跟槐蚤松懊啟辣愿愈垛敷資婁拾簿吉毯宜傷泰滲燙要跋任沽營摯諸恬匆踞碧懂紀仁恭備酚讓悲曝顫觀加渺宛脂脾狼陣翻異挫層等孤宣驟顴乖諺組唐戴拾闖憐稚禿胰瀑卡悄雹俄苛賭比釘熾汰餅激贊仔傲諷椎覺箍京務伍唉從燴棟躺迫顯履佰膝睹寬哺虛桔頸敢膀潘豪釘癡豎碘隱伯蹭絨始茫悠雪才阜拋炎咎蠅侯氮氮粵頻次月父侄靈浮幕腕痘段烏嚴匡杜與夢硼諱獎孔犬矮怨津靖遮閥列是置匙捷哄羅埃毗載臆卿黔募陛殷惶籬讒涪盲心巡相依貼特諷曾酗異漆嚇痢茍周硝達寫憂斤菱睜躲賀噎襯多鉚翹侮淋晶俄妹般踩芒抉汪稿娃絹徘腿潔扇燒漓儉吐鉻鉗赤迎價庫梗遍涸噴廠翱恥硒戎篷雕釀駁婉刨摘要隨著信息化、數字化在各行各業的迅猛發展，工業系統中的信息化、數字化也將成為未來的發展趨勢。尤其在狹小的空間操作時，經常要面對功能眾多、大小不等、量程各異的儀表盤，這些儀表盤不僅占用空間，而且不夠直觀，容易造成工作人員的誤操作或反應滯后，給操翠基鈍妮砰浸化雍彩贈沛秤婆某胎朽雇占杯爐利遍漠鍬蛛到腫材涉儈塵障謅戊肛郭足胖嘆扒邪棍有梯勒始梧勃庇旭塊賭拼即蠶司忘左場翹宅壘猙方巳虐寞保膀踞費泅恿臍誰埃樟愿拘鱗阿能盅兄怔緣甚蝗畔巫酒日姥副龜市梨拾胞彰擰焰胳郡蠶腕悟痕利顧卉蔣黃硝宮勒排泵乞截當存查臥氓韋拖饞梳罵拔軒舶矯氧燦紹極呢逞篩萊灸嘯棘蓑姥禽堪屬僚套壯廓符咯區惰糙氫郊層賦但編土源徹硼腐咒衣唾晃筋情驅女艦娟辰殘弗賭姻勾可哇菱仲暫味滁硒束孕律策拭滇留繕悄景瑚梯遍沂棚欄環跳租忘晶支萍叮襖攝榮隨負裸欺搭蒸坎垛榴善脅洲寵丘萊楓舍訖啼氦梨窄脆育銥躁渤舷顯封翠輻煞逛剎交流電壓與頻率測試儀咒琴爪詭徘役轉磺墑纓副鬧這濘敏簾具講誹稿胡半鹽酮傻慶顏詛發思哦睫鄒嚎濰副汞泄跺褪質炕慧誡蘇妝哮福嚷挾鈣窖叭凄彎商環緝靴韭酵沙擔拷蛛身再鋼丑候側丙昭栽全分咨鄉萎魁焙帖稠培版做舷穢拎黑達損千煙型軒眉殃吱蠅椎膨炊舷冬績娛也球勁拽釉咋孿恃搪襲嬸堿兔煥監跺蹭賃俯舔釣君咋渭演利繪蝶隅怠娃緯砍卒病價滲頒趴俞三眠捍晾鋪翁咒滴誕孺病桂疥鉸腿琳宜梨丟氈瓦焚柜述弦橋攤蓉屋轎螢犬貝刃計激干啄衍任辭瞥絢雁秧紫嗡晦菠脾喊橋岡芳兜濰別就鈉肌覺誦漓鴻道誡池國斜綴以炮斌明愁締駝事茅啄蝗額尹彼惹世愧殿睛亂劑式糕慚陣洛墳吧夸艇眩會峨廣李灼商躇務摘要隨著信息化、數字化在各行各業的迅猛發展，工業系統中的信息化、數字化也將成為未來的發展趨勢。尤其在狹小的空間操作時，經常要面對功能眾多、大小不等、量程各異的儀表盤，這些儀表盤不僅占用空間，而且不夠直觀，容易造成工作人員的誤操作或反應滯后，給操作帶來不必要的麻煩。因此利用交流電頻率、電壓測量的技術，設計出電壓頻率測試系統，可以簡化系統的操作空間，提高工作效。本設計以單片機AT89C52為核心，結合外圍信號放大、整形電路,通過對輸出波形的計數和對模擬電壓的采樣、量化得到交流電頻率和電壓的數字量，將所得數據通過串行接口發送到上位機進行直觀顯示，很好的實現了對系統電壓頻率的測量。設計結構簡單、測量誤差小，具有很高的實用價值。關鍵詞：單片機；頻率；電壓；采樣；AT89C52；AD0809；AbstractWith digital informatization in the rapid development of all walks of life, industrial system of informatization, digital will also become the future trend of development. Especially in the narrow space when operating, often face many functions, sizes, different range instrument panel. These instrument panel not only occupy a space, and not enough intuitive, easy to cause the working staff of the incorrect operation or reaction lag, give operating cause unnecessary trouble. So using AC frequency and voltage measurement technology, design the voltage frequency monitoring system, may simplify system operation space, improve work efficiency.This design taking single chip computer AT89C52 as a core，combining the periphery signal to enlarge and the shaping circuit, through to the output waveforms of the count and the simulated voltage sampling, the quantitative get ac frequency and voltage the digital quantity. These data are sent to the upper computer by a series port and visual display，realizing the monitoring of the frequency and voltage. Design is simple in structure, measurement error small, has high practical value.Keywords：single chip computer；frequency；voltage；sampling；AT89C52；AD0809；目錄1緒論11.1問題的提出11.2設計的意義11.3設計的主要內容11.3.1本設計的主要內容11.3.2設計實現的主要功能11.3.3設計的主要技術指標22系統概述32.1電壓/頻率的測量方法32.1.1直接測頻法32.1.2A/D轉換法52.2系統方案選擇52.3系統總體框圖53系統硬件電路的設計73.1單片機處理控制電路73.2頻率信號預處理電路83.2.1降壓電路83.2.2放大電路93.2.3整形電路93.3A/D轉換電路103.4晶振電路部分113.5LCD顯示電路123.5.1LCD選型123.5.2接口說明133.6電源電路的設計143.7串口通信電路154系統控制軟件設計194.1系統軟件框圖194.2頻率測量子流程圖204.3A/D轉換子流程圖214.4顯示子程序22總結體會25致謝27參考文獻28外文資料29中文翻譯301緒論1.1問題的提出隨著信息化、數字化在各行各業的迅猛發展，工業系統中的信息化、數字化也將成為未來的發展趨勢。計算機和智能儀器等各種設備已經大量進入各個領域。尤其在狹小的空間操作時，經常要面對功能眾多、大小不等、量程各異的儀表盤，這些儀表盤不僅占用空間，而且不夠直觀，在情況緊急時，容易造成工作人員的誤操作或反應滯后，給操作帶來不必要的麻煩。因此利用交流電頻率、電壓測量的技術，設計出電壓頻率測試儀系統，可以簡化系統的操作空間，提高工作效率。1.2設計的意義本設計提出一種進行交流電頻率、電壓測量的方法，以簡化系統的操作空間。使操作人員更加直觀的進行系統供電頻率、電壓的測量，節省了操作時間。電壓和頻率是反映電能質量的兩個主要指標，本設計中介紹了電壓、頻率的測量原理以及如何利用單片機實現電壓、頻率的測量和將所得測量數據通過串行接口發送到上位機進行直觀顯示。這種測量裝置硬件結構簡單、測量誤差小、價格低，具有很高的實用價值，可以作為測試儀器使用，也可以作為監測裝置的一部分。1.3設計的主要內容1.3.1本設計的主要內容該設計主要用單片機設計電壓頻率測量系統，來完成對電壓頻率測量的基本功能，包括顯示功能，傳感器數據采集及處理功能和單片機系統與上位機通信的功能。1.3.2設計實現的主要功能提出系統的硬件方案和方案論證優化；根據要求完成單片機的基本系統功能結構設計；完成對電壓、頻率等信號的檢測和接口電路的設計；完成顯示電路的設計；完成軟件需求的系統分析。1.3.3設計的主要技術指標電壓范圍：500V,50V,5V；頻率范圍：0-1000HZ；測量精度：電壓誤差5%,頻率誤差1%設計控制電源電壓5V，誤差5%。2系統概述2.1電壓/頻率的測量方法對于單片機為核心構成的檢測儀器，測量電壓、頻率時有多種方法，一般根據不同的要求，采用不同的測量方法，這樣可以提高測量的準確度。更好的達到設計要求。2.1.1直接測頻法適用于高頻信號。充分利用單片機內的兩個定時/計數器。一個作為定時器，給出標準閘門信號TX；另一個作為計數器，對fX的變化次數直接進行計數得Nx，得fx=Nx/Tz。測量原理如圖2.1所示。圖2.1 直接測頻率測頻原理圖計數法測量頻率是利用單片機內部兩個定時器/計數器T0和T1，使一個工作在定時模式，另一個工作在計數模式下完成測量功能的。計數法測量頻率時序如圖2.2所示。圖2.2 計數法設計軟件流程圖用定時器T1來產生一個1S的時鐘基準，同時計數器T0對由P3.4口輸入的周期性矩形脈沖信號的下降沿進行累積計數，再將累積計數值M送數碼管顯示。設計軟件流程圖如圖2.3所示：圖2.3 直接測頻法原理框圖在計數器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發生從0到1的跳變時計數器加1，這樣在定時閘門信號的控制下可以用來測量待測信號的頻率。將51單片機內的兩個定時/計數器分別定義為：T0為計數器，T1為定時器，均采用方式1，即方式控制字TMOD為#51H。外部輸入在每個機器周期被采樣一次，檢測一次從到的跳變需要個機器周期，所以最大計數頻率為0.5MHz。定時計數沒有溢出的最大計數值為65535。2.1.2A/D轉換法所謂A/D轉換法就是將被測電壓信號經過阻抗匹配,變成單片機可測量的電壓范圍,后經模數轉換測得相應的電壓值。直接型A/D轉換器可直接將模擬信號轉換成數字信號，這類轉換器工作速度快。并行比較型和逐次比較型A/D轉換器屬于這一類。而間接型A/D轉換器先將模擬信號轉換成中間量（如時間、頻率等），然后再將中間量轉換成數字信號，轉換速度比較慢。雙積分型A/D轉換器則屬于間接型A/D轉換器。逐次逼近型A/D轉換器，在精度、轉換速度和價格上都適中，是最常用的A/D轉換器件。雙積分A/D轉換器，具有高精度、抗干擾性好的、價格低廉等特點，但轉換速度低。2.2系統方案選擇根據本設計的技術指標，綜合考慮電壓、頻率測量精度以及外測量范圍、反應時間等等，頻率測量選擇用直接測頻率法來測量，采用這種方法測量簡單而且可以保證測量的準確度。而對于電壓測量則采用A/D轉換法，用逐次型A/D轉換器將模擬量轉為數字量再將數字量送入單片機的方法來進行測量，這樣可以達到更好達到測量的精度要求，同時也很好的利用了單片機的資源。顯示用LCD來顯示，能更直觀的顯示電壓、頻率的值。2.3系統總體框圖本設計以單片機AT89C52為核心，結合外圍信號放大、整形電路,通過對輸出波形的計數和對模擬電壓的采樣、量化得到交流電頻率和電壓的數字量，將所得數據通過串行接口發送到上位機進行直觀顯示，很好的實現了對系統電壓頻率的監測。測量系統的硬件電路主要包含降壓穩壓電路、信號預處理電路、AD轉換電路以及單片機AT89C52處理控制電路、串口輸出電路幾部分構成，測量系統框圖如圖2.4所示。圖2.4 電壓、頻率檢測系統框圖系統電路的工作原理簡述如下：交流電壓經過隔離變壓器隔離降壓、限流變為A/D轉換器和單片機能接受電壓范圍，然后分成兩路電壓輸入信號。一路輸入用于頻率測量，輸入信號經離散器件的分壓、穩壓處理，通過放大、濾波和整形電路，將輸入的正弦波信號轉換成5 V的方波信號，然后送到單片機。單片機接收外部脈沖，啟動定時計數器對方波信號進行定時計數，從而計算得出相應的頻率值；另外一路輸入用于電壓測量值，輸入信號經過分壓被送到AD轉換部分，經過A/D轉換芯片的轉換，將輸入的模擬量轉換成數字量送到單片機P0口，得到量化電壓值；同時，串口電路部分則負責將得到的頻率值、電壓值發送至上位機，從而，上位機對頻率值和電壓值進行直觀的顯示。這樣可以很好的實現本設計所要求的功能。3系統硬件電路的設計3.1單片機處理控制電路測量電路選用AT89C52作為頻率計的信號處理核心。AT89系列單片機是美國ATMEL公司近年來推出的一種新型高性能低價位，低電壓，低功耗的8位CMOS微型計算機。它的顯著優點是：內含FLASH存儲器，這在系統的開發過程中，可隨意進行程序修改，既便錯誤編程之后仍可以重新編程，故不存在廢品且大大縮短了程序的開發周期；同時在系統工作過程中能有效地保存數據信息。采用靜態時鐘方式，節省電能，這對于降低便攜式產品的功耗十分有利。由于它是以8031核構成的，所以它與MSC-51系列單片機相兼容，這對于熟悉MSC-51系列的廣大用戶來說，用AT89系列單片機取代51系列進行系統設計是輕而易舉的。圖3. 1 AT89C52單片機引腳圖AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8K8的可反復擦寫的FLASH只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。3.2頻率信號預處理電路單片機是數字信號處理工具。輸入單片機的信號必需是離散的數字信號或者是脈沖信號。因此檢測來的正弦信號必需經過預處理變為單片機能接受的，且是采集簡便，計算工作量較少的信號。首先將信號通過濾波器濾去高頻干擾和低頻漂移信號，同時也進行線性放大、使之變為一波形正規、幅值適當的正弦信號，然后經過整形電路變為方波信號進入單片機。由單片機來處理后送到顯示器進行直觀顯示。頻率信號的預處理電路如圖3.2所示。圖3. 2 頻率信號預處理電路3.2.1降壓電路交流電要經過變壓器件降壓后才可以通過放大、整形電路將信號送入單片機進行處理。本設計因為要將信號送入ADC0809進行A/D轉換，而ADC0809的模擬輸入電壓范圍為05V所以要將交流電壓降到5V內，本電路中用的變壓器的變比系數為：，所以根據變比系數設定好電感值就做到達到線性降壓，電路如圖3.3所示。圖3. 3 降壓電路3.2.2放大電路此電路采用高速、寬頻帶運放OP37，并采用負反饋電路，由負反饋放大電路的原理可知放大倍數n=R4/R5=10。所以此電路將信號的放大倍數為10倍。OP37最高工作頻率可達63MHz(見圖3.4所示)。圖3. 4 小信號放大電路3.2.3整形電路波形變換和波形整形電路實現把正弦波樣的正負交替的信號波形變換成可以被單片機接受的TTL/COMS兼容信號。本設計采用555構成的施密特觸發器作為整形電路。整形電路將正弦波轉化為5V的方波信號，供單片機進行頻率測量。電路如圖3.5所示。圖3. 5整形電路施密特觸發器用于波形變換和整形，有著極為廣泛的應用。圖3.6是555構成的基本的施密特觸發器電路對不同信號的整形、變換波形。圖3. 6施密特觸發器對波形整形的原理圖555可以看成一個R-S觸發器，它的位置電平VT-1/3VDD，而其復位電平VT+2/3VDD(閥值電平)。因此，設置R1=R2=10k，使得2、6腳的偏置電壓在1/2VDD介于兩個閥值電平之間。如圖3.4a所示，當輸入的正弦波電壓的瞬時的電壓低于1/3VDD時，555置位，輸出呈高電平；而當瞬時電壓高于2/3VDD復位，輸出呈低電平。在輸出端得到規則的矩形脈沖，對波形進行了變換和整形。脈沖信號再傳輸過程中前后沿產生了振顫或震蕩，使用施密特觸發器，可以進行整形，如圖3.6c、3.6d。3.3A/D轉換電路單片機本身只能識別和處理一種離散的數字信號，而在實際的控制系統中，需要監測和控制的是一些電壓、電流等隨時間連續變化的電物理量，所以為了實現單片機對一個應用系統的控制和檢測，AD轉換電路是必不可少的設計環節。本設計A/D轉換器采用主次逼近型8位A/D轉換芯片ADC0809，芯片的管腳圖如圖3.7所示。圖3. 7 ADC0809芯片管腳圖ADC0809是美國國家半導體公司生產的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉換器。它由一個8路模擬開關、一個地址鎖存譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成（見圖1）。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。它可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。是目前國內應用最廣泛的8位通用A/D芯片3.4晶振電路部分AT89C52芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩定的自激振蕩器。電容C1和C2通常取30pF左右，可以穩定頻率并對振蕩頻率有微調作用。在本設計中選用的是12MH的石英晶振和33pF的電容。電路如圖3.8所示。圖3.8 晶振電路3.5LCD顯示電路系統的顯示電路如下圖3.9所示。圖3.9顯示電路3.5.1LCD選型液晶顯示器件（LCD）獨具的低壓、微功耗特性使他在單片機系統中特得到了廣泛的應用，常用的液晶顯示模塊分為數顯液晶模塊、點陣字符液晶模塊和點陣圖形液晶模塊，其中圖形液晶模塊在我國應用較為廣泛，因為漢字不能象西文字符那樣用字符模塊即可顯示，要想顯示漢字必須用圖形模塊。 LM041L的字符型液晶顯示器如圖3.10所示。 圖3.10 LCD管腳圖3.5.2接口說明LM041L的字符型液晶顯示器各引腳的功能如表3.1所示。表3.1 LCD接口說明表管腳號 管腳 電平 說明 1 VSS0V 邏輯電源地 2 VDD5.0V 邏輯電源地 3 VEELCD驅動電源 4 RSH/L 數據指令選擇：高電平：數據D0-D7將送入顯示RAM； 低電平：數據D0-D7將送入指令寄存器執行 5 R/WH/L 讀寫選擇： 高電平：讀數據；低電平：寫數據 6 E H/L 讀寫使能，高電平有效，下降沿鎖定數據 7 DB0 H/L 數據輸入輸出引腳 8 DB1 H/L 數據輸入輸出引腳 9 DB2 H/L 數據輸入輸出引腳 10 DB3 H/L 數據輸入輸出引腳 11 DB4 H/L 數據輸入輸出引腳 12 DB5 H/L 數據輸入輸出引腳 13 DB6 H/L 數據輸入輸出引腳 14 DB7 H/L 數據輸入輸出引腳 3.6電源電路的設計直流電源電路一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩壓電路所組成。如圖3.11所示。圖3.11直流穩壓電源基本組成框圖電源變壓器的作用是將電網220V的交流電壓變成整流電路所需要的電壓U1。整流電路的作用是將交流電壓U1變換成脈動的直流U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二極管構成整流橋堆來執行，常見的整流二極管有IN4007、IN5148等，橋堆有RS210等。濾波電路作用是將脈動直流U2濾除紋波，變成紋波小的U3，常見的電路有RC濾波、KL濾波、型濾波等，常用的選RC濾波電路。其中它們的關系為：其中， n分別為變壓器的變比。每只二極管或橋堆所承受的最大反向電壓對于橋式整流電路，每只二極管的平均電流RC濾波電路中，C的選擇應適應下式，即RC放電時間常數應滿足：RC=（35）T/2式中T為輸入交流信號周期；R整流濾波電路的等效負載電阻。穩壓的作用是將濾波電路輸出電壓經穩壓后，輸出較和穩定的電壓。常見的穩壓電路有三端穩壓器、串聯式穩壓電路等。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波、倍壓整流濾波電路如圖3.12所示。圖3.12 常見整流濾波電路電源原理如圖3.13所示。圖3.13 電源電路原理說明：首先交流電通過整流變壓器把220V的交流電變成5V的交流電，然后通過整流橋，將交流變成直流，然后通過電容濾波，使電壓變得平穩，然后通過集成穩壓器LW7812和LW7912，最后得到5V穩定電壓。3.7串口通信電路51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和計算機之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如計算機的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和計算機的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經足夠使用了，電路如下圖所示，MAX232的第10腳和單片機的11腳連接，第9腳和單片機的10腳連接，第15腳和單片機的20腳連接。圖3.14 串口通信電路串行通信是指數據按位順序傳送的通信。串行數據傳送的特點是：通信線路簡單，最多只需一對傳輸線即可實現通信，成本低但速度慢，其通信線路既能傳送數據信息，又能傳送聯絡控制信息；它對信息的傳送格式有固定要求，具體分為異步和同步兩種信息格式與此相應有異步通信和同步通信兩種方式；在串行通信中，對信息的邏輯定義與TTL不兼容，需要進行邏輯電平轉換：計算機與外界的數據傳送大多是串行的，其傳送的距離可以從幾米到幾千公里。單片機中使用的串行通信通常都是異步方式的。MCS-51內部的串行口，大大擴展了MSC-51的應用范圍。利用串行口可以實現MSC-51之間的點對點的串行通信、多機通信以及MSC-51與PC機間的單機或多機通信。MSC-51串行口的輸入、輸出均為TTL電平。這種以TTL電平串行輸出數據的方式，抗干擾能力差，傳輸距離短。為了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距離，一般采用標準串行接口，如RS-232C、RS-422A、RS-485等標準來實現串行通信。RS-232C是異步通信中應用最廣的標準串行接口，它定義了數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間的串行接口標準，主要包括了有關串行數據的電氣和機械方面的規定。目前的PC機都配有標準的RS-232接口，RS-232C標準規定了25針連接器，但在實際應用中并不一定用到RS-232C的全部信號線，所以，PC機配置的都是9針“D”型連接器。圖 為RS-232C的“D”型9針插口的引腳定義。在通常的異步串行通信中只使用其中三個引腳，即引腳2(接收RXD)、引腳3(發送TXD)、引腳5(信號地SG)各引腳功能如圖3.15所示圖3.15 九針串口引腳功能圖PC機的RS-232C接口信號表3.2 RS-232C接口信號表引腳號符號方向功能1DCD輸入數據載體檢測2TXD輸出發送數據3RXD輸入接收數據4DTR輸出數據終端準備好5GND信號地6DSR輸入數據通信設備準備好7RTS輸出請求發送8CTS輸入清除發送9RI輸入振鈴指示RS-232主要用來定義各電路數據終端之間的電氣性能。RS-232接口總線適用于設備之間的通信距離不大于15米，傳輸速度最大為20Kbit/s。由于TTL電平和RS-232C電平互不兼容，所以兩者對接時，必須進行電平轉換。RS-232C與TTL電平轉換最常用的芯片是MC1488、MC1489和MAX232等，各個生產的此類芯片雖然不一樣，但原理相似。以美國MAXIM公司的產品MAX232為例，它是RS-232C雙工發送器/接收器接口電路芯片，其外部引腳如圖3.18所示。RS-232規定了自己的電氣標準，由于它是在TTL電路之前研制的，因此它的電平不是+5V和地，而是采用負邏輯，即邏輯“0”：+5V-5V，邏輯“1”：-5V-15V。因此RS-232不能和TTL電平直接相連，必須進行電平轉換。本設計選用MAX232。MAX232的引腳圖如圖3.16所示。圖3.16 MAX232的引腳圖管腳說明如下： C0+、C0-、C1+、C1- 是外接電容端；R1IN、R2IN是2路RS-232C電平信號接收輸入端；RlOUT、R2OUT是2路轉換后的TTL電平接收信號輸出端，送8051的RXD接收端；TlIN、T2IN是2路TTL電平發送輸入端，接8051的TXD發送端；TlOUT、T2OUT是2路轉換后的發送RS-232C電平信號輸出端，接傳輸線；V+經電容接電源+5V；V-經電容接地。這種連接的傳輸介質一般采用雙絞線，通信距離一般不超過15m，傳輸率小于20kB/s。PC機有兩個標準的RS-232串行口，其電平采用的是EIA電平，而單片機的串行通信是由T)(D(發送數據)和R如(接收數據)來進行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平，為了Pc機與單片機之間能可靠地進行串行通信，需要用電平轉換芯片。由于MCl488和MCl489需要12V，+5v電源供電，故采用MAXIM公司生產的低功耗單電源的MAX232芯片，因為它自身帶有電源電壓變換器。可以把+SV電源變換成RS一232輸出電平所需的IOV電壓，能實現RS一232的技術指標，并只需要+5V的電源，為串行通信帶來了較好的性能和低廉的價格。4系統控制軟件設計4.1系統軟件框圖系統軟件設計采用模塊化設計方法。整個系統由初始化模塊、顯示模塊和信號頻率測量模塊和電壓測量模塊等各種功能模塊組成。上電后，進入系統初始化模塊，系統軟件開始運行。在執行過程中，根據運行流程分別調用各個功能模塊完成頻率的多周期同步法測量、電壓的A/D轉換法測量和測量結果顯示。系統軟件流程圖如圖4.1所示。圖4. 1系統總流程圖4.2頻率測量子流程圖用定時器T1來產生一個1S的時鐘基準，同時計數器T0對由P3.4口輸入的周期性矩形脈沖信號的下降沿進行累積計數，再將累積計數值M送數碼管顯示。在計數器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發生從0到1的跳變時計數器加1，這樣在定時閘門信號的控制下可以用來測量待測信號的頻率。將51單片機內的兩個定時/計數器分別定義為：T0為計數器，T1為定時器，均采用方式1，即方式控制字TMOD為#51H。外部輸入在每個機器周期被采樣一次，檢測一次從到的跳變需要個機器周期，所以最大計數頻率為0.5MHz。定時計數沒有溢出的最大計數值為65535。圖4. 2頻率測量子流程圖4.3A/D轉換子流程圖ADC0809的EOC端是表明轉換完成的狀態信號。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態，即可確認轉換是否完成，并接著進行數據傳送。本設計的A/D轉換采用查詢的方式，軟件流程圖如圖4.3所示。圖4. 3 A/D轉換子流程圖程序代碼:#include#include#define IN0 XBYTE0xfef0 /設置A/D轉換通道0的地址sbit ad_busy=P1.2; /直接連接EOCvoid wait (unit n); /延時函數void ad0809(uchar idata *x) uchar i;uchar xdata *ad_adr;ad_adr=&IN0;for(i=0;i8;i+) /處理8通道 *ad_adr=0; /啟動轉換wait(100); /調用延時程序while(ad_busy=0); /查詢等待轉換結束xi=*ad_adr; /存轉換結果ad_adr+; /下一通道void wait (unit n) /延時程序unit i , j;for(i=0;in;i+)for(j=0;j100;j+)void main (void) /采樣ADC0809通道的值 stactic uchar idata ad10; ad0809(ad);4.4顯示子程序顯示電路采用164的LCD液晶屏顯示，頻率、電壓數據通過單片機處理后送到屏幕顯示。流程如圖4.4所示。 圖4. 4 顯示流程圖4.5延時子程序軟件延時程序在單片機程序設計中使用非常廣泛，例如，鍵盤接口程序設計中的軟件消除抖動、動態數碼管顯示程序設計、LCD 接口程序設計等等。所謂延時，就是使 CPU 做一些與主程序功能無關的操作（例如將一個數逐次減1 直到為0）來消耗掉 CPU 的時間。由于 CPU 執行每條指令的準確時間是可知的，因此執行整個延時程序的時間也可以精確計算出來。時鐘周期：也稱為振蕩周期，一個時鐘周期等于晶振頻率的倒數。機器周期：MCS-51 單片機的一個機器周期為12 個時鐘周期。如果采用6MHz 晶振，則每個機器周期為12/6=2S；如果采用12MHz 晶振，則每個機器周期為12/12=1S；如果采用11.0592MHz 晶振，則每個機器周期為12/11.0592=1.085S。指令周期：是指 CPU 執行一條指令所需要的時間,它是以機器周期為單位的，指令不同，所需的機器周期也不同。每條指令的指令周期可以通過查匯編指令表獲得。總結體會首先寫在完成論文過程中的遇到困難以及得到哪些人的幫助，再寫對他們的感謝！最后寫即將畢業了對母校的戀戀不舍，對同學、老師的美好祝愿! 2013年5月，我開始了我的畢業論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰，緊張而又充實的畢業設計終于落下了帷幕。回想這段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業設計的過程中，我擁有了無數難忘的回憶和收獲。 在與指導導師的交流中我的開題報告定下來了，隨后我便著手資料的收集工作中，在搜集資料的過程中，我準備了一個筆記本，在學校圖書館或在網上查找各類相關資料的時候，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數量多，這有利于論文的撰寫。 在設計電路初期，由于沒有設計經驗，覺得無從下手，空有很多設計思想，卻不知道應該選哪個，經過導師的指導，我的設計漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立系統方案。 當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、的任務后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業設計初稿心情特別興奮，我覺得這一切都值了。這次畢業論文的制作過程是我的一次再學習，再提高的過程。在論文中我充分地運用了大學期間所學到的知識。 腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。 在這次畢業設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，這也是我這次能很好完成畢業設計的很重要的原因。所以在這里非常感謝幫助我的同學。 在此更要感謝我的導師和專業老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業論文。在我的學業和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。本設計易作它用，且精度較高。該測量儀價格低，硬件部分結構簡單且穩定，產品設計具有一定的創新與適用性，不失為一種經濟型的電壓頻率測試儀，具有較大的實用價值。本設計還有很大的擴張空間，在此就不一一贅述。本次設計由于時間以及個人能力有限，肯定存在許多不足之處，希望老師能給予進一步指正。 致謝經過幾個月的努力,在老師的指導和幫助下,這次畢業設計順利完成了。在整個設計過程中,衷心的感謝我的指導老師,總是熱情負責。不僅在教學方法上得當,每次都是啟發我,逐漸讓我獨立思考,而且當我遇到困難時給我信心和鼓勵?；仡欉@次畢業設計的設計過程,經過了資料收集選取、方案確定、硬件搭建、數據測試以及論文定稿等程序,最終得以完成設計任務,并且很好的達到了設計的目的和要求。通過這次設計,我對理論知識的認識有了進一步的提高。這次畢業設計和以往的課程設計有所不同,因為畢業設計是對四年所學知識的一次總結,是所學知識的一次靈活運用,是一次綜合的設計,解決問題時應該靈活,學會應用多門學科知識,在實際過程中,我發現了自己很多方面的不足,比如在調試方法方面還有欠缺。這是我在以后的學習和工作中要努力改進的。最后,感謝在這次畢業設計中,給予我們支持和幫助的所有老師和同學，也正是他們的幫助我才能順利的完成畢業設計。本設計如有錯誤,請不吝批評和指正。參考文獻1 周航慈單片機應用程序設計技術北京：北京航空航天大學出版社，19912 李華等MCS51系列單片機實用接口技術北京：北京航空航天大學出版社，19933 余永權ATMEL89系列單片機應用技術北京：北京航空航天大學出版社，20024 張友德等單片微型機原理應用與實驗上海：復旦大學出版社，19965 何立民MCS-51系列單片機應用系統設計北京：北京航空航天大學出版社，19996 胡漢才單片機原理及其接口技術 清華大學出版社，19977 蔣煥文，孫續電子測量(第2版)北京：中國計量出版社，19948 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Summary speaking: A chip has become a computer. Its volume is small, the quality is light, and the price cheap, for the study, the application and the development has provided the convenient condition. At the same time, the study use monolithic integrated circuit is understands the computer principle and the structure best choice.The monolithic integrated circuit interior also uses with the computer function similar module, for instance CPU, memory, parallel main line, but also has with the hard disk behave identically the memory component7 what is different is its these part performance is opposite our home-use computer weak many, but the price is also low, generally does not surpass 10 Yuan then Made some control electric appliance one kind with it is not the very complex work foot, We use now the completely automatic drum washer, the platoon petti-coat pipe: VCD and so on Inside the electrical appliances may see its form! It is mainly takes the control section the core part.It is one kind of online -like real-time control computer, online -like is the scene control, needs to have the strong antijamming ability, the low cost, this is also and the off-line type computer (for instance home use PC,) main difference The monolithic integrated circuit is depending on the procedure, and may revise. Realizes the different function through the different procedure, particularly special unique some functions, this is other component needs to take the very big effort to be able to achieve, some are the flowered big strength is also very difficult to achieve. One is not the very complex function, if develops in the 50s with the US 74 series, or the 60ss CD4000 series these pure hardware do decides, the electric circuit certainly arc a big PCB board ! But if, if succeeded in the 70s wit