PIC16LF874单片机在电容测量模块中的应用

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1、第卷第期电子设计工程年月单片机雇由容测量摸殃中的应用戴丽霞马铁华刘双峰中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原摘要!为提高电容测量精度针对电容式传感器的工作原理设计了基于单片机电容测量模块简单阐述了电容测量电路的应用背景和国内外研究现状介绍了关国公司单片机的特性电容式传感器榆出的动态微弱电容信号通过型电容数字转换器把模拟量数据转换成数字量数据所测数据由单片机应用程序进行处理显示和保存实验结果表明固定电容标称值为的测量值相对误差在以内同时也可知被测电容容值越大测量值和标称值相对误差越小关键词!电容传感器测试中图分类号!文献标识码!文章编号!!""

2、""""电容式传感器已广泛应用于工业医学军事等领城但片机机应用的特点从功耗驱动能力外围模块设计等方D前大部分电容测量方法集成化水平低精度低因而对电面单片机也有一些独到之处从而使得成为一款容特别是对微小电容的精确测量始终是一个很重要的内容方便实用的高性价比的单片机振荡法电路结构简单抗干扰能力差板间内电容影响测量系列单片机包括一系列不同型号的器件主结果电桥法利用电桥平衡原理测量电容测量结果受桥臂要特点有电容性能影响较大本文用到美国公司精简指令集技术指令系统是专门根据小型机单片机该单片机采用精简指令集哈佛总线结构流特点设计的力求每一条指令达到更高的效率减少指令

3、功水线指令方式具有抗干扰能力强功耗低高性能价格低能的重复高中低档的门单片机指令数分别为条等特性条和条这就带来了两方面的好处一方面可以使代码的利用率大大提高有利于提高执行速度另一方面给用户学单片机习记忆和应用带来了极大的好处编程和调试相对就更加系列单片机采用精简指令集容易而且同样的功能所需的编码减少节约了开发时间结构突破了传统单片机对机在结构哈佛总线结构哈佛结构是程序存储器和上存在的自然依赖性加上哈佛总线的存储器结构两级流数据存储器独立编址即两者位于不同的物理空间系列水线指令结构单周期指令等技术从而在单片机硬件结构单片机不仅采用哈佛体系结构而且采用哈佛总线

4、结构从上独辟溪径大大提高了系统运行的效率除此之外针对单而充分发挥了哈佛结构的潜在优势大大提升了系统的运行效率和数据可靠性收稿日期!稿件编号!基金项目国家自然科学基金项目资助项目编号作者简介戴丽霞女山西运城人硕士研究生研究方向动态测试与智能仪器!!戴丽霞$等单片机在电容测量模块中的应用!单字节指令单字节指令对单片机系统是革新性的管理电路单片机电容式传感器信号调理电变化高中低档的单片机的指令位数分别为位路电容数字转化器以及与计算机连接的接口电路位位和的寻址相对独立所有的指令实现了单字节化不仅使数据的存取更加安全其运行速度也得到了显著的提高!两级流水线指令结构

5、由于采用了哈佛总线结构在器件内部将数据总线和指令总线分离并且采用了不同的总线宽度当一条指令被执行时下一条指令同时被取出使得在每个时钟周期可以获得更高的效率图电容测量模块原理图!寄存器组结构的所有寄存器包括端口定时器和程序计数器等都采用结构形式并且只需要一电容测量模块工作原理为电容式传感器输出微弱的电个指令周期就可以完成访问和操作容信号电容信号通过信号调理电路进入型电容数!一次性可编程"!技术可以实现产品上市零字转换器该器件的测量电容测量范围从到几十无限等待并且可以根据用户定制满足特定制经过器件内部转换通过对内部寄存器的设置需要产品定制可以显著提高产品的生

6、命周期增强产品的得到需要的值通过把数据传送到单片机市场竞争力测得的数据再通过单片机异步串行通信接口送到上!功耗低供电电压为!当使用晶振位机计算机最后由上位机应用程序来显示测量结果以及供电电压为时耗电电流典型值不超过当用保存测试数据晶振供电电压力时耗电电流典型值为睡眠模"系统硬件连接式耗电电流更是低于!!品种齐全#方便选择系列单片机目前已形成具本测量电路需要控制器件来控制数据的读取和写入选有高中低档共多种型号的庞大家族功能灵活多样用结构简单功能强大并且兼容串行接口的能适应多种应用场合的不同需要单片机由于的外围接口是因此单片机能很好的控制工作同时测量数据可以

7、通过"!电容测量模块工作原理串行接口送入到上位机中单片机的连接如图所示电容测量模块总体设计原理框图如图所示包括电源的连接图如图所示图单片机的连线图测量电容连线#$!电子设计工程"2010牟第5期能而且要界面美观在确定测试系统的硬件平台后关键是!系统软件劝能的实现选择合适的软件开发工具编写相应的应用软件以图形化编基于PS021设计的应用软件包括检测控制数据处理程语言开发该测试模块该开发环境能提供一个集成的开发数据库管理和系统界面等程序在程序运行速度和存储容量环境与仪器硬件连接方便具有良好的用户界面根据上位许可的条件下尽量用软件实现传统仪器系统的硬件功能机应

8、用程序设计的原理得到测试系统的软件通过在软件简化硬件配置此外界面是测试系统和虚拟