給大家介紹一個利用單片機STC89C52/AT89S52為主控的,集合以上三種功能的神器。以下是詳細製作過程。
我初步給這個產品劃定的測量範圍是:
電感測量範圍: 0.1μH--------1H
小電容測量範圍: 1pF-------2.2μF(非電解電容)
頻率測量範圍: 50Hz------400KHz(可測小信號)
電解電容測量範圍: 0.5μF--12000μF(電解電容、非電解電容均可)
在開始製作之前,先給大家講解一下測量原理:
1、小電容、電感測量原理:
電路是一個由LM393(U3A)組成的LC振蕩器。由單片機測量LC震蕩回路的頻率F1,然後根據標準電容C1出電感L1的值。
這裏電容器C1的容量的精確程度,基本上決定了整個測量過程的精度。應該選用穩定性好精度高的電容器,網上一般推薦使用雲母電容器,買不到的話,獨石或CBB的也都可以將就用。
電容Cx、電感Lx的值,分別用下列式子計算:
其中,F1是固有頻率,F2是接入測試電容、電感後的頻率。
2、電解電容測量原理:
電解電容的測量是基於對RC電路的時間常數的計算,電容的充電速度與R和C的大小有關,R與C的乘積越大,充電時間就越長。這個RC的乘積就叫做RC電路的時間常數τ,即τ=R?C。若R的單位用歐姆,C的單位用法拉,則τ的單位為秒。
圖示曲線可以得到充電過程的一般規律:Uc是按指數規律上升的,Uc開始變化較快,以後逐漸減慢,並緩慢地趨近其最終值,當t=τ時,Uc=0.632E (E為電源電壓);本測量儀就是利用單片機測量Uc=0到0.632E這段時間,用下列式子計算計算被測電容值:
電路由比較器U1B,放電晶體管Q1、Q2等組成。設定比較器正輸入端為Uc,(Uc=0.632E,調節Rref獲得),反向輸入端接被測電容CEx,當單片機P15引腳為低電平時,電容放電。注意51單片機引腳的拉電流很小,不能直接驅動Q1,否則放電時間會很長。當單片機P15引腳為高電平時,電容充電,當充電到Uc時,比較器翻轉,觸發單片機外部中斷0,通過測得的充電時間和充電電阻的大小可以計算出電容大小。
原理圖如下圖所示:
上圖中,Btn1是單片機複位按鈕;Btn2是校準按鈕,在測量小電容時候可以隨時按下清零顯示;Btn3是功能切換按鈕,用來在測量LCF(頻率、小電容、電感)和測量電解電容之間切換。
圖中的三個雙刀雙擲開關用來切換測量,S1在L、C(小電容)之間切換,S2在頻率與LC之間切換,S3在大電解和小電解之間切換;單片機能夠根據開關的狀態和按鈕Btn3自動判斷測量的類型。
另外,Fx、Cx、Lx共用了一個GND端子,電路板上四個端子緊挨在一起,也可以多加GND端子,不共用,布線時可以根據實際情況靈活處理。
製作所需的元器件如下圖所示:
焊接完工
正麵飛線主要是數字電源和數字地線,因為數字電源與模擬電源做了嚴格隔離,所以飛線比較亂。不隔離很多地方可以直接連一起,板子可以做的比較漂亮。
背麵的飛線主要是按鍵線、信號檢測線、ISP串口下載線等,模擬部分盡量避免了飛線,或者使用了短飛線。
源代碼: