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采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案

2013-11-28 10:42
安娜PARKER
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  作者:李健,王良能

  本文介绍了一种基于555定时器和单片机的数显式电阻和电容测量系统设计方案。该系统利用555和待测电阻或电容组成多谐振荡器,通过单片机测量555输出信号的周期,根据周期与待测电阻或电容的数学关系计算出电阻或电容值,再将之在LCD1602上显示出来。最后仿真结果表明该测量系统具有结构简单,方便实用等优点,能够测量一定范围内的电阻和电容值。

  1.引言

  在电子仪器、仪表的制造及使用行业,有大量的印刷电路板需要调试、测量与维修,需要对电阻电容的数值进行测试。

  本文介绍了一种基于AT89C51单片机和555定时器的数显式电阻和电容测量系统设计方案,然后制作出电路实物,实现系统的功能。系统利用555定时器和待测电阻(或电容)组成多谐振荡器,通过单片机定时器测量555输出信号的周期,根据周期和待测电阻(或电容)的数学关系再计算出电阻(或电容)值,再通过1602液晶显示器将其显示出来。经仿真结果表明该测量系统具有结构简单,方便实用等优点。

  2.设计方案与原理

  2.1 设计总方案

  整个测量系统由单片机最小系统,按键,电阻、电容和555组成的多谐振荡器和液晶显示等几个电路模块组成。如图1所示。

采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案

  2.2 多谐振荡器原理

采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案 

  如图2所示,测量电容时,利用555和待测电容CX和电阻R1和R2(R1和R2为已知电阻)等组成多谐振荡器,这样从555的输出端Q将输出周期性方波,接到示波器,如图2(b)所示。该信号不是一个占空比为50%的方波,根据参考文献2,一个周期T中高电平时间持续时间为:

采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案

  测量电阻时,另用一个555组成一个多谐振荡器电路,将待测电阻RX接在R1的位置(或者将RX和一个已知电阻串联),CX替换成一个已知的电容C.这样一个周期时间为:

采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案

采用555定时器和单片机的RC测量系统设计方案

  2.3 单片机计时原理

  555输出的周期性方波信号送给单片机进行计时,测量出信号的一个周期时间T,再利用上面的数学关系进行计算处理,得到待测的电容或者电阻值。单片机计时的原理是:利用单片机的外部中断0和定时器0.555的输出信号接到单片机的外部中断0引脚P3.2,将其设置成下降沿触发。当555的输出信号为下降沿时,触发外部中断,开启单片机的定时器0开始计时,直到下一次下降沿到达时,即一个周期到达了,停止计时,这时定时器记下的就是一个周期的时间长度。

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