基于51单片机的数字电容表的设计

基于

51

单片机的数字电容表的设计

数字电容表

,

具有准确度和灵敏度高

,

测量速度快等特点

,

利用多谐振荡电路的频率

计算公式

,

间接求得所测电容的电容值。

一．

硬件系统

1.1  

单片机硬件设计

选用具有低功耗特性的单片机可以大大降低系统功耗。可以从供电电压、单片机

内部结构设计、系统时钟设计和低功耗模式等几方面考察一款单片机的低功耗特性。

1.1.1  

选用尽量简单的

CPU

内核

在选择

CPU 

内核时切忌一味追求性能。

8 

位机够用

,

就没有必要选用

16 

位机

,

选择

的原则应该是“够用就好”。现在单片机的运行速度越来越快

,

但性能的提升往往带来

功耗的增加。一个复杂的

CPU

集成度高、功能强

,

但片内晶体管多

,

总漏电流大

,

即使进

入停止状态

,

漏电流也变得不可忽视

;

而简单的

CPU 

内核不仅功耗低

,

成本也低。

1.1.2  

选择低电压供电的系统

降低单片机的供电电压可以有效地降低其功耗。当前

,

单片机从与

TTL 

兼容的

5  V 

供电降低到

3.3  V

、

3 V2  V 

乃至

1.8  V 

供电。供电电压降下来

,

要归功于半导体工艺

的发展。从原来的

3 

μ

m 

工艺到现在的

0.25

、

0.18

、

0.13 

μ

m 

工艺

, CMOS 

电路的门限

电平阈值不断降低。低电压供电可以大大降低系统的工作电流

,

但是由于晶体管的尺寸

不断减小

,

管子的漏电流有增大的趋势

,

这也是对降低功耗不利的一个方面。

目前

,

单片机系统的电源电压仍以

5 V

为主

,

而过去

5 

年中

,3  V 

供电的单片机系统

数量增加了

1 

倍

,2V 

供电的系统也在不断增加。再过五年

,

低电压供电的单片机数量可

能会超过

5 V 

电压供电的单片机。如此看来

,

供电电压降低将是未来单片机发展的一个

重要趋势。

1.1.3  

选择带有低功耗模式的系统

低功耗模式指的是系统的等待和停止模式。处于这类模式下的单片机功耗将大大

小于运行模式下的功耗。过去传统的单片机

,

在运行模式下有

wait

和

stop

两条指令

,

可

以使单片机进入等待或停止状态

,

以达到省电的目的。

等待模式下

,CPU 

停止工作

,

但系统时钟并不停止

,

单片机的外围

I/O 

模块也不停止

工作

;

系统功耗一般降低有限

,

相当于工作模式的

50%

～

70%

。