一種寬量程數(shù)字電容表的制作方法
【專利摘要】一種寬量程數(shù)字電容表，由555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路、LED顯示電路和電源電路組成，其連接關(guān)系如附圖所示。采用555集成電路設(shè)計(jì)的單穩(wěn)態(tài)電路，將電容的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)555輸出高電平的時(shí)間的測(cè)量，利用AT89C2051單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，應(yīng)用四位LED數(shù)碼管顯示電容的測(cè)量值，選用78L05三端固定集成穩(wěn)壓器供電，電容的測(cè)量范圍為1pF～2000μF。其積極效果在于：測(cè)量速度快、精度高、功耗低、量程寬、體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格便宜、工作可靠、讀數(shù)方便。
【專利說明】一種寬量程數(shù)字電容表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子測(cè)量?jī)x器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種寬量程數(shù)字電容表。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維修中，電容的測(cè)量十分重要，電子技術(shù)的快速發(fā)展，使電容表成為了一種不可缺少的測(cè)量?jī)x器。傳統(tǒng)的電容測(cè)量方法有電橋法和諧振法兩種，電橋法測(cè)量精度高，但速度慢，諧振法測(cè)量電路簡(jiǎn)單，速度快，但精度低。集成電路技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使電容的測(cè)量實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和智能化。用單片機(jī)制作的數(shù)字電容表，具有測(cè)量速度快、精度高、功能強(qiáng)、讀數(shù)方便等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和維修中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有電容表的不足，本發(fā)明公開一種寬量程數(shù)字電容表。該數(shù)字電容表采用555集成電路設(shè)計(jì)的單穩(wěn)態(tài)電路，將電容的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)555輸出高電平的時(shí)間的測(cè)量，利用AT89C2051單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，應(yīng)用四位LED數(shù)碼管顯示電容的測(cè)量值，選用78L05三端固定集成穩(wěn)壓器供電，電容的測(cè)量范圍為IpF?2000 μ F。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:本發(fā)明由555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路、LED顯示電路和電源電路組成。555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的閾值輸入端接被測(cè)電容，輸出端接AT89C2051單片機(jī)的Ρ3.2端。AT89C2051單片機(jī)的Ρ3.5端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā)輸入端，Pl- O?Pl.6端接LED顯示電路的筆劃驅(qū)動(dòng)a?g端，P3.4、P3.3、P3.1、P3.0端分別接LED顯示電路的1、2、3、4端，Pl.7、P3.7端分別接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl的PF和nF端。電源電路的輸入端接交流市電，輸出端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路和LED顯示電路的電源輸入端。電容的測(cè)量范圍為IpF?2000 μ F。
[0005]本發(fā)明的積極效果在于:測(cè)量速度快、精度高、功耗低、量程寬、體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格便宜、工作可靠、讀數(shù)方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0007]圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]如附圖1所示，本發(fā)明由555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路、LED顯示電路和電源電路組成。555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的閾值輸入端接被測(cè)電容，輸出端接AT89C2051單片機(jī)的Ρ3.2端。AT89C2051單片機(jī)的Ρ3.5端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā)輸入端，Pl.0?Pl.6端接LED顯示電路的筆劃驅(qū)動(dòng)a?g端，P3.4、P3.3、P3.1、P3.0端分別接LED顯示電路的1、2、3、4端，Pl.7、P3.7端分別接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl的pF和nF端。電源電路的輸入端接交流市電，輸出端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路和LED顯示電路的電源輸入端。
[0009]如附圖2所示。
[0010]555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路是由555集成電路，電阻R1、R2、R3，電容Cl、量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl和被測(cè)電容Cr組成的單穩(wěn)態(tài)電路。單片機(jī)P3.5端輸出的負(fù)脈沖加到555集成電路的2腳時(shí)，它的輸出端3腳可輸出暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間即脈寬T=L IRGr的方波脈沖。R為量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl所接通的電阻是已知的，則Cr = T/1.1R，因此，對(duì)電容的測(cè)量實(shí)際上是對(duì)555輸出高電平的時(shí)間的測(cè)量。量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl為單刀三擲開關(guān)，設(shè)計(jì)的三個(gè)量程為:0?2000pF、O ?2000nF、0 ?2000 μ F。
[0011]AT89C2051單片機(jī)電路由AT89C2051單片機(jī)，電阻R4，電容C2、C3、C4,晶振Xl和按鈕開關(guān)Κ2組成。AT89C2051是Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，20個(gè)引腳，內(nèi)含2KB可重復(fù)編程Flash存儲(chǔ)器和128X8位SRAM，工作電壓2.6?6V，工作頻率O?24MHz，15條雙口可編程I/O 口線，2個(gè)16位定時(shí)器TO和Tl，5個(gè)中斷源，一個(gè)串行口。
[0012]AT89C2051的I腳是復(fù)位端，高電平有效。C4、R4和K2組成單片機(jī)的復(fù)位電路，接通電源時(shí)，+5V電源給C4充電，由于C4兩端電壓不能突變，I腳為高電平，單片機(jī)復(fù)位，同時(shí)C4兩端電壓逐漸增加，當(dāng)C4兩端電壓為+5V時(shí)，充電結(jié)束，復(fù)位腳電壓為0，單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。按鈕開關(guān)K2是手動(dòng)復(fù)位鍵，按下K2時(shí)，I腳為高電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，松開K2時(shí)，I腳又為低電平，單片機(jī)退出復(fù)位。AT89C2051的4腳、5腳內(nèi)部電路與外部的晶振XI，電容C2、C3組成振蕩電路，C2、C3為微調(diào)電容。P3.5為輸出端，輸出低電平去觸發(fā)555電路，P3.2為輸入端，與555電路輸出端3腳相接。Pl.7和P3.7用于選擇量程。
[0013]AT89C2051內(nèi)部有2個(gè)可編程控制的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們既可用于計(jì)時(shí)也可用于計(jì)數(shù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)用于計(jì)時(shí)，每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)/計(jì)數(shù)器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器加1，直到溢出。定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)際上是對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，由于一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)振蕩周期，所以定時(shí)/計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12，本發(fā)明中，晶體Xl設(shè)計(jì)為12MHz，則一個(gè)機(jī)器周期為I μ S，即定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖的周期Ttl = I μ S。
[0014]LED顯示電路由數(shù)碼管DSl?DS4和電阻R5?Rll組成。DSl?DS4采用共陰LED數(shù)碼管，各位段選線并聯(lián)，R5?Rll為Pl.0?Pl.6端的上拉電阻。采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，用軟件對(duì)字形碼譯碼。單片機(jī)的Pl.0?Pl.6端用于數(shù)碼顯示的七段筆劃字形碼的輸出，P3.0、P3.1、P3.3、P3.4端用于四個(gè)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描位驅(qū)動(dòng)碼輸出。單片機(jī)依次發(fā)出段選碼和對(duì)應(yīng)位LED數(shù)碼管的位選碼，實(shí)現(xiàn)被測(cè)電容器電容值的動(dòng)態(tài)掃描顯示。
[0015]電源電路由降壓變壓器TI，二極管D1、D2，濾波電容C5、C6、C7，三端固定集成穩(wěn)壓器78L05組成?？蓪?20V的交流電整流、濾波、穩(wěn)壓得到5V穩(wěn)定的直流電壓，為數(shù)字電容表供電。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)的寬量程數(shù)字電容表，電容的測(cè)量范圍為IpF?2000 μ F，各檔誤差均小于0.45%，整機(jī)功耗小于2 W，量程寬、精度高、功耗低、測(cè)量速度快、體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格便宜、工作可靠、讀數(shù)方便，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0017]應(yīng)當(dāng)指出，以上說明并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的修改、變形、添加或替換，亦屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種寬量程數(shù)字電容表，其特征是:它由555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路、LED顯示電路和電源電路組成；555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的閾值輸入端接被測(cè)電容，輸出端接AT89C2051單片機(jī)的P3.2端；AT89C2051單片機(jī)的P3.5端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā)輸入端，Pl.0?Pl.6端接LED顯示電路的筆劃驅(qū)動(dòng)a?g端，P3.4、P3.3、P3.1、P3.0端分別接LED顯示電路的1、2、3、4端，Pl.7、P3.7端分別接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl的pF和nF端；電源電路的輸入端接交流市電，輸出端接555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路、AT89C2051單片機(jī)電路和LED顯示電路的電源輸入端；電容的測(cè)量范圍為IpF?2000 μ F。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬量程數(shù)字電容表，其特征是:555電容時(shí)間轉(zhuǎn)換電路是由555集成電路，電阻R1、R2、R3，電容Cl、量程轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl和被測(cè)電容Cr組成的單穩(wěn)態(tài)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬量程數(shù)字電容表，其特征是:AT89C2051單片機(jī)電路由AT89C2051單片機(jī)，電阻R4，電容C2、C3、C4，晶振Xl和按鈕開關(guān)K2組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬量程數(shù)字電容表，其特征是:LED顯示電路由數(shù)碼管DSl?DS4和電阻R5?Rll組成；DS1?DS4采用共陰LED數(shù)碼管，各位段選線并聯(lián)，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬量程數(shù)字電容表，其特征是:電源電路由降壓變壓器Tl，二極管D1、D2，濾波電容C5、C6、C7，三端固定集成穩(wěn)壓器78L05組成。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK103954846SQ201410194826
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月10日
【發(fā)明者】張新安 申請(qǐng)人:張新安