电 子 测 量 技 术 ·２００３年 第 一 期 · ５１ ·
利 用 荤 片 机 实 现 电 感 、 电 容 数 字 测 量
秦 迎 春 解放军广州通信 学院
摘 要 文中介绍了利用单片机系统来完成电感 、电容的数字测量 ，阐述了硬件结构与软件设计。
关 键 词 数 字 电 感 电容 测 量 单 片 机
Ｔｈｅ Ａｒｉｔｈｎ￣ｔｉｃ Ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ＩＮｄｕｃｔｏｒ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ ＭｉｃｒｏＱｃｏｍｐｕｔｅｒ
ａｎ ￣ｎｇｃｈｔｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔ｝ｌｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ￣ｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｅｏｍｐｕｔ￣ ｏｆ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｔｈｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｆｉｇｕｒｅ ｃｏｍｉｎｇ ｌｅｔｉｎｇ ｉｎｄｕｃｔｏｒ，ｃａｐａｄｔａｎｏｅ ｍｅａｓ￣ｅ，
ａｎｄ ｔｈｅ ｈ￣ｕ＇ｄｗａｒｅ￣ｍｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓ０ｆｔⅥ，ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ．
Ｋｅｙｗ￣ｒｄｓ ｔｈｅ ａｒｉｔｈｍ ｅｔｉｃ ｆｉｇｕｒｅ ｉｎｄｕｃｔｏｒ ｃａｐａｃｉｔａ工１ｃｅ ｍｅａｓ￣ｅ ￣ｎｇ ｌｅ ｃｈｉｐ ｒｎｉｃｒｏｅｏｍｐｕｔ￣
１ 测 量 原 理
参 数 变 换 电路 如 图 １所 示 ，由 ５５５时 基 构 成 多 谐 振
荡 器 ，把 被 测 元 件 参 数 Ｌｘ或 Ｃｘ转 换 成 与 元 件 参 数 成
正 比 的 脉 宽 ，然 后 把 脉 宽 的 矩 形 波 作 为 门 控 信 号 ，在 脉
宽 时 间 内 对 一 个 已 知 周 期 的 标 准 脉 冲计 数 通 过 显 示 器 就
可 以把 元 件 参 数 显 示 出 来 。
测 量 电 容 时 是 以 Ｃｘ为 定 时
元 件 的多 谐 振 荡 器 ，产 生 的 矩 形
脉 冲 经 ３ 脚 输 出 ， 送 到 单 片 机
—
ＩＮＴ—Ｏ 控 制 端 ， 脉 冲 宽 度 ｔｗ ＝
ＣｘＲ３ｌｎ２。 测 量 电 感 时 是 以 Ｌｘ为
定 时 元 件 的 多 谐 振 荡 器 ，刚 接 通
电 源 时 ， Ｕ２ （６） ＝ ， ５５５ 的
３脚 输 出 低 电 平 ，７脚 通 地 ， 电
源 经 Ｒ１对 Ｌｘ充 电 ，随 着 充 电 的 图 １ 参数变换电路
进 行 ，Ｕ２ （６） ４ｒ，当 达 到 Ｕ２ （６） ＝ １／３ 时 ， 电
路 翻 转 ， ３脚 输 出 高 电 平 ，７脚 与 地 断 开 ， 因 Ｌｘ的 电
流 不 能 突 变 ，必 产 生 一 个 感 生 电动 势 使 Ｄ 导 通 ，Ｌｘ经
Ｄ、Ｒｌ放 电 ， Ｕ２ （６） 千， 当 达 到 Ｕ２ （６） ＝ ２／３Ｖ￣
时 ， 电路 又 翻 转 ， ３脚 输 出 低 电 平 ，７脚 又 与 地 接 通 ，
Ｌｘ又 开始 充 电 ， 以 此 重 复 上 述 过 程 ， ３脚 输 出 矩 形 脉
冲 ，其 脉 宽 为 ｔｗ＝Ｌｘ／Ｒ１ ｌｎ２， 送 人 单 片 机 面 控 制
端 ，就 完 成 将 电感 、 电 容 转 换 成 相 应 的周 期 量 。
２ 测 量 电 路 组 成
如 图 ２所 示 ， ＣＰＵ 由 于 测 试 较 简 单 ，程 序 量 不 大 ，
因 而 ＣＰＵ 选 ＡＴ８９Ｃ５１片 内 含 有 ４Ｋ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ 不 需
要 外 部 扩 展 ＲＯＭ ，硬 件 简 单 ，调 试 方 便 。
看 门 狗 电 路 ＡＴ８９Ｃ５１无 看 门 狗 功 能 ， 为 了 防 止
系 统 死 机 ， 需 要 外 加 看 门 狗 电 路 ； 另 外 ， 系 统 上 电 时 还
给 ＣＰＵ 提 供 可靠 的 复 位 信 号 ，这 些 由 ＮＥ５６６０５—４２内建
１０ｍＳ看 门狗 的 电 源 监 控 复 位 芯 片 来 完 成 。ＮＥ５６６０５—４２
的 门 限 电 平 为 ４．２Ｖ。
到 低 于 门 限 电 平 时 ，
６６０５—４２ 将 产 生
精 确 的 复 位 信 号 。
６６０５—４２ 内 置 一
看 门 狗 定 时 器 ， 用 于
监 控 ＣＰｕ ， 以 确 保
ＣＰＵ 的 正 常 运 行 ；看
门 狗 能 产 生 一 个 系 统
在 电 源 突 然 掉 电 或 电源 电 压 下 降
ＩＮＴ０
ＡＴ８９Ｃ５ｌ
． ．
Ｐｌ
电路 ｆ．＿一
图 ２ 测量 电路
复 位 信 号 ，用来 终 止 任 何 由 于 ＣＰＵ 故 障 而 引 发 的 不 正
常 的 系统 操 作 ；ＮＥ５６６０５—４２的 看 门 狗 的 监 控 周 期 为
１０ｍＳ （可 调 节 ）。
显 示 器 、 键 盘 显 示 器 由 驱 动
器 、 ４位 ＬＥＤ 组 成 ，用 来 显 示 测 量
的数 据 ，键 盘 主 要 用 于 设 定 Ｒ１、
Ｒ３、ｌｎ２参 数 。
３ 软 件 设 计
当 置 ＡＴ８９Ｃ５１的 定 时 器 ／计 数
器 ０ 的 工 作 方 式 控 制 寄 存 器
（ＴＭ ０Ｄ） 的 ＧｌＡＴＥ ＝ １、Ｃ／ＴＯ ＝０
时 ， 同时 又 置 定 时 运行 控 制 ＴＲ０：
１时 ，由 于 脉 宽 ｔｗ 信 号 控 制 而
端 ，计 数 脉 冲 的接 通 与 断 开 由外 引
脚 信 号 ｔｗ 控 制 ， 当 该 信 号 高 电平 图 ３ 流程图
时 计 数 器 工 作 ，当 该 信 号 为 低 电平 计 数 器 停 止 工 作 ，计
数 脉 冲 由 单 片机 内 部 晶 振 产 生 ，这 样 就 可 测 量 ｔ－ｗ 的 宽
度 ，合 理 选 择 Ｒ１、 Ｒ３，然 后 通 过 软 件 的方 法 计 算 出 Ｌｘ
或 Ｃｘ并 显 示 ， 十分 直 观 ，见 图 ３。
参 考 文 献
１ 李广弟、单片机技术 ，中央广播 电视大学 出版社 ，２００１．８。
Ｐ２３— ２４７
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