,Comp1

cal_copm:

clrwTO;X:

D:

C/=B:

A;

clrwT2

ldiEL,48

lslwC

rolwD

rolwX

rolwT0

rolwT2

cpwT0,A

cpcwT2,B

incCL

decEL

brnePC–21

orDL,DH;溢出检测

orDL,XL

orDL,XH

brnecal_err

stdwZ+0,C

rcallclr_disp

rcallsave_eep

rjmpmain

can_offset:

rcallmeasure;测量电容为零

orBL,BH;检测精度范围

brnecal_err

cpiBH,high（2000）

brcccal_err

stswComp3,A;设此值为零点

rcallclr_disp

rjmpmain

cal_err:

ldiwZ,form4*2

rcallput_formed

ldiAL,250

rcalldly

rjmpmain

dly:

mov_Stm1,AL

tst_Stm1

brnePC–1

ret

;--测电容--；

measure:

outTCNT1H,_0;清TC1并置时限

outTCNT1L,_0

clrT2L

ldiAL,20

sbisPORTB,3

ldiAL,152

movT2H,AL

outiTIFR,0b10001000;允许TC1溢出，TC1捕获

outiTIMSK,0b10001010

cbr_Flags,bit0+bit1+bit2

outiTCCR1B,0b01000001;开TC1

cbiDDRB,0;开始充电

sbrc_Flags,2;等待累计结束

rjmpmea_over

sbrs_Flags,1

rjmpPC-3

outiTCCR1B,0b01000000;关TC1

movewA,T4;取结果

movewB,T6

clc

ret

mea_over:

outiTCCR1B,0b01000000;关TC1

ldiAL,4;等待16ms

rcalldly

ldiBH,–1

sec

ret

adjust_zero:

sbisPORTB,3;高量程，跳一行

rjmpPC+19

ldswC,Comp3;B:

A-=Comp3

subwA,C

sbcBL,_0

sbcBH,_0

brccPC+10;CY=0,B:

A*=–1;置符号标志

sbr_Flags,bit0

comwA

comwB

adcAL,_0

adcAH,_0

adcBL,_0

adcBH,_0

ret

adjust_gain:

ldiwY,Comp1

sbisPORTB,3;增益调整

adiwYL,2;据量程取校准值送D

lddwD,Y+0

subwC,C;B:

A=B:

A*D/65536;

ldiEL,33

brccPC+3

addwC,D

rorwC

rorwB

rorwA

decEL

brnePC–10

movewA,B

movewB,C

ret

;--显示B:

A值，单位0.1pF--;

disp_val:

diwX,StrBuf;十进制转换缓冲区

clrDL;十进制数

incDL;---Digits++

clrCL;---/=10;

lslwA

rolwB

rolCL

cpiCL,10

brcsPC+3

subiCL,10

incAL

decCH

brnePC–10

stX+,CL

cpAL,_0

cpcAH,_0

cpcBL,_0

cpcBH,_0

brnePC–19

cpiDL,2;调整0.0pF数

brccPC+3

stX+,_0

incDL

sbisPORTB,3;高量程，数字调整

addiDL,3

ldiwZ,form2*2–4;模式选择

sbrs_Flags,0

adiwZL,16

adiwZL,4

decDL

cpiDL,2

brccPC–3

put_formed:

clrAH

ldiwY,DispBuf

lpm

adiwZL,1

movAL,TOL

clt

cpiAL,2

brccPC+3

bstAL,0

ldAL,–X

pushwZ

ldiwZ,seg7*2

addwZ,A

lpm

popwZ

bldT0L,0

stY+,T0L

cpiYL,DispBuf+4

brnePC–20

ret

clr_disp:

ldiwY,DispBuf

stY+,_0

cpiYL,DispBuf+4

brnePC–2

ret

form4:

.db14,5,15,15;E5

form3:

.db14,4,15,15;E4

form2:

.db10,1,0,13;-0.0p

.db10,0,0,13;-00p

.db14,3,15,15;E3

.db14,3,15,15;E3

form1:

.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

.db14,2,15,15;E2

.db14,2,15,15;E2

.db14,2,15,15;E2

seg7:

.db0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0

0,1,2,3,4,5,6,7

.db0xfe,0xf6,0x02,0x4e,0xc4,0xce,0x9e,0x00

8,9,-,u,n,p,E,

;---EEPROM读写---;

load_eep:

ldiwY,Comp1;取校准数据

ldiwC,0x5501

rcallread_eep

stY+,AL

addCH,AL

cpiYL,Comp1+4

brnePC-4

rcallread_eep;和校验

cpAL,CH

breqPC+6

sti–Y,–1

st–Y,AL

st–Y,AL

st–Y,AL

ret

save_eep:

ldiwY,Comp1;存校准值

ldiwC,0x5501

ldAL,Y+

addCH,AL

rcallwrite_eep

cpiYL,Comp1+4

brnePC–4

movAL,CH;存校验和SUM

write_eep:

outEEAR,CL

incCL

outEEDR,AL

cli

sbiEECR,EEMWE

sbiEECR,EEWE

sei

sbicEECR,EEWE

rjmpPC–1

ret

read_eep:

outEEAR,CL

incCL

sbiEECR,EERE

inAL,EEDR

ret

;--TC1溢出中断处理--;

;T2L计数溢出formTCNT1

;置超时错标志.

Tc1_ovf:

pushAL

inAL,SREG

pushAL

incT2L

cpT2L,T2H

brcsPC+6

sbiDDRB,2

sbiDDRB,0

sbr_Flags,bit2

outiTIMSK,0b00000010

popAL

outSREG,AL

popAL

reti

;--TC1捕获中断--;

tc1_eep:

pushAL;结束测量

inAL,SREG

pushAL

sbisDDRB,2;转移by测量脉冲

rjmptc1c_ed

tc1c_st:

inT4L,ICR1L;Vc达到0.17Vcc

inT4H,ICR1H;取T1

movT6L,T2L

cbiDDRB,2;置Vth为0.5Vcc

ldiAL,20

decAL

brnePC–1

outiTIFR,0b00001000

rjmptc1c_e

tc1c_ed:

movT6H,T4L;Vc达到0.5Vcc

inT4L,ICR1L;取t2–t1

subT4L,T6H

movT6H,T4H

inT4H,ICR1H

sbcT4H,T6H

movT6H,T6L

movT6L,T2L

clrT6H

sbiDDRB,2;置Vth为0.17Vcc.

sbiDDRB,0;电容放电

outiTIMSK,0b00000010;中断屏蔽

sbr_Flags,bit1;测量结束

tc1c_e:

popAL

outSREG,AL

popAL

reti

;--TC0溢出中断处理（1kHz）--;

;刷新显示.键盘扫描.减_Stm1和_Stm2.（250Hz）

tc0_ovf:

pushAL

outiTCNT0,–39

sei

inAL,SREG

pushwA

pushwZ

ldiwZ,DispPtr;下一个显示数据

ldAH,Z

incAH

cpiAH,4

brcsPC+3

rcallscan_key

clrAH

stZ+,AH

outiPORTD,0b0111100;关显示

addZL,AH

ldiAL,bit6

lsrAL

subiAH,1

brccPC–2

comAL

andiAL,0b0111100

ldAH,Z;取段码

ldiZL,8;段码送sreg

sbrsAH,0

sbiPORTD,1

sbrcAH,0

cbiPORTD,1

sbiPORTD,0

cbiPORTD,0

lsrAH

decZL

brnePC–8

outPORTD,AL;显示

t0_exit:

popwZ

popwA

lddAH,Z+6

stdZ+6,AL

cpAL,AH

brnePC+7

lddAH,Z+5

stdZ+5,AL

eorAH,AL

andAH,AL

breqPC+2

outSREG,AL

popAL

reti

scan_key:

inAL,PINB;键扫描

comAL

andiAL,bit4

sbr_Flags,bit7

tst_Stm1;Stm减至零为止

breqPC+2

dec_Stm1

tst_Stm2

breqPC+2

dec_Stm2

ret

（4）校准及使用注意事项

首次使用电容表，必须先校准。

未经校准的电容表，在通电瞬间将显示“E4”,接着显示十几pF的杂散电容值。

校准前应准备1nF100nF的标准电容个一只。

校准步蹙如下：

a.将开关S2闭合，按校正键S1清除杂散电容值，使电容表显示0.00pF；

b.短接JP1的④⑤脚，再将1nF标准电容插入测试口JP2，按S1，使电容表显示1.00nF；

c.断开JP1的④⑤脚，短接JP1的③⑥脚将100nF标准电容插入JP2，按S1，使电容表显示100nF。

校准之后，开机瞬间不再显示“E4”，而是显示“8。

8。

8。

8”，表示已经校准，可使用。

校准值自动存入单片机繁荣EEPROM,以后不需要再校准。

杂散电容值不存入EEPROM，所以每次开机都要清除杂散电容值。