基于單片機的數字電容表設計

　　5 軟件設計

　　程序用C語言編寫。軟件部分由主程序、定時中斷服務子程序等模塊組成。定時器T0作被測電容器充電時間的計數用。定時器T1用于定時中斷服務，定時時間為5 ins，即5 ms產生一次中斷。數組BitTab[4]用來存儲位驅動碼，DispTab[11]用來存儲字形碼，數組DispBtlf[4]的4個元素分別用來存儲從定時器T0讀出的數據的個、十百千位的4位數字。程序顯示每一位數碼的時間為5 ms，因此顯示完整的4位數的周期為20 ms(4次中斷)。每過240 ms(48次中斷)刷新一下數據，即每過240 ms測一次電容量，測量時間小于2 ms，由于這一時間小于中斷的時間5 ms，因此在測量過程中不會出現中斷現象。測量電容時P1．2口輸出高電平，電容開始充電，與此同時定時器T0開始計數，當電容器充電達到基準電壓時，P3．6口輸出高電平，據此程序做出判斷停止T0的計數，并讀出數據送數碼管顯示。如果被測電容器的容量超出測試檔的量程，則計數值大于或等于2 000，顯示結果為千位數顯示1，其他三位數不顯示。經仿真和電路測試，發現單片機判斷P3．6口是否輸出高電平要花3個機器周期，這會使顯示值增加3，因此在程序中對此誤差進行了修正，對計數值減去了3。字形碼的輸出用了P3口的P3．0～P3．5，P3．7，P3．6為空，P3口輸出的數據通過數組DispTab獲得。數據位和字形的對應關系如表1所示。

　　6 安裝與調試

　　該設計用AT89C2051單片機集成電路，X1用12 MHz的石英晶體，S1選用1×4的波段開關，DS1～DS4選用共陰LED數碼管。安裝前先將C語言源程序用KEIL 51編譯成目標文件即HEX文件，再用編程器將HEX文件寫入AT89C2051芯片。調試工作主要是通過對RP1的調節來調整基準電壓，最好是通過對一個精度比較高的的電容器的測量來進行調節，而不是直接測量基準電壓。具體方法是，選一個經確認容量比較準確的電容器，如15 nF的電容器，將S1置于20 nF檔上，調節RP1是測量顯示值為1 500。選擇的電容器容量至少要大于相應量程的50％，最好是接近滿量程，才能調得比較準確。該檔調試好后其他各檔也就調試好了。如果發現某檔精度有問題，可改變其相應充電電阻的阻值來進行調整。在使用過程中，當S1置于2 nF檔時，在沒有接人測試電容器時，有10 pF左右的顯示值是正常的，因為這是電壓比較器的輸入電容和電路的分布電容。

　　只要在測量讀數時間去掉這一數值即可。因此在調試時不要選擇該檔，以免因分布電容影響調試得準確性。

　　C文件源程序如下：

參考文獻：

[1].AT89C2051datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AT89C2051_html.
[2].AT89C51datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AT89C51_810155.html.
[3].DS1datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS1_1106249.html.
[4].DS4datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS4_1106244.html.