用AVR單片機制作的電容表

1、用 AVR 單片機制作的電容表這種用 AVR 單片機制作的數(shù)顯直讀式電容表，具有能測量小至1pF 的電容，量程廣（1pF-470uF ），能自動換擋，使用方便等優(yōu)點。（ 1）硬件電路用分立元件電路測量電容的容量，至少要一個電壓比較器，一個時間計數(shù)器以及一些邏輯電路，而用AVR 單片機 AT90S2313 就可以實現(xiàn)這些功能。1） 工作原理用 AVR 單片機制作的數(shù)顯直讀模式電容表的電路圖如圖1圖 1該電路由 AT90S2313 單片機帶輸出鎖存和三態(tài)控制的串入/并出轉(zhuǎn)換器以及 4 位共陽數(shù)碼管等組成，所用元件不多，硬件電路非常簡單。該電路采用小，整機工作電流僅32mA 左右。CD40949V穩(wěn)

2、壓塊 78L05 ，疊層電池供電，功耗較(2)工作過程將待測電容Cx 插入 JP2，在測量從低量程開始，單片機先將阻 R16 對 Cx 充電，500ms 內(nèi)將會觸發(fā)以下測量過程。PB3 置為高電平，使Q1 截止，斷開3.3k 電阻R15，僅通過3.3M電單片機開始計時， Cx 上的電壓經(jīng) R14 送單片機內(nèi)比較器的 AIN0 端，并與 AIN1 端的電壓 0.5Vcc 比較，如果在 130ms 內(nèi) AIN0 端的電壓 Vc 達不到 0.5Vcc ，說明 Cx 大于 57Nf ，應(yīng)切換到高量程，反之，單片機將充電時間換算成 Cx 如果需要切換到高量程，則單片機會將的容量，連同容量的單位通過數(shù)碼管

3、顯示出來；PB0 口置低， Cx 通過 PB0 放電，放電完成后再將PB3 置低，使 Q1 導(dǎo)通，切換到高量程，R15 R16 并聯(lián)向 Cx 充電（加快充電時間），并重新計時，如果 1 秒內(nèi) Cx 上的電壓 Vc 達不到 0.5Vcc ，說明 Cx 大于 440uF,超量程，數(shù)碼管顯示 “ E2”,表示測量失敗，反之，單片機將充電時間換算成Cx 的容量，連同容量的單位通過數(shù)碼管顯示出來。（ 3）源程序.include“ 2313def.inc ”.include“ avr.inc.def _0=r15;零寄存器.def _Stm1=r14;系統(tǒng)定時器.def _Stm2=r13;系統(tǒng)定時器.d

4、ef _Flags=r25;標(biāo)志寄存器;b0:結(jié)果為 minus;b1: 捕獲完畢;b2:累計時間溢出;b7:有鍵按下;-數(shù)據(jù)存儲器定義 -;. RAMTOPDispPtr:.byte1;顯示緩沖區(qū)DispBuf:.byte4KeyScan:.byte2Comp1:.byte2; 低量程校準.Comp2:.byte2;高量程校準.Comp3:.byte2;零校準值StrBuf:.byte 10;十進制轉(zhuǎn)換緩沖區(qū);-程序區(qū)-;.csegrjmp reset;復(fù)位rjmp 0;外中斷 INT0rjmp 0;外中斷 INT1rjmp tc0_cap;TC1 捕獲rjmp 0;TC1 捕獲rjmp t

5、c1_ovf;TC1 溢出rjmp tc0_ovf;TC0 溢出;rjmp 0;Rx 接收寄存器準備好;rjmp 0;Tx 發(fā)送寄存器準備好;rjmp 0;Tx sfr 空;rjmp 0;模擬比較器;-初始化 -;reset:outi SPL,low(RAMEND)clr_0;清零寄存器ldiw Z, RAMTOP清 RAM;ldiAL, 128stZ+,_0decALbrne PC2outi PORTD,0b0111100outi DDRD,0b1111111outi PORTB,0b01111000outi DDRB,0b10001101outi TCCR0,0b100;TC0 時鐘 =3

6、9kHzouti TIMSK,0b00000010;TC0 溢出允許sbi ACSR, ACIC;接 AC0 至 TC1 輸入捕獲clr _Flagsseildiw Y , DisoBuf; 顯示測試 (500ms)ldiAL, 1stdY+0, ALstdY+1, ALstdY+2, ALstdY+3, ALldiAL, 125rcalldlyrcallload_eep;讀增量校準值breqPC+6ldiwZ, form3*2rcall put_formedldiAL, 250rcalldly;-主程序 -;main:ldi AL, 25等待 100ms,定時器 2erapsedmov _S

7、tm1,ALcbr _Flags,bit7sbrc _Flags,7rjmp btn_pressedtst _Stm1brne PC5ldi AL,125; 啟動定時器 2（ 500ms）mov _Stm2,ALrcall measure;低量程測量brcc PC+3;超時，試高量程cbiPORTB,3rcall measurercall adjust_zero;刷新顯示rcall adjust_gainrcall disp_valsbiPORTB,3;置為低量程rjmpmainbtn_pressed:ldiAL,4;延時 16msrcall dlysbis PINB,6;ISP1-3 短路？

8、rjmp cal_low;是，校準低量程sbis PINB,5;ISP4-6 短路？rjmp cal_high;是，校準高量程rjmp can_offset;否則，校零cal_high:cbi PORTB,3;測大容量標(biāo)準電容rcall measuresbiPORTB,3ldiw C,0;X:D:C=1000*65536;(100nF 標(biāo)準電容 )ldiw D,1000ldiw X,0ldiw Z,Comp2cal_low:rcall measure; 測小容量標(biāo)準電容rcall adjust_zeroldiw C,0;X:D:C=1000*65536;(1nF 標(biāo)準電容 )ldiw D,10

9、000ldiw X,0ldiw Z,Comp1cal_copm:clrwTO;X:D:C/=B:A;clrw T2ldi EL,48lslw Crolw Drolw Xrolw T0rolw T2cpw T0,Acpcw T2,Binc CLdec ELbrne PC21or DL,DH;溢出檢測or DL,XLor DL,XHbrne cal_errstdw Z+0,Crcall clr_disprcall save_eeprjmp maincan_offset:rcall measure;測量電容為零or BL, BH;檢測精度范圍brne cal_errcpi BH, high(2000

10、)brcc cal_errstsw Comp3,A; 設(shè)此值為零點rcall clr_disprjmp maincal_err:ldiw Z,form4*2rcall put_formedldi AL,250rcall dlyrjmp maindly: mov _Stm1,ALtst _Stm1brne PC1ret;-測電容 -；measure:outTCNT1H,_0; 清 TC1 并置時限outTCNT1L,_0clrT2LldiAL, 20sbisPORTB, 3ldiAL, 152movT2H, ALoutiTIFR,0b10001000; 允許 TC1 溢出， TC1 捕獲outi

11、TIMSK,0b10001010cbr_Flags,bit0+bit1+bit2outiTCCR1B,0b01000001;開 TC1cbiDDRB,0; 開始充電sbrc _Flags, 2;等待累計結(jié)束rjmp mea_oversbrs _Flags,1rjmp PC-3outi TCCR1B, 0b01000000;關(guān) TC1movew A,T4;取結(jié)果movew B, T6clcretmea_over:outiTCCR1B,0b01000000;關(guān) TC1ldi AL,4;等待 16msrcalldlyldi BH, 1secretadjust_zero:sbis PORTB,3; 高

12、量程，跳一行rjmp PC+19ldsw C,Comp3;B:A -=Comp3subw A,Csbc BL,_0sbc BH,_0brcc PC+10;CY=0,B:A *= 1;置符號標(biāo)志sbr _Flags,bit0comw Acomw Badc AL,_0adc AH,_0adc BL,_0adc BH,_0retadjust_gain:ldiw Y ,Comp1sbis PORTB,3;增益調(diào)整adiw YL,2; 據(jù)量程取校準值送 Dlddw D,Y+0subw C, C;B:A = B:A * D / 65536;ldi EL,33brcc PC+3addw C,Drorw Cr

13、orw Brorw Adec ELbrne PC10movew A,Bmovew B,Cret;-顯示 B:A 值，單位 0.1pF-;disp_val:diw X,StrBuf;十進制轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)clrDL;十進制數(shù)incDL;-Digits+clrCL;-/=10;lslw Arolw BrolCLcpiCL,10brcs PC+3subi CL,10inc ALdec CHbrne PC10st X+,CLcp AL,_0cpc AH,_0cpc BL,_0cpc BH,_0brne PC19cpiDL,2;調(diào)整 0.0pF 數(shù)brcc PC+3stX+,_0incDLsbis PORTB

14、, 3;高量程，數(shù)字調(diào)整addi DL,3ldiw Z, form2*2 4;模式選擇sbrs _Flags, 0adiw ZL,16adiw ZL,4decDLcpiDL,2brcc PC3put_formed:clr AHldiw Y ,DispBuflpmadiw ZL,1mov AL,TOLcltcpiAL,2brcc PC+3bstAL,0ld AL, Xpushw Zldiw Z,seg7*2addwZ,AlpmpopwZbldT0L,0stY+,T0LcpiYL,DispBuf+4brne PC20retclr_disp:ldiwY,DispBufstY+,_0cpiYL,Dis

15、pBuf+4brne PC2retform4:.db14,5,15,15;E5form3:.db14,4,15,15;E4form2:.db10,1,0,13;-0.0p.db10,0,0,13;-00p.db14,3,15,15;E3.db14,3,15,15;E3form1:.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

16、,15;E2.db14,2,15,15;E2.db14,2,15,15;E2seg7:.db0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe00, 1,2,3,4,5,6,7.db0 xfe,0 xf6,0 x02,0 x4e,0 xc4,0 xce,0 x9e,0 x008 , 9 , - , u , n , p , E ,;-EEPROM 讀寫 -;load_eep:ldiwY,Comp1; 取校準數(shù)據(jù)ldiw C,0 x5501rcall read_eepst Y+,ALadd CH, ALcpi YL,Comp1+4brne PC-4rcal

17、l read_eep;和校驗cp AL,CHbreq PC+6sti Y, 1st Y,ALst Y,ALst Y,ALretsave_eep:ldiwY,Comp1;存校準值ldiw C,0 x5501ld AL, Y+add CH,ALrcall write_eepcpi YL,Comp1+4brne PC4mov AL,CHwrite_eep:outEEAR,CLinc CLout EEDR,AL; 存校驗和SUMclisbi EECR,EEMWEsbi EECR,EEWEseisbic EECR,EEWErjmp PC 1retread_eep:out EEAR,CLinc CLsbi

18、 EECR,EEREinAL,EEDRret;-TC1 溢出中斷處理 -;T2L 計數(shù)溢出form TCNT1;置超時錯標(biāo)志.Tc1_ovf:push ALin AL,SREGpush ALinc T2Lcp T2L,T2Hbrcs PC+6sbi DDRB,2sbi DDRB,0sbr _Flags,bit2outi TIMSK,0b00000010pop ALout SREG,ALpop ALreti;-TC1捕獲中斷-;tc1_eep:pushAL;結(jié)束測量in AL,SREGpush ALsbis DDRB,2;轉(zhuǎn)移by測量脈沖rjmp tc1c_edtc1c_st:in T4L,IC

19、R1L;Vc 達到 0.17Vccin T4H,ICR1H;取 T1movT6L,T2LcbiDDRB,2;置 Vth 為 0.5VccldiAL,20decALbrne PC1outi TIFR,0b00001000rjmp tc1c_etc1c_ed:mov T6H,T4L;Vc 達到 0.5Vccin T4L,ICR1L;取 t2t1sub T4L,T6Hmov T6H,T4Hin T4H,ICR1Hsbc T4H,T6Hmov T6H,T6Lmov T6L,T2LclrT6HsbiDDRB,2; 置 Vth 為 0.17Vcc.sbiDDRB,0; 電容放電outi TIMSK,0b0

20、0000010;中斷屏蔽sbr _Flags,bit1;測量結(jié)束tc1c_e:pop ALout SREG,ALpop ALreti;-TC0 溢出中斷處理（1kHz ） -;刷新顯示 .鍵盤掃描 .減 _Stm1 和 _Stm2.(250Hz)tc0_ovf:pushALouti TCNT0, 39seiin AL,SREGpushw Apushw Zldiw Z,DispPtr;下一個顯示數(shù)據(jù)ld AH,Zinc AHcpi AH,4brcs PC+3rcall scan_keyclr AHst Z+,AHouti PORTD,0b0111100;關(guān)顯示add ZL,AHldi AL,bit6lsr ALsubi AH,1brcc PC2com ALandi AL,0b0111100ld AH,Z;取段碼ldi ZL,8;段碼送 sregsbrs AH,0sbi POR