中国电子学会认证EDP---------电子设计工程师
根据555定时器构成单稳态,产生脉冲波形,通过单片机读取高低电平得出频率,通过公式换算得到电容值。
由 f?1
ln2*(R1?2R2)*Cx1
3ln2*f*R1 若R1=R2,得 Cx?上述三种方案从对测量精度要求而言,方案一的测量精度极差,方案二需要测量的电容值多,而且测量调节麻烦、电容不易测得准确值,不易操作与数字化,相比较而言,方案三还是比较符合要求的,由于是通过单片机读取转化,精确度会明显的提高。故本设计选择了方案三。
1.3 电压测量电路方案的比较与论证
方案一:直接将被测电压值输入给模数转换器ADC0809,转换成数字量,再通过单片机计算,可的出被测电压值的大小。
方案二:将被测电压分为三个不同的级别:0.00~0.200、0.200~2.00、2.00~20.00,分别将这三个档位的电压放大不同的倍数,使其输入模数转换器ADC0809的值在0~5V直接,便于模数转换器工作。这三个档位可以通过比较输入电压值的大小来自动选择用哪一级的放大倍数。其中输入电压调理电路如图:
10
中国电子学会认证EDP---------电子设计工程师
+12VU1:DR102KR1110K1214131144R1R22K1K32U1:A1LM32411-12VOUTPUT0LM324R74R1610K200R3R4INPUT2K1K76LM32411R122KR1310K3121145U2:A+12VU1:BOUTPUT1U1:CR5R62K1K4R1710KU2:BR142KR1510K576114108911LM324-12VR82KLM324OUTPUT2R920KLM324R1810K 图1-5 电压输入信号调理电路
上述俩种方案从对测量精度要求而言,方案一的测量精度极差,而且测量范围只有0~5V,范围太小。相比较而言,方案二还是比较符合要求的,由于是通过单片机读取转化,并且通过不同的放大倍数,精确度会明显的提高。故本设计选择了方案二。
第二章 核心元件介绍
2.1 STC89C52介绍
STC单片机的优点: ★加密性强,很难解密或破解 ★超强抗干扰:
1 、高抗静电(ESD保护)
2 、轻松过 2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT 测试) 3 、宽电压,不怕电源抖动
11
中国电子学会认证EDP---------电子设计工程师
4 、宽温度范围,-40℃~85℃ 5 、I/O 口经过特殊处理
6 、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理 7 、单片机内部的时钟电路经过特殊处理 8 、单片机内部的复位电路经过特殊处理 9 、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理 ★超低功耗:
1 、掉电模式:典型功耗<0.1 μ A 2 、空闲模式:典型功耗2mA
3 、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA
4 、掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备等.
STC89C52单片机最小系统原理图:
12
中国电子学会认证EDP---------电子设计工程师
2.2 ADC0809介绍 (1)AD0809 的逻辑结构
ADC0809是8 位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道,允许8 路模拟量分时输入,共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D 转换完的数字量,当OE 端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
(2)AD0809 的工作原理 IN0-IN7:8 条模拟量输入通道
ADC0809对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线:4条
ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A, B,C 三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A,B 和C 为地址输入线,用于选通IN0-IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。
13
中国电子学会认证EDP---------电子设计工程师
C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7
数字量输出及控制线:11 条
ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D 转换;在转换期间,ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D 转换。OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。D7-D0 为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,
VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。 (3)、ADC0809 应用说明
a. ADC0809 内部带有输出锁存器,可以与AT89S51 单片机直接相连。 b. 初始化时,使ST 和OE信号全为低电平。 c. 送要转换的哪一通道的地址到A,B,C 端口上。 d. 在ST 端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。 e. 是否转换完毕,我们根据EOC 信号来判断。
f. 当EOC变为高电平时,这时给OE 为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
14