【正文】 R5和 R6 之后 ,各自的相位并沒有改變，保持原來的相位，因此可以通過比較衰減后的電壓和電流的相位就可得到相位差。同理， LM393 的引腳 5是電流相位信號的輸入端，其信號與引腳 6 進行比較，過零時輸出高電平或低電平， 經(jīng)過過零比較器后得到的電壓方波信號接至單片機的 INT0 口，經(jīng)過過零比較器后得到的電流方波信號接至單片機的 INT1 口， 兩個中斷都是下降沿中斷 ， INT1 一產(chǎn)生中斷就開始計時， INT0 一產(chǎn)生中斷就停止計時。 其輸出信號波形如圖 ，圖 所示 2 號波形是電壓信號， 2 號 是電流 信號波形， 3 號波形信號為比較后得到的波形。同時， LM393電壓比較器，是集電極開路輸出的，所以必須加上拉電阻，才能輸 出高電平。 圖 LM393內(nèi)部框圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A／ D 轉(zhuǎn)換電路的接口設(shè)計 A／ D轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的器件或裝置，是一種模擬系統(tǒng)和計算機之間的接口，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 ADC0809為 8位逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器，分辨率為 82/1 ，轉(zhuǎn)換時間 100μs左右 。 1W,從以上的分析中看出， 0809的分辨能力完全能夠滿足要求。 6腳 START為啟動控制信號，當(dāng)輸入為高電平時， A／ D轉(zhuǎn)換開始。該OE腳由單片機的 。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動信號。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表 91。 EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。當(dāng) OE 輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 運用 ADC0809 的工作原理及其各個功能，結(jié)合本課題要求， ADC0809 轉(zhuǎn)換模塊的接線圖如圖 所示。 、 、 是 38 譯碼器的三個通道選擇端，當(dāng)選擇 IN0 通道時， 、 、 的電平應(yīng)分別為： 0、 0、 0。 ALE 和 START 同時連接到單片機的 INT0 口， 上升沿時 ， A、 B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 11 頁 總 35 頁 11 主控電路的設(shè)計 主要功能 51系列 單片機 的主要功能為： （ 1） 8 位 CPU。 （ 5） 程序存儲器的尋址范圍為 64K 字節(jié)。 （ 9） 1個全雙工串行 I/O 接口，可多機通信。 （ 13） 有強的位尋址、位處理能力。 圖 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 12 頁 總 35 頁 12 由圖可大致看到：它含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、 4 個 I/O 接口、串行接口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。 VSS：接 +5V 電源地端。 3. 輸入 /輸出引腳 ～ ： P0 口的 8 個引腳?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I/O 接口使用。除作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用外，還具有第二功能，見表 1— 1。在向片外程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期該信號兩次有效（低電平），以通過數(shù)據(jù)總線 。 VCC 掉電期間，該引腳如接備用電源 VPD（ +5V177。該引腳有效（低電平）時只選用片外程序存儲器，否則計算機上電或復(fù)位后先選用片內(nèi)程序存儲器。因是 16 位地址線，使片外存儲器的尋址范圍達到 64K 字節(jié)。 不管是何種復(fù)位電路，都是通過復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號（高電平有效）由 RST/VPD引腳送入到內(nèi)部的 復(fù)位電路，對 MCS51 進行復(fù)位。 圖中電容 JC 和電阻 R1 對電源十 5V 來說構(gòu)成微分電路。 +JC1 0 u fR11 0 kV C CR S T 圖 復(fù)位電路 單片機在系統(tǒng)中的應(yīng)用 在整個系統(tǒng)中，單片機 是主控 制 電路 ，是它對整個系統(tǒng)發(fā)號施令的，它就像計算機的 CUP，起核心作用。 電路中采用 INT0和 INT1來測相位差，其工作原理如下： INT0和 INT1都是下降沿中斷，當(dāng) INT0的 外部信號由高電平變?yōu)榈碗娖降乃查g， INT0立即 發(fā)出中斷請求， 即下降沿中斷，一中斷就開始計時 ， 當(dāng) INT1的外部信號由高電平變?yōu)榈碗娖降乃查g 立即發(fā)生中斷請求， 一中斷立即停止計時， 然后由單片機讀取所計時的時間 Tus，由于交流電源的頻率為 50HZ,周 期為 20xx0us,從而得出本次測得的相位差為（ T/10000） *π ，即可計算出功率因數(shù) 。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后ADC0809的 轉(zhuǎn)換結(jié)束信 號 EOC產(chǎn)生一高電平，即 向單片機 出 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ， 當(dāng)單片機知道 A/D已經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢，這時，如果 單片機 檢測到 0809的輸出允許控制端的信號為高電平時，說明可以接收轉(zhuǎn)換后的 8位數(shù)據(jù)；如果 0809的輸出允許控制端的信號為低電平，單片機繼續(xù)等待高電平的出現(xiàn)。 、 、 ADC0809地址 譯碼器的三個控制端 ，整個系統(tǒng)只需要 0809的兩個通道，即通道 0和通道 1，、 、 ，分別為： 0、 0、 0和 0、 0。 在單片機的人機交流界面中，發(fā)光管和 LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單 。 在單片機系統(tǒng)中 ，相對于其他 輸出器件 來說， LCD1602 液顯示器有以下幾個優(yōu)點： （ 1）顯示質(zhì)量高： 由于液 晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光 。 74HC164是一塊 8位串入并出的移位寄存器，使用 74HC164后占用單片機的 I/O口由 8個減少 到 1個 ， 使電路得到簡化，提高了工作效率 。電路中的 LM39 ADC080 AT89S5 74HC164 和 LCD1602 工作時所需的電壓都是 +5V 的直流電壓， ADC0809 的基準(zhǔn)電壓也是 +5V,所以就必須要做一個輸出+5V 的直流電源 ， 其電路 如圖 12 所示。 主程序的設(shè)計 分析本設(shè)計，可知其軟件多要完成的功能是：對交流電源信號衰減電路 的三個輸出信號進行采集，即電壓信號、電流信號和相位差。 以后將再次進行采集，重復(fù)上述操作。 A/D 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計 在本子程序中要進行采集兩個通道的電壓信號，所以要分時進行，先采集通道 0，再采集通道 1；但是由于采集兩個通道信號相隔的時間 很短 ， 從視覺上可以認(rèn)為是同時進行的 ，對測量的結(jié)果是沒有影響的。電路中電壓 電流的波形經(jīng)過過零比較器后輸出兩個周期性的方波 信號 ,將這兩個信號接入 74LS02 后得到的信號 接至單片機的 INT0 端口 。 在進行下一次檢測之前， T 清零。 LCD1602 顯示的軟件設(shè)計首先是初始化，接著寫指令，寫數(shù)據(jù) 。如電路設(shè)計、 PCB 印制板繪制等。 (4)單片機應(yīng)用程序的燒寫。 系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計與安裝 電路設(shè)計的第一步是使用軟件仿真，仿真電路不僅包含了硬件的設(shè)計而且還包含軟件的設(shè)計。PCB 的設(shè)計是一門藝術(shù) ，在布局時還要考慮到實際電路中元器件的擺設(shè)，為了電路的美觀 。 (3) 盡可能使元器件平行排列。 (2) 電路板腐蝕與鉆孔。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 22 頁 總 35 頁 22 系統(tǒng)各部分的調(diào) 試 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設(shè)計的步驟要求我對自己的硬件電路板進行了調(diào)試工作，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進行討論，以便能夠進一步的掌握設(shè)計工作的要領(lǐng)。 (4)檢查各個單元電路是否正常工作。 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 本設(shè)計系統(tǒng)的控制程序是采用 單片機 C 語言編程，在語句中出現(xiàn)的語法錯誤，該軟件會提示出來，以便于更正。 在 A/D 轉(zhuǎn)換的程序調(diào)試中遇到了問題，由于在 PCB 布線的時候為了布線簡單，我把 A/D 轉(zhuǎn)換器地址譯碼器的三個輸入控制端的高低位與單片機的高地位反接，而在調(diào)試程序的時候并沒有注意到這一點，把程序燒入單片機并接通電源后，發(fā)現(xiàn)通道 IN1 并沒有被選中，沒有輸入模擬信號，這個問題糾纏了我一天時間，最后我 發(fā)現(xiàn)這個問題之后，通道 IN1 的地址號碼應(yīng)為 100，而不是 001，因此，這 個問題迎刃而解。在單片機對模擬信號的采集過程中 ，通過精調(diào)變位器改變模擬信號的大小，有效解決了數(shù)據(jù)變化范圍大，檢測精度低 的問題；同時采集信號是分時進行的，清除了過程通道的干擾，這樣從兩個方面降低了信號采集的失真率，提高系統(tǒng)的可靠性。從本次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)習(xí)的不僅是知識，更重要的是為人處事的道理，和面對困境時尋求解決的方法，為我今后的學(xué)習(xí)工作打下了堅實的基礎(chǔ)，也給自己 提升到更高的層次 。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，讓我去圖書館查閱了許多與課題相關(guān)資料，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。與他們進行了多次有益的探討和學(xué)術(shù)交流，使我受益匪淺。 郭師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和學(xué)術(shù)上的遠(yuǎn)見和他的平易近人，時刻激勵著學(xué)生，是學(xué)生畢生學(xué)習(xí)的榜樣。 自始至終 ，郭老師 關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。 通過本次畢業(yè)設(shè)計我認(rèn)真學(xué)習(xí)、翻閱了很多文獻資料，對單片機的應(yīng)用技術(shù)有了更深的了解，對 C 語言程序有了很大提高，也認(rèn)真學(xué)習(xí)了相關(guān)軟件（ protel、 protues、Keil51 等）。要解決以上這些問題，必須要從最根本的出發(fā)，一步一步的找出問題所在，最后才能 迎刃而解 。其次，就是檢查初始化程序的正確性，根據(jù) 設(shè)計的要求定義正確的初始化程序，為后面程序的執(zhí)行做好鋪墊作用。 調(diào)試工具 有 萬用表 和示波器。 (2) 確認(rèn)焊接無誤后， 檢查電路板電源 ， 給電路接通電源，大概用手摸一下元器件是否發(fā)熱，有的話，關(guān)掉電源，進行再次檢測；沒有的話，則測試所有芯片的 VCC 端電壓是否達到要求，接地端是否都接地 。 在把 PCB 印制到電路板的過程中值得注意的是不能把電熨斗在銅板上熨得太久，否則銅板會被氧化，導(dǎo)致的結(jié)果是銅板不能被完全腐蝕，這樣會導(dǎo)致電路短路。 (4) 在布線時能走直線時最好不要走彎路，這樣布線 不僅美觀，而且促使信號流通。 (2) 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。接著才能用 軟件 Protel99SE 設(shè)計 電路 原理圖，成功的畫好原理圖之后才能進行 PCB 設(shè)計 。 (5)系統(tǒng)脫機運行檢查。 (3)應(yīng)用程序的仿真調(diào)試。 該程序的流程圖如下： 開 始 初 始 化 =1？ T 開始計時 =0？ T 停止計時 返回 T 值并 T=0 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 總 35 頁 20 Y N Y N 圖 顯示程序流程圖 開始 延 時 忙信號？ 寫指令 顯示模式設(shè)置 結(jié) 束 忙信號？ 顯示清屏 顯示光標(biāo)移動設(shè)置 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 延 時 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 總 35 頁 21 3 系統(tǒng)的 安裝 與調(diào)試 單片機的應(yīng)用開發(fā)可分為以下五個過程。 該子程序的流程圖如下圖所示： N Y N Y 圖 相位差程序流程圖 顯示 程序的設(shè)計 該部分軟件設(shè)計 需要 一片 74HC164 將單片機發(fā)出的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并口 。 在本軟件設(shè)計中， INT0 檢測到有高電平時定時器