【奇趣51DIY】之1——LC测量小工具（03月01日-04月10日）

辛昕

【奇趣51DIY】之1——LC测量小工具（03月01日-04月10日） [复制链接]

经过了 寻人帖 和 意见征集，我们的『51DIY』活动已经引起了一部分坛友的热切关注，一周过去了，急不可待的你是否早已跃跃欲试？

今天开始，我们就要真正开始我们的DIY活动了！DIY第一波：LC测量小工具。这是在上一周的意见征集贴里，由quanzx大叔提出，被较多网友关注的一个建议。

 

项目简单描述：

它的测量核心是一个由LM311构成的LC振荡器组成，改变接入的测量电容或电感，会引起输出频率的变化，通过单片机对其脉冲计数就可以转换成相应容值电感量，经过LCD1602显示出来。

该电路较为简单，其LC谐振器具有高稳定性，容易起振，并且灵敏度好，据说对于一根弯曲导线的电感都可以有几个赫兹的变化。网上流传是一个捷克高手所为，故而仿制的成功率很高。

美中不足的是，它只能测量小电容小电感，不能测较大容量的大电解电容。不过那个万用表基本可以完成，所以，这个测量工具主要用于测皮法级的小电容和无线电制作自制小电感。

 

DIY的分工和共享成果的方式

以往的DIY的进行一般都是先组织讨论，试验，然后确定方案下来后，由组织方统一配发所需元件材料，再由参与者各自完成的方式。

而本次DIY，将不采取这种方式，主要是从以下原因考虑：

首先这个DIY中所用的元件材料均比较容易获得，价格也便宜。它们甚至就在你的工具箱中；此外，也为了减小运输成本，缩短开发时间。

这样我们如何共享完整的DIY成果呢？

我们采取这样的方式：每个人分工，单独完成子任务，各自提交一份完整的制作资料，由组长协调，公布一份完整的技术文档，提供仿制参考。

这份技术文档的要求只有一个：你必须让你的队友无须经过什么他个人的创造性理解和尝试，就能按照你写的内容重复你的工作，并加在他的工作上，做成一个完整的LC测量小工具。

 

要做到这一点并不容易，所以为了更好控制活动进行流程和更好执行这份技术文档的要求，所以我们的任务说明书中将有非常具体的要求，请您务必遵守。

 

活动进行阶段：

1 报名阶段：（一周时间）

从发布公告开始，一周以内，跟帖报名。在报名结束后，本阶段将以确立DIY名单，建立小组，选出组长，个人分领任务为结束标志。

在此特别提醒的是，尽管这个DIY的本意是为初学者而来，但是，其中一些子任务对模拟线路硬件方面的要求较高，在此建议你一定要仔细阅读各部分任务说明，妥善选择。

2 预备阶段（暂定时间为两周，可适当延长）

这一阶段是DIY的主要阶段，组员根据所认领子任务，按照任务说明书 完成工作。

3 整合阶段：（预计一周至一周半）

将预备阶段的工作汇总，各部分任务组员提交相应任务完成所需的资料，文档。由组长组织讨论，讨论需完成以下任务：

在综合考虑各部分任务的完成程度，并小组讨论相互之间的衔接问题。在此基础上由组长提交一份总的单片机内部资源需求和接口配置，完成单片机选型。就此提出完整完善的总体任务规格书。

各组员在此要求下，根据总的规划，在上阶段完成的基础上完善自己的设计，相应修改，提交技术文档，由组长对其进行汇总整理。形成最终的技术文档，公布。

 

此后组员也可根据这份完整的文档，完成自己部分任务以外的其他部分，使得最终做出一个完整的LC测量工具，DIY活动由此结束。

其他未参与DIY的坛友亦可根据这份技术文档进行仿制。

 

差点忘了正事，现在发一些相关链接：

 

quanzx大叔建议贴里附带的链接：这是矿石收音机 论坛里 一个热得稀里糊涂的贴。

http://www.crystalradio.cn/bbs/viewthread.php?tid=99346&extra=&highlight=lc&page=3

 

我昨晚在网上找到的一个关于这个测量电路的原理简单介绍：

http://hi.baidu.com/shilongduan/blog/item/c12cb3ed8be32a2163d09f8f.html/cmtid/69cb815184e40f6f8435244d

 

[ 本帖最后由 辛昕 于 2011-3-2 11:03 编辑 ]

辛昕

       子任务一：LCD1602显示部分

        这一部分，因为我们购买到的液晶显示屏一般都是已经有封装的，使用时只需对其引脚进行连接，编程驱动，所以对于已经使用过，熟悉它的朋友来说，没任何挑战性。

        所以，我们强烈建议如果已经熟悉了LCD1602，请不要申请这个子任务，请去挑战你所陌生的更有挑战性的子任务，把机会让给那些还没有玩过1602的朋友。

        你要完成的任务：

1 至少用它显示一段信息，证明你能驱动它。

 2 由于这个子任务和下面三个相比，相对较简单，工作量也少。同时也为了让我们更好地了解液晶屏地驱动方法，请你写一篇关于液晶屏的介绍文章，并着重描述这次所使用的1602。要求是：让阅读者对现有的液晶屏的分类和驱动原理有一个大概的了解，并让他在这篇文章的指导下，能够用单片机驱动1602.

 子任务二： LM311为核心的测量电路

       这是本次DIY的难点。因为这是一个高频振荡电路。所以请那些有较好模拟电路基础或者擅长振荡电路，熟悉运放工作的朋友接受这一部分任务。

       前面说了，这是一个谐振电路，其能输入方波，直接和单片机测量引脚相连。其输出方波频率和接入的测量容值电感量具有确定的函数关系。

       尽管说这是一个容易仿制的电路，但是我们DIY要知其一更要知其二，否则意义有限，同时，深入理解了它的原理，我们也可以对其进一步的挖掘，完善这个测量工具。

       这一部分要完成的任务有：

1 写一篇详细的电路分析，你至少要做到：提供频率与测量值的关系式；指出这个谐振电路是如何起振的。此外，从网上的反响来看，这个电路的带负载能力似乎不很如人意，请着重分析它——这也是你要提交的接口信息。你可以对运放进行重新选型以便完成达到更好的性能。因为涉及电路设计或者制作：你需要提交由PROTEL99SE或者AD6等常用EDA软件绘制的SCH文件。（PCB暂不要求）。提交元件清单（BOM），对其中有特殊要求，重要的元件加以说明，说明选用方法。

 2 提交你的接口，这里，接口主要指的是它的输出阻抗，以便与单片机相连。

 3 焊接实物，并通过示波器或者频率计数装置，证明你的工作的确可行。（注：这一部分难度较大，可适当延迟时间。如时间不够，焊接实物可以押后一个阶段。）

4 可能并且有需要的话，你可以提出对其的改进方案。

子任务三： 51单片机的脉冲计数单元

      这一部分的工作是利用单片机对测量电路送来的方波进行计数，要注意这些方波的频率都比较高，在几百K左右。

      你要完成的任务有：

1 选择合适的时钟和计数方式，编写源程序，通过自制的方波源或者信号源等工具试验，切实证明你的工作。因为涉及源程序：你需要提交流程图，带详细注释的源代码（因为是单片机程序，所以，请写出所用内部资源，引脚使用情况，系统时钟等关键参数。）

子任务四：开关切换电路

       这是个网上流传的制作中不足的地方，有人提出采用继电器开关电路代替机械开关。

       个人认为，这个替代的建议是好的，但采用继电器有点小题大做，一来继电器成本昂贵，体积大，二来，都是弱电，实在看不出有什么理由要用继电器。要减少对单片机的干扰能力，我们完全可以采用简单的三极管做成开关电路代替，并做成一个按键识别电路，让单片机自动识别按下了什么键，相应于什么测量项目。

        这一部分要完成的任务有：

1 设计三极管开关电路，设计按键识别硬件线路。（因为涉及电路，其相应要求参见于子任务二中的第一条；）

2 编写相应的按键识别程序。（相应要求参见于子任务三的第一条。）

 

 

报名将收集于此，以附图给出。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2011-3-7 10:24 编辑 ]

辛昕

幸亏我手脚快，占了沙发把任务说明书发了......

maylove

有吗？

你这么说，我这条帖子还在犹豫要不要发呢？呵呵！

辛昕

必须的，迅速的，果断地发吧。
现在大清早的，那些哥们大叔们估计在忙活着工作，不过我刚才已经逐个QQ骚扰过去了，估计一会就会热闹了。

soso

辛昕这条帖子 是在寻人  有兴趣的朋友 根据2楼的任务安排 申请任务吧
有些基础的但有些感念不清楚的 可以申领个任务 把不清楚的地方搞清楚 坛子里的工程师会帮忙
一点儿基础都没有的 就每天关注项目进展 跟着做 有不懂的随时拿出来讨论吧

liuceone

还有别地任务不

ddllxxrr

对原理有点不明白，用一个直流5伏直接充电，然后用单片机算时间就行，为什么要LM311，能否讲下整体原理，或来个大概的原理图

辛昕

说实话，昨晚我看了一个来小时，不是很看得懂。目前我对它的理解是：这是一个LC谐振电路，分析的重点应该是找出它的起振条件。其振荡频率跟接入的LC网络参数有关，这也是它的测量原理。 但是我这两天忙着准备求职材料，这方面基础也不是很够。所以可能没这么快理解。如果您有这方面的基础和能力，希望你能就着两个链接，我们一起去研究一下。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2011-3-2 11:08 编辑 ]

辛昕

[quote]原帖由 ddllxxrr 于 2011-3-2 11:00 发表 对原理有点不明白，用一个直流5伏直接充电，然后用单片机算时间就行，为什么要LM311

 

这里，我指出一个小小的错误哈。

这个是测量小电容小电感的。它采用的不是测时间，那是大电容才用的方法。

这里用的测频率

wanghongyang

支持一下，51很久没碰了！~

辛昕

       刚才，和大鱼儿聊了聊，从他的反响来看，也许能代表一部分坛友的想法吧。

       对此，我想说的是：在这个DIY里，困难的比较核心的是那个LM311测量电路，但是，它的困难并不和驱动LCD1602，并不和用单片机做一个计数电路 有直接关系啊！

       另外想说的是：记得从前看那个卖 圆梦小车 的 丁齐 的网站，他曾经说过一句这样的话：在每一次的项目里，我们都要有自己不会的，稍高于自己能力要求的部分，因为这样才有挑战性，这样才能证明你具有学习能力。

      是的，如果总是做我们会的，做我们有把握的，那我们做100次，1000次，跟做一次又有什么差别呢？

      所以，我在此呼吁：朋友们，拿出你们在寻人帖 和 意见征集贴 里的那些勇气和积极来，大胆勇敢地加入我们的行列吧。

      有些话本不该说，说出来会让你们丧失对我的信心。但如果要我说一句实话的话：

      我想说，作为机械专业，纯粹靠课余自学的我，一个比你们起步早了不过一年的初学者，说实话，实在没有比作为新手的你们强多少的知识和能力，我只是每次都积极去接触自己虽然不会不熟悉，但是喜欢，决心要做的事情。成败不重要，重要的是每一次都有进步。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2011-3-2 11:17 编辑 ]

辛昕

由于发帖时的疏忽，所以忘了发相关链接，后来补充在主题贴的末尾，请各位朋友转到楼主贴的末尾看看。

辛昕

这里两幅附图

一个是quanzx大叔找到的电路图。

一个是我在网上找到的原理简单介绍的截图（不完整）

完整的请在主题贴里找到第二个链接，进入百度空间去看看。

[ 本帖最后由 辛昕 于 2011-3-2 11:35 编辑 ]

foursking

原帖由 辛昕 于 2011-3-2 11:14 发表
       刚才，和大鱼儿聊了聊，从他的反响来看，也许能代表一部分坛友的想法吧。
       对此，我想说的是：在这个DIY里，困难的比较核心的是那个LM3 ...

讲的真好~~先去上课

zjjone1023

申请一个LCD显示的

liuceone

俺精神上坚决支持你 就是有没有更简单的活

jaych

好~！果断支持。

申请子任务二~测量电路部分的。

fengzhang2002

这个不错，很实用，几万一台的万用表也测不出几PF的电容的

辛昕

好的，所有报名的朋友，我将记录在沙发贴里。