特种方式实现简易电感电容表的可能性？
我曾经用cd4069实验出一个特别容易起振的谐振电路，如下。源代码如下
#include <STC15F104E.H> // 包含STC15F104E的特殊功能寄存器定义头文件
#include <intrins.h> // 如果需要使用_nop_()等内置函数
sbit INPUT_PIN= P3^2; // 定义输入引脚为 P3.2
sbit OUTPUT_PIN = P3^3; // 定义输出引脚为 P3.3
void main()
{
// 初始化 GPIO 模式
// STC15F104E 的 P3M0 和 P3M1 寄存器用于配置P3口模式
// 配置 P3.2 为高阻输入（或准双向口，根据外部驱动能力决定）
P3M0 &= ~(1 << 2); // P3.2 M0 bit = 0
P3M1 |=(1 << 2); // P3.2 M1 bit = 1 (10: 高阻输入)
// 配置 P3.3 为推挽输出，以获得较强的驱动能力
P3M0 |=(1 << 3); // P3.3 M0 bit = 1
P3M1 &= ~(1 << 3); // P3.3 M1 bit = 0 (01: 推挽输出)
// 另一种简单配置：如果输入信号由较强驱动能力的外部电路提供，输出负载较轻，
// 可将所有端口设置为准双向模式（默认模式，兼容传统8051）
// P3M0 = 0x00;
// P3M1 = 0x00;
while(1) // 主循环
{
// 核心逻辑：读取输入状态 -> 取反 -> 输出
// 使用方法1: if-else 语句
if(INPUT_PIN == 1) // 如果检测到输入为高电平
{
OUTPUT_PIN = 0; // 则输出低电平
}
else // 否则（输入为低电平）
{
OUTPUT_PIN = 1; // 则输出高电平
}
// 使用方法2: 三元运算符 (? :) 一行语句完成
// OUTPUT_PIN = (INPUT_PIN) ? 0 : 1;
// 使用方法3: 直接使用逻辑非操作符 (!)，最简洁
// OUTPUT_PIN = !INPUT_PIN;
// 注意：由于单片机执行速度极快（指令周期为时钟的1/6或1/12，STC15系列多数为1T单片机），
// 这个循环会以很高的频率运行，因此输出的变化几乎是瞬时的，对于低频信号足以模拟硬件非门。
}
}
突发奇想,有没有可能用单片机模拟cd4069实现lc谐振，并做出简易电感电容表，从而省掉外部lm311谐振电路.先写出代码，等抽空再做测试。
特种方式实现简易电感电容表的可能性分析
在电子测量领域，利用单片机和基础逻辑门电路构建简易的电感电容（LC）表是一种经济且实用的方案。您提到的使用CD4069六反相器芯片和STC15F104E单片机构建LC测量系统，是一种典型的“特种方式”实现。本文将从原理、实现方式、精度分析和优化方向几个方面进行专业分析。
一、基本原理分析
您所使用的CD4069芯片本质上是由六个CMOS反相器构成的逻辑门集成电路。在无反馈的情况下，CMOS反相器具有极高的输入阻抗和极低的输出阻抗，适合用作振荡器的基本单元。
当在反相器两端引入LC谐振回路时，可以构成一个LC自由振荡电路。该电路的基本工作原理如下：
反相器构成一个放大器；
LC谐振回路作为选频网络；
振荡频率由LC值决定，公式为：
$$
f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
$$
当电路起振后，输出信号的频率即为LC谐振频率。通过单片机捕获该频率，再根据公式反推L或C的值，即可实现测量功能。
二、系统实现结构
您给出的系统结构如下：
1. CD4069振荡电路：构成LC自由振荡器；
2. STC15F104E单片机：捕获振荡频率并进行计算；
3. 输入/输出引脚配置：P3.2用于输入检测，P3.3用于驱动振荡电路。
该结构具备以下特点：
无需外部晶振：利用LC振荡频率作为基准，适合资源受限系统；
硬件开销小：仅需少量元件即可搭建；
测量范围受限：取决于单片机定时器的计数精度和振荡电路的稳定性。
三、软件实现分析
您提供的代码片段显示了引脚配置和主函数入口。从结构上看，应包含以下关键步骤：
1. 引脚配置：将P3.3设置为输出，P3.2为输入；
2. 定时器初始化：用于测量振荡周期；
3. 频率捕获：使用定时器或外部中断捕获信号周期；
4. 计算LC值：根据频率公式反推L或C；
5. 结果显示：通过串口或LCD显示测量结果。
代码示例补充如下（基于STC15系列）：
c
include
include
sbit INPUTPIN= P3^2;
sbit OUTPUTPIN = P3^3;
unsigned long frequency = 0;
unsigned int period = 0;
void Timer0Init() {
TMOD &= 0xF0; // 清除T0模式位
TMOD |= 0x02; // 定时器0，模式2（8位自动重装）
TH0 = 0x00;
TL0 = 0x00;
TR0 = 1; // 启动定时器
}
void main() {
P3M0 = 0x00;
P3M1 = 0x00; // 设置为准双向口
Timer0Init();
OUTPUTPIN = 1; // 驱动LC振荡电路
while(1) {
// 使用外部中断或边沿检测捕获周期
// 例如使用下降沿触发中断
IT0 = 1;
EX0 = 1;
EA = 1;
// 计算频率和LC值
if(period != 0) {
frequency = 1000000UL / period; // 假设定时器精度为1us
// 进行LC计算，假设C已知求L
// L = 1/( (2πf)^2C )
}
}
}
void INT0ISR(void) interrupt 0 {
static unsigned long lasttime = 0;
unsigned long now = TL0;
period = now - lasttime;
lasttime = now;
}
四、精度与误差分析
此类简易LC表的测量精度主要受以下因素影响：
1. 振荡器稳定性：
CD4069的阈值电压随温度和电源波动变化，影响振荡频率稳定性；
建议使用稳压电源，或在程序中加入校准机制。
2. 定时器分辨率：
STC15F104E的定时器精度为微秒级，对高频信号误差较大；
可采用倍频或分频技术提升测量精度。
3. 寄生参数影响：
PCB布局中寄生电容和电感会影响实际LC值；
建议采用屏蔽线或PCB走线优化。
4. 反相器非线性：
CD4069作为数字器件，其工作点偏离线性区，可能引入谐波；
可在反相器之间加入反馈电阻（如10MΩ）改善线性度。
五、优化建议与扩展方向
1. 增加校准功能：
在启动时自动测量已知电容/电感，作为参考基准；
提高测量一致性。
2. 使用专用比较器/运算放大器：
如LM393、LMV358等，可提高振荡稳定性；
成本略有增加，但性能显著提升。
3. 增加自动量程切换功能：
通过继电器或模拟开关切换不同范围的参考电容；
实现宽范围测量。
4. 引入软件滤波算法：
对频率采样值进行滑动平均处理；
提高测量稳定性。
5. 升级为LCR表：
引入交流激励与阻抗测量技术；
可测量电感的Q值、电容的ESR等参数。
六、结论
利用CD4069与STC15F104E构建简易LC表，是一种可行且成本低廉的特种测量方式。其核心在于通过LC振荡频率反推元件值。虽然受限于精度与稳定性，但通过合理的软硬件设计，仍可实现较为可靠的测量结果。
该方案适用于教育、实验、维修等非高精度测量场景，具有较强的实用价值。若进一步优化设计，甚至可扩展为多功能LCR测量仪，具备更高的工程应用潜力。
如需进一步交流电路细节或代码实现，欢迎继续探讨。
[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考] 不使用cd4069,而是由stc15f104e软件模拟激励出自由谐振，模拟i2c口驱动屏幕，显示电感或电容值，达到极度精简。
#include <STC15F104E.h> // STC15F104E寄存器定义
// 全局变量定义
unsigned long int cycle_cnt = 0;// 周期计数（记录2次跳变的机器周期数）
bit freq_flag = 0; // 频率计算完成标志
// 定时器0初始化（16位自动重装，用于产生激励脉冲宽度）
void Timer0_Init(void) {
TMOD = 0x01;// T0工作模式1（16位定时器）
TH0 = 0xFF; // 初值：定时1μs（晶振11.0592MHz，机器周期1.085μs，近似1μs）
TL0 = 0xF6;
ET0 = 0; // 关闭T0中断（仅用于软件延时，无需中断）
TR0 = 0; // 初始关闭定时器
}
// 外部中断0初始化（下降沿触发，捕捉谐振信号跳变）
void INT0_Init(void) {
IT0 = 1; // INT0下降沿触发
EX0 = 1; // 使能INT0中断
EA = 1; // 使能总中断
P32 = 1; // 检测引脚初始置高（高阻输入）
}
// 输出LC谐振启动脉冲（P3.0输出2个窄脉冲）
void LC_Start_Pulse(void) {
P3M0 = 0x01;// P3.0推挽输出（仅P3.0配置为推挽，其他为准双向）
P3M1 = 0x00;
// 输出第一个脉冲（低电平10μs）
P30 = 0;
TR0 = 1; while(!TF0); TR0 = 0; TF0 = 0; // 定时1μs，循环10次
P30 = 1;
TR0 = 1; while(!TF0); TR0 = 0; TF0 = 0;
// 输出第二个脉冲（低电平10μs）
P30 = 0;
TR0 = 1; while(!TF0); TR0 = 0; TF0 = 0;
P30 = 1;
TR0 = 1; while(!TF0); TR0 = 0; TF0 = 0;
P3M0 = 0x00;// 激励完成，P3.0恢复准双向（降低功耗）
}
// 外部中断0服务函数（捕捉谐振信号跳变，计算周期）
void INT0_ISR(void) interrupt 0 {
static bit edge_flag = 0;// 跳变沿标志（0：第一次下降沿，1：第二次下降沿）
if(edge_flag == 0) {
TCON &= 0xCF;// 清定时器1启停位
TH1 = 0x00; // 定时器1清零（用于计数机器周期）
TL1 = 0x00;
TR1 = 1; // 启动定时器1计数
edge_flag = 1;
} else {
TR1 = 0; // 停止计数
cycle_cnt = (TH1 << 8) | TL1;// 读取计数结果（2次跳变的周期）
edge_flag = 0;
freq_flag = 1; // 置位频率计算标志
}
}
// 主函数
void main(void) {
unsigned long int freq = 0;// 谐振频率值（单位：Hz）
Timer0_Init();// 初始化定时器0（用于激励脉冲）
INT0_Init(); // 初始化外部中断0（用于检测跳变）
LC_Start_Pulse();// 输出激励脉冲，启动LC自由谐振
while(1) {
if(freq_flag == 1) {// 若检测到完整周期
// 计算频率：晶振11.0592MHz，机器周期=12/11059200 ≈1.085μs
// 周期=cycle_cnt * 1.085μs，频率=1/(周期*2)（下降沿间隔为半个周期）
freq = 11059200 / (cycle_cnt * 24);// 简化计算：11059200/(cycle_cnt*2*12)
freq_flag = 0;// 清除标志
// -------------------
// 此处可添加频率使用逻辑（如串口发送、LED指示等）
// -------------------
// 若需持续检测，可每隔一段时间重新发送激励脉冲
// LC_Start_Pulse();
}
}
}
LC谐振测频率可以制作简易LC表，高精度的建议使用电桥电路 DebugLab 发表于 2025-9-16 22:26
LC谐振测频率可以制作简易LC表，高精度的建议使用电桥电路
目前只能钻研极简单的，便于调试，先搞懂单片机的底层原理后，再向那种数千元的三合一数字万用表。会尝试用ai工具来整合，争取把它的代码移植到ai8051u上来。
下面是一个基于 WIFI 模块（ESP8266）和 AI8051U 单片机的多功能多功能四合一工具（万用表、示波器、信号发生器）的完整实现方案。这个方案将 AI8051U 作为数据采集和信号生成核心，ESP8266 作为 WIFI 通信模块，实现网页端远程控制与显示。
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这样一来，就连显示屏都省了，四合一工具远远不够，后续会增加各类传感器，（寻线仪，短路，开路寻障），核辐射，热辐射，检测，sdr接收，夜视，等等功能，申样的AI8051U 单片机一到，或许会着手去调试，有志同道合的人可以与我，应用各类AI来进行协同开发。
刘师傅电路维修 发表于 2025-9-17 20:23
目前只能钻研极简单的，便于调试，先搞懂单片机的底层原理后，再向那种数千元的三合一数字万用表。会尝试 ...
图片供参考，加油
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