專利名稱：電阻電容測量方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電阻電容測量方法及其裝置，應用于工業(yè)控制、儀器儀表領域，尤其工業(yè)過程控制的電阻式或電容式變送器。
背景技術：
電阻式或電容式變送器在工業(yè)過程控制領域有著廣泛的應用，近些年隨著微處理器和單片機(MCU)技術的發(fā)展，智能化變送器逐漸成為主流。這樣，MCU的前端測量電路需要將檢測結果數字化后，才能由MCU進行后續(xù)的進一步處理。電阻式變送器的前端測量電路就是電阻檢測和數字化電路，常用單臂電橋、雙臂電橋和四臂全橋，或恒流驅動，或電阻偏置等，輸出相應的電壓變化；經過放大電路放大； 再通過ADC數字化后送MCU處理。通常都需要放大電路和昂貴的12 16位ADC，電路較復雜，成本較高。電容式變送器的前端測量電路就是電容檢測和數字化電路，常見的有以下幾種 1、采用容抗-電壓轉換電路，電容作為阻抗元件，在交流電源激勵下，通過容抗-電壓
轉換電路和ADC數字化后送MCU處理。需要復雜的交流電源、容抗-電壓轉換電路和昂貴的12 16位ADC,電路很復雜，成本很高。2、采用電容-電壓轉換電路，例如CAV424電容式信號轉換比例電壓輸出接口集成電路，再通過ADC數字化后送MCU處理。需要昂貴的CAV4M和12 16位ADC，電路較復雜，成本很高。3、采用電容-頻率轉換電路，例如CM0S型555集成電路組成RC多諧振蕩器電路， 將電容的變化轉換成相應的頻率變化。用MCU內部的定時器和計數器測量頻率，實現對電容的數字化測量，電路較復雜，成本較高。由于555時基電路并非為精密測量而設計，固有的缺陷導致抗干擾較差，測量精度較低。因為二線制4 20mA對整機耗電電流的限制，雙極型555功耗較大(電源電壓5V 時，電流3 6mA)；以及輸出并非滿幅，且輸出電平的溫度系數大；因此只能選用CMOS型的 555集成電路，例如LMC555。圖1是LMC555的內部原理圖，3個電阻R(IOOkQ)形成的2個分壓點，是2個比較器的基準電壓。在幾種典型的555多諧振蕩器應用電路中，電源紋波導致的在這2個分壓點的紋波或其它電磁干擾，會影響充電-放電或放電-充電的翻轉時刻。這2個分壓點內阻較高，也是振蕩周期對電磁干擾的敏感點。上分壓點有外部引出腳(Pin5)，可外接濾波電容濾除紋波或干擾，下分壓點沒有引出腳，無法解決此問題。實驗發(fā)現，在上分壓點已外接濾波電容的情況下，在普通辦公室的電磁環(huán)境中，人體感應出的電磁干擾，用手指靠近或接觸芯片的塑封部分(未觸及芯片引腳)，就會導致振蕩周期大約0. 2% 0. 5%的抖動。 相對0. 1%的整機精度要求，已經形成嚴重干擾。無論是哪種電容-頻率轉換電路，由于頻率是單位時間的脈沖數，若希望整機達到0.1%的精度，理論上采樣分辨率至少為1/1000，也就是單位時間要計數1000個脈沖。因為，整機精度受到很多相關部件、元件和器件的精度、線性度、溫漂和時漂等多方面因素的影響，通常采樣分辨率要比整機精度提高大約4倍，留下3/4左右的余量來承受其它不利因素對整機精度的影響而不至于超標。因此，在實際應用中，在量程某個極限的時候，最小采樣分辨率通常要達到1/3000 1/6000，也就是單位時間需要計數3000 6000個脈沖。這會導致采樣時間比較長，進而劣化整機的死區(qū)時間(Dead Time)和刷新率(Update Rate) 指標。有一種電容式差壓傳感器有2個傳感電容CL和CH，并且內置了溫敏電阻RT用于檢測傳感器的溫度進行壓力測量的溫度補償。這就需要同時測量CL、CH和RT，通常需要電容測量電路和電阻測量電路，電路就更加復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種電阻電容測量方法，以解決現有技術中變送器前端測量電路存在的電路復雜、成本高，或者抗干擾差、精度低，或者采樣時間長、實時性差， 或者對同時存在電阻和電容的混合式傳感器不能簡單地一起進行測量的問題，本發(fā)明的另一目的在于提供一種電阻電容測量裝置，該裝置有利于實現上述方法簡單化測量。本發(fā)明的首要特征在于一種電阻電容測量方法，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容_周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容模塊將待檢測的電阻或電容與對應的已確定的電容或電阻串聯(lián)；所述多路串聯(lián)阻容選擇模塊將選擇多路串聯(lián)阻容模塊中待檢測線路；阻容_周期轉換模塊將選定線路的阻容值轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖并實現對多路串聯(lián)阻容模塊進行供電或電容充放電控制；N周期時間檢測模塊用以檢測阻容_周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖N個周期的時間，按如下步驟進行測量
a.將需測量的多路的電阻或電容與已確定的電容或電阻分別串聯(lián)并構成多路串聯(lián)阻容模塊，并將所有電容的非串聯(lián)端接地，所有電阻的非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出供電或電容充放電控制端相連；
b.將各路電阻與電容的串聯(lián)點接入到多路串聯(lián)阻容選擇模塊中，通過分時切換實現對多路串聯(lián)阻容模塊中需檢測線路的選擇，并實現對該線路阻容值的輸出；
c.將選中的需檢測線路接入到阻容-周期轉換模塊中，使需檢測線路中輸出的阻容值經阻容_周期轉換模塊轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖；
d.將由阻容_周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖信號輸入到N周期時間檢測模塊中，由 N周期時間檢測模塊檢測出N個周期的連續(xù)脈沖經歷的時間，并將該時間保存在存儲單元中，以待后期對該時間的處理。本發(fā)明的另一特征在于一種電阻電容測量裝置，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容_周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容模塊的串聯(lián)連接點作為多路輸出端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端一一對應相連， 其中所有電容非串聯(lián)端接地，所有電阻非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連；多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的串聯(lián)連接點一一對應相連， 多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端與阻容_周期轉換模塊的輸入端相連；阻容_周期轉換模
4塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端相連，阻容-周期轉換模塊的輸出端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的所有電阻的非串聯(lián)端和N周期時間檢測模塊的輸入端相連；N周期時間檢測模塊的輸入端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連，N周期時間檢測模塊的輸出端與存儲單元相連。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點
1、電路極其簡單，成本低廉。請參考圖3，本發(fā)明的一種實施方案，除了與電阻式或電容式傳感器配套的電容或電阻組成的4路串聯(lián)阻容模塊以外，只需要1顆PIC單片機就能實現電阻電容測量電路其余部分的功能。例如電容式差壓傳感器只要2個電阻和1顆PIC 單片機就能實現對壓力的測量。2、應用范圍廣，能適用于電阻式傳感器、電容式傳感器以及同時具有電阻式和電容式的混合型傳感器。3、N的值可以在MCU控制下靈活調整。能夠自動適應傳感器的離散性，減少產品電路部分的型號或款式；能夠在一些先天相互矛盾的性能指標上尋求需要的最佳平衡點， 例如實時性和精度。4、相對于頻率轉換型電路，采樣時間可以縮短1 2個數量級。電阻式傳感器主要分為應變式電阻傳感器(金屬、半導體)和電位計(器)式電阻傳感器以及熱敏式電阻傳感器、光敏式電阻傳感器、磁敏式電阻傳感器、氣敏式電阻傳感器、濕敏式電阻傳感器等；應變式電阻傳感器是目前最廣泛用于測量力、壓力、位移、應變、 扭矩、加速度、重量等參數的傳感器之一。在目前電容式傳感器中，比如電容式壓力傳感器、 電容式濕度傳感器、電容式液位儀和開關、電容式加速度和角度儀、電容式位移傳感器等等。在這些電阻式或電容式傳感器中本發(fā)明都有其廣泛的應用前景。


圖1為LMC555的內部原理圖。圖2為本發(fā)明的原理框圖。圖3為本發(fā)明基于PIC單片機上的原理框圖。圖4為本發(fā)明電容式差壓傳感器的2個電容配套2個電阻組成的2路串聯(lián)阻容。圖5為本發(fā)明基于PIC單片機上實現的阻容-周期轉換模塊的原理框圖。圖6為本發(fā)明基于PIC單片機上實現的N周期時間檢測模塊的原理框圖。
具體實施例方式參考圖2至圖6，一種電阻電容測量方法，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，所述多路串聯(lián)阻容模塊將待檢測的電阻或電容與對應的已確定的電容或電阻串聯(lián)；所述多路串聯(lián)阻容選擇模塊將選擇多路串聯(lián)阻容模塊中待檢測線路；阻容-周期轉換模塊將選定線路的阻容值轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖并實現對多路串聯(lián)阻容模塊進行供電或電容充放電控制；N周期時間檢測模塊用以檢測阻容-周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖N個周期的時間，按如下步驟進行測量
a.將需測量的多路的電阻或電容與已確定的電容或電阻分別串聯(lián)并構成多路串聯(lián)阻容模塊，并將所有電容的非串聯(lián)端接地，所有電阻的非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出供電或電容充放電控制端相連；
b.將各路電阻與電容的串聯(lián)點接入到多路串聯(lián)阻容選擇模塊中，通過分時切換實現對多路串聯(lián)阻容模塊中需檢測線路的選擇，并實現對該線路阻容值的輸出；
c.將選中的需檢測線路接入到阻容-周期轉換模塊中，使需檢測線路中輸出的阻容值經阻容_周期轉換模塊轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖；
d.將由阻容-周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖信號輸入到N周期時間檢測模塊中，由 N周期時間檢測模塊檢測出N個周期的連續(xù)脈沖經歷的時間，并將該時間保存在存儲單元中，以待后期對該時間的處理。上述的多路串聯(lián)阻容模塊設置有用高精度、低溫漂、低時漂的電阻和電容，組成1 路參考用串聯(lián)阻容。上述多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容_周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊均置于 PIC單片機中。上述阻容-周期轉換模塊由2個比較器和1個SR鎖存器組成，VRl和VR2為2個比較器提供基準電壓。上述的VRl與VR2和VRl或VR2從PIC單片機的內部電路獲得。上述的VRl與VR2和VRl或VR2各自連接濾波電容，濾波電容的另一端接地。上述的N周期時間檢測模塊使用CCP模塊的捕捉模式實現，且周期個數N為正整數。上述的N周期時間檢測模塊使用TIMER0+TIMER1的方式實現，且周期個數N為正整數。一種電阻電容測量裝置，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容_周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，所述多路串聯(lián)阻容模塊的串聯(lián)連接點作為多路輸出端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端一一對應相連，其中所有電容非串聯(lián)端接地，所有電阻非串聯(lián)端與阻容_周期轉換模塊的輸出端相連；多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的串聯(lián)連接點一一對應相連，多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端與阻容_周期轉換模塊的輸入端相連；阻容_周期轉換模塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端相連，阻容_周期轉換模塊的輸出端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的所有電阻的非串聯(lián)端和N周期時間檢測模塊的輸入端相連；N周期時間檢測模塊的輸入端與阻容_周期轉換模塊的輸出端相連，N周期時間檢測模塊的輸出端與存儲單元相連。具體實施過程
以電容式差壓傳感器應用為例，PIC單片機使用PIC16LF1828芯片(為描述方便以下簡稱PMCU)，以下結合附圖，具體說明本發(fā)明的優(yōu)選方式 多路串聯(lián)阻容模塊
電阻式傳感器的電阻與配套電容串聯(lián)，組成1路串聯(lián)阻容；
電阻式半橋傳感器的2個電阻分別與2個配套電容串聯(lián)，組成2路串聯(lián)阻容；
電容式傳感器的電容與配套電阻串聯(lián)，組成1路串聯(lián)阻容；
電容式差壓傳感器的2個電容分別與2個配套電阻串聯(lián)，組成2路串聯(lián)阻容；
電容式差壓傳感器的溫度檢測溫敏電阻與配套電容串聯(lián)，組成1路串聯(lián)阻容；需要傳感電阻則串聯(lián)配套電容，需要傳感電容則串聯(lián)配套電阻，依此類推。用高精度、低溫漂、低時漂的電阻和電容，組成1路參考用串聯(lián)阻容，MCU將參考用串聯(lián)阻容的測量結果，用來對含傳感器的檢測用串聯(lián)阻容的測量結果進行修正，可以有效提高測量精度。COG電容溫漂較低，高精度就比較困難，在電阻上再串聯(lián)一個微調電位器，通過調校電位器，可以實現1路高精度、低溫漂、低時漂的參考用串聯(lián)阻容。與傳感器相配套組成串聯(lián)阻容的電阻或電容，通常需要高精度、低溫漂、低時漂， 這樣有利于提高測量精度。如果變送器出廠前還需要進行標定，通常就只要求低溫漂、低時
7Κ。根據實際應用中需要傳感的電阻或電容的數量，組成4路串聯(lián)阻容模塊。4路串聯(lián)阻容模塊的串聯(lián)連接點作為4路輸出端與4路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端一一對應相連，所有電容非串聯(lián)端接地，所有電阻非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連。電阻式傳感器或電容式傳感器用于將被檢測的非電量的變化量轉換成電阻值或電容量的變化量，由于對應串聯(lián)的配套電容或配套電阻是確定的，這將導致對應的串聯(lián)阻容的阻容值(RC值)發(fā)生相應的變化。請參考圖4，電容式差壓傳感器的2個傳感電容CL和CH，分別配套2個電阻RL和 RH，組成2路串聯(lián)阻容。2個串聯(lián)連接點分別是輸出1和輸出2，分別連接PMCU的多路開關輸入端引腳C12IN0-和C12IN1-，CL和CH非串聯(lián)端都接地，RL和RH非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連。如果實際應用中，需要傳感4路串聯(lián)阻容模塊，則相應的輸出3和輸出4分別連接 PMCU的多路開關輸入端C12IN2-和C12IN3-，相應多路串聯(lián)阻容選擇模塊的控制也是同一個道理，以下就不贅述了。多路串聯(lián)阻容選擇模塊
PMCU內部有2個比較器，圖中Cx的x=l或2，Cl是比較器1，C2是比較器2。在這2個比較器負(_)輸入端CxVN的前面，有2個4選1電子開關，C1NCH<1:0>和C2NCH<1:0>分別控制這兩個4選1電子開關。4路串聯(lián)阻容選擇模塊由這2個4選1電子開關組成，4個輸入端分別是C12IN0-、 C12IN1-, C12IN2-和 C12IN3-，2 個輸出端分別連接 ClVN 和 C2VN。測量CL時，兩個電子開關分別接通ClINO-和C2IN0-，也就是都連接到弓丨腳 C12IN0-；測量CH時，兩個電子開關分別接通ClINl-和C2IN1-,也就是都連接到引腳 C12INl-0 PMCU通過控制這些開關，分時測量CL和CH。阻容-周期轉換模塊
各種類型的RC振蕩電路、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路、555無穩(wěn)類電路等，通常都能作為阻容-周期轉換模塊，以下優(yōu)選方式就是一種類似555直接反饋型無穩(wěn)電路的優(yōu)化電路。請參考圖5，阻容-周期轉換模塊由2個比較器和1個SR鎖存器組成，VRl和VR2 為2個比較器提供基準電壓。阻容-周期轉換模塊的輸入端分別連接2個比較器的1個輸入，比較器1的另一個輸入接VR1，比較器2的另一個輸入接VR2，比較器1的輸出接SR鎖存器的R輸入，比較器2的輸出接SR鎖存器的S輸入，SR鎖存器的Q輸出就是阻容-周期轉換模塊的輸出。
圖中CxPOL在邏輯上可用于對調比較器的正⑴和負㈠輸入端，所以2個比較器在邏輯上按圖5連接即可。CxSYNC通常選擇0，不要TlCLK同步，以免影響測量精度。將2個比較器的輸出信號SYNCCxOUT分別按圖5邏輯配置到SR鎖存器的S和R 輸入端，將SR鎖存器的Q配置成從SRQ引腳輸出，作為阻容-周期轉換模塊的輸出。PMCU除了電源引腳以外的幾乎所有引腳都是多功能復用的，在實際應用中，為了兼顧外部電路的需要，經常出現引腳沖突，通?？梢酝ㄟ^調整引腳配置避開沖突。PMCU的2 個比較器只是編號不同，可以互換使用。將SR鎖存器的S和R輸入端對調，并將SR鎖存器的Q非配置成從SRNQ引腳輸出，也可以作為阻容-周期轉換模塊的輸出，邏輯上與圖5是一致的。VRl和VR2是2個比較器的基準電壓，電源電壓>VR1>VR2>地。VRl用來設定被測量串聯(lián)阻容充電過程中電容電壓的上限電壓，達到這個電壓，Q輸出低電平，翻轉到放電狀態(tài)；VR2用來設定被測量串聯(lián)阻容放電過程中電容電壓的下限電壓，達到這個電壓，Q輸出高電平，翻轉到充電狀態(tài)；周而復始，產生振蕩周期與被測量串聯(lián)阻容阻容值(RC值)相應的連續(xù)脈沖。以上可見VRl和VR2這兩個基準電壓的波動，會影響翻轉的時刻，導致周期的抖動，影響測量精度，VRl和VR2是振蕩周期對電磁干擾的主要敏感點。實際應用中，若需要提高測量精度，這2點對地要接濾波電容。通常VRl=2/3電源電壓，VR2=l/3電源電壓，這時候測量精度比較高，就像555時基電路一樣的道理，內部的3個電阻R分壓后得到這2個基準電壓。在本實施例中，VRl和VR2推薦2種方案 1、方案1:簡單低成本方案
將FVR緩沖器2設為2. 048V。將DAC設為FVR緩沖器2的1/2電壓1. 024V。通過C1PCH<1:0>控制電子開關選擇FVR緩沖器2，ClVP也就是VR1=2. 048V ； 通過C2PCH<1:0>控制電子開關選擇DAC，C2VP也就是VR2=1. 024V。電源電壓在3. 072V左右，選擇3V比較適合。本方案VRl和VR2從PIC單片機的內部電路獲得，不需要外部電路，電路最簡單、 成本最低。數模轉換器的32階電阻單個阻值約5kQ，VR2=DAC=1. 024V時，內阻約40kQ， 比較大；雖然FVR緩沖器2輸出作為VR1=2. 048V,經過緩沖后內阻較??；但是VRl和VR2都受到PMCU內部數字電路的干擾，振蕩周期的抖動比較明顯。適當改進可以將VR2=DAC連接到DACOUT引腳，此引腳外接1個濾波電容到地，但是VRl無法得到改善。本方案還有一個問題在應用時需要注意，VRl和VR2是由內部基準電壓產生的，與外部的電源集成電路產生的電源電壓難以保持溫度系數的一致。這種不一致也就是兩個溫度系數的差較大，導致VRl和VR2相對電源電壓的比例出現較大溫漂，也就導致振蕩周期有較大溫漂。在電容式差壓傳感器測量中，Δp=k(CL-CH)/(CL+CH)。CL和CH分時測量的時間間隔很短，溫度不可能突變。上述溫度系數的不一致，導致CL和CH測量值溫漂的變化是同步的可相互抵消的，并不影響測量精度。
但是，對于單個電阻或單個電容的傳感器，就會帶來測量誤差。前面提到的設置1 組參考串聯(lián)阻容就可以用來修正這種誤差，提高測量精度。2、方案2:高精度方案
通過C1PCH<1 0>控制電子開關選擇ClIN+,將VRl=ClVP引出到ClIN+引腳； 通過C2PCH<1:0>控制電子開關選擇C2IN+，將VR2=C2VP引出到C2IN+引腳。將3個相同阻值、低溫漂、低時漂的電阻串聯(lián)起來，兩頭分別接電源和地；上分壓點連接ClIN+引腳，下分壓點連接C2IN+引腳；上下分壓點也就是VRl和VR2各自連接1個濾波電容，濾波電容的另一端接地。本方案需要多用3個低溫漂、低時漂電阻和2個濾波電容，電路稍復雜成本稍高一些，但是抗干擾性能和測量精度明顯提高。N周期時間檢測模塊
N周期時間檢測電路將阻容-周期轉換電路送來的連續(xù)脈沖，檢測出其中N個周期的時間，將數字化檢測結果存放在寄存器中，MCU可以讀取此寄存器中的數據做進一步處理。N的取值范圍是正整數，可以在MCU控制下靈活調整，N的具體取值可以在測量過程中動態(tài)調整，主要基于以下幾方面的考慮進行綜合權衡
1、N越小，相對而言采樣速度越快，實時性越好；
2、N越大，相對而言得到的檢測結果分辨率和精度越高；
3、N=256時，剛好是8位計數器的自然溢出值，MCU的軟件處理比較簡單；
4、N的取值要兼顧阻容-周期轉換電路的性能；
5、N的取值要兼顧N周期時間檢測電路的性能；
6、N的取值要兼顧傳感器的電阻值或電容量的離散性以及相應配套電容或電阻的取
值；
N的值可以在MCU控制下靈活調整，能夠自動適應傳感器的離散性，減少產品電路部分的型號或款式。例如各廠家的電容式差壓傳感器的離散性很大，在滿量程壓力的時候，2 個電容的電容量范圍從小幾十PF到大幾百pF，變化范圍達到幾十倍，普通測量電路很難適應這么寬廣的范圍，通常是對某個元件參數進行分檔來適應。在本實施例中，N周期時間檢測模塊可以用以下2個方案實現 1、方案1 使用CCP模塊的捕捉模式實現
使用PMCU的CCP (捕捉/比較/PWM)模塊中的捕捉模式，將CCPx引腳作為N周期時間檢測模塊輸入端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連。TIMERl時鐘源使用指令時鐘 (Fosc/4)，這也是最短的時間分辨能力。N就是預分頻器的分頻數可以選擇1、4、16，能檢測1個、4個或16個振蕩周期的時間。PMCU計算相鄰2次捕捉到的CCPRxH: CCPRxL的差值，就能測得N周期的時間。2、方案2 使用TIMER0+TIMER1的方式實現
請參考圖6，將TOCKI引腳作為N周期時間檢測模塊輸入端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連；TIMERO的溢出信號送給TIMERlJtS TIMERl的門控源；TIMERl工作在門控單脈沖和翻轉組合模式。TIMERl時鐘源使用系統(tǒng)時鐘(Fosc)，這也是最短的時間分辨能力。N的值可以通過TIMERO進行靈活配置，在TIMERl的TMR1H: TMRlL可以得到2次 TIMERO溢出期間，TIMERl對系統(tǒng)時鐘的計數值，就能測得N周期的時間。
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若系統(tǒng)時鐘相同，方案2的時間分辨率比方案1提高4倍。方案1的N值只能是 1、4、16，實際應用中會有很多局限；方案2的N值可以靈活配置成任意正整數，可帶來諸多好處，只是軟件相對比較復雜。從以上實施例可以看出，除了與電阻式或電容式傳感器配套的電容或電阻組成的多路串聯(lián)阻容模塊以外，多路串聯(lián)阻容選擇模塊、阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，這些電路和功能的部分或全部，可以用一顆PIC單片機實現。以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，凡依本發(fā)明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發(fā)明技術方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種電阻電容測量方法，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容模塊將待檢測的電阻或電容與對應的已確定的電容或電阻串聯(lián)；所述多路串聯(lián)阻容選擇模塊將選擇多路串聯(lián)阻容模塊中待檢測線路；阻容-周期轉換模塊將選定線路的阻容值轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖并實現對多路串聯(lián)阻容模塊進行供電或電容充放電控制；N周期時間檢測模塊用以檢測阻容-周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖N個周期的時間，按如下步驟進行測量a.將需測量的多路的電阻或電容與已確定的電容或電阻分別串聯(lián)并構成多路串聯(lián)阻容模塊，并將所有電容的非串聯(lián)端接地，所有電阻的非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出供電或電容充放電控制端相連；b.將各路電阻與電容的串聯(lián)點接入到多路串聯(lián)阻容選擇模塊中，通過分時切換實現對多路串聯(lián)阻容模塊中需檢測線路的選擇，并實現對該線路阻容值的輸出；c.將選中的需檢測線路接入到阻容-周期轉換模塊中，使需檢測線路中輸出的阻容值經阻容-周期轉換模塊轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖；d.將由阻容-周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖信號輸入到N周期時間檢測模塊中，由 N周期時間檢測模塊檢測出N個周期的連續(xù)脈沖經歷的時間，并將該時間保存在存儲單元中，以待后期對該時間的處理。
2.根據權利要求1所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述的多路串聯(lián)阻容模塊設置有用高精度、低溫漂、低時漂的電阻和電容，組成1路參考用串聯(lián)阻容。
3.根據權利要求1所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊均置于PIC單片機中。
4.根據權利要求1或3所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述阻容-周期轉換模塊由2個比較器和1個SR鎖存器組成，VRl和VR2為2個比較器提供基準電壓。
5.根據權利要求4所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述的VRl與VR2和VRl或 VR2從PIC單片機的內部電路獲得。
6.根據權利要求4所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述的VRl與VR2和VRl或 VR2各自連接濾波電容，濾波電容的另一端接地。
7.根據權利要求1或3所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述的N周期時間檢測模塊使用CCP模塊的捕捉模式實現，且周期個數N為正整數。
8.根據權利要求1或3所述的電阻電容測量方法，其特征在于所述的N周期時間檢測模塊使用TIMER0+TIMER1的方式實現，且周期個數N為正整數。
9.一種電阻電容測量裝置，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容模塊的串聯(lián)連接點作為多路輸出端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端一一對應相連，其中所有電容非串聯(lián)端接地，所有電阻非串聯(lián)端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連；多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的串聯(lián)連接點一一對應相連，多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端與阻容-周期轉換模塊的輸入端相連；阻容-周期轉換模塊的輸入端與多路串聯(lián)阻容選擇模塊的輸出端相連，阻容-周期轉換模塊的輸出端與多路串聯(lián)阻容模塊串聯(lián)阻容的所有電阻的非串聯(lián)端和N周期時間檢測模塊的輸入端相連；N周期時間檢測模塊的輸入端與阻容-周期轉換模塊的輸出端相連，N周期時間檢測模塊的輸出端與存儲單元相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電阻電容測量方法及其裝置，包括多路串聯(lián)阻容模塊，多路串聯(lián)阻容選擇模塊，阻容-周期轉換模塊和N周期時間檢測模塊，其特征在于所述多路串聯(lián)阻容模塊將待檢測的電阻或電容與對應的已確定的電容或電阻串聯(lián)；所述多路串聯(lián)阻容選擇模塊將選擇多路串聯(lián)阻容模塊中待檢測線路；阻容-周期轉換模塊將選定線路的阻容值轉換成周期與此阻容值相應的連續(xù)脈沖并實現對多路串聯(lián)阻容模塊進行供電或電容充放電控制；N周期時間檢測模塊用以檢測阻容-周期轉換模塊輸出的連續(xù)脈沖N個周期的時間。本發(fā)明電路極其簡單，成本低廉，應用范圍廣，相對于頻率轉換型電路，采樣時間可以縮短1～2個數量級。
文檔編號G01R27/02GK102253286SQ20111017506
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權日2011年6月27日
發(fā)明者鄭軍 申請人:鄭軍