微控制器專業(yè)解析，如何用微控制器測量電容

微控制器已不是新興事物，對于微控制器，大家或許都有所了解。在往期文章中，小編對微控制器做過一定介紹。為進一步增進大家對微控制器的了解，本文將對微控制器測量電容器電容的方法加以講解。如果你對本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、微控制器簡介

微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。微控制器誕生于20世紀70年代中期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強大，這使其應用已經(jīng)無處不在，遍及各個領域。例如電機控制、條碼閱讀器/掃描器、消費類電子、游戲設備、電話、HVAC、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電(洗衣機、微波爐)等。

微控制器(Microcontroller Unit，即MCU)可從不同方面進行分類：根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為8位、16位和32位機;根據(jù)存儲器結構可分為Harvard結構和Von Neumann結構;根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲器的類別可分為OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和閃存Flash;根據(jù)指令結構又可分為CISC(Complex InstrucTIon Set Computer)和RISC(Reduced InstrucTIon Set Computer)微控制器。

二、微控制器測電容

微控制器廣泛用于測量各種物理變量。測量中涉及的技術對于單個變量類型可能有所不同，并且主要基于要測量的變量的特性。下面介紹一些使用微控制器測量電容器電容的方法。該技術利用電容器本身的特性，因此具有通用性，可以在任何微控制器中輕松實現(xiàn)。

1.基于RC時間常數(shù)

我們知道電容器兩端的電壓不是瞬間建立的。電容器的充電和放電以指數(shù)方式發(fā)生，并且取決于電容器所連接的電阻。當電容器(C)通過串聯(lián)電阻(R)從電源電壓(Vin)充電時，電容器兩端的瞬時電壓由下式給出：

此處，? = RxC，稱為時間常數(shù)。如果你把t =?在上式中，您得到

vo(t = RC)= 0.63 Vin。因此，在t = RC時，電容器兩端的電壓約為電源電壓的63%。

現(xiàn)在，如果您能以某種方式測量電容器兩端的電壓達到電源電壓的63%之前的時間，那么只要知道電阻R即可輕松找到電容值。時間間隔的測量可以通過使用微控制器的內(nèi)置定時器模塊來完成。您需要告訴微控制器何時啟動和何時停止定時器。定時器應在開關S閉合后立即啟動，并且必須在電容器電壓達到0.63 Vin時停止?，F(xiàn)代微控制器配備了一個或多個模擬比較器模塊。您可以使用電位計將比較器的參考引腳設置為0.63 Vin，然后將電容器兩端的電壓饋入比較器的另一個輸入。當電容器電壓超過0.63 Vin時，比較器輸出翻轉(zhuǎn)，這可以中斷微控制器以停止定時器。 Noppharat Tawanron在他的網(wǎng)站上已經(jīng)用PIC單片機演示了該技術。

2.基于振蕩電路

電容是確定頻率的主要組成部分。許多振蕩電路，例如使用555定時器IC的不穩(wěn)定多諧振蕩器。下面所示的555定時器電路的振蕩頻率由下式給出：假設R1 = R2 = 10K，則得出C = 48000/f，其中f以Hz為單位，C為在nF中。這樣，可以通過測量555輸出的頻率間接估算電容。您可以在軟件中創(chuàng)建一個10毫秒的窗口，并使用定時器模塊(用作計數(shù)器)在該窗口中計算輸出脈沖數(shù)。假設，如果在10 ms的窗口中到達N個脈沖，則C = 480/N，nF。如果得到N = 48，則測得的電容將為10 nF。

請記住，這兩種方法都依賴于所用電阻值的準確性。

以上便是此次小編帶來的“微控制器”相關內(nèi)容，通過本文，希望大家對微控制器測電容的方法具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!