【正文】 top Debug Session”選項(xiàng)，退出調(diào)試環(huán)境。 在此對(duì)話窗口中選擇“ Output”選項(xiàng)卡，選中“ Create HEX File”選項(xiàng)，如圖 所示。 程序編寫完后，再次保存。 外部中斷 INT1 入口 開啟定時(shí)器 T0 軟件計(jì)數(shù)值 a是否為 0 定時(shí)器 T0 初始化 計(jì)數(shù)值 a 自加 a 是否計(jì)數(shù)到 10 關(guān)閉定時(shí)器 T0， a 重新從 0 開始計(jì)數(shù) 記錄此時(shí)定時(shí)器的時(shí)間值 返回 是 是 否 否 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 “ CreateNewProject”對(duì)話窗口 單擊“保存 (S)”按鈕，彈出“ Select Device for Target”對(duì)話窗口。若有不清楚之處，可參見下圖幫助理解。首先要對(duì)相位差的測(cè)量過(guò)程有個(gè)基本的了 解，經(jīng)分檔降壓后的待測(cè)信號(hào)輸入相位測(cè)量電路，經(jīng)過(guò)整形、鑒相一 系列處理 后，最終 得到了 相位差信號(hào)，將該相位差信號(hào)送入 口（ INT0），再將取反后的相位差信號(hào)送入 口（ INT1）。因此，使用 C 語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。 C 語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲。 C 語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全 結(jié)構(gòu)化。C 語(yǔ)言可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。 C語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持， C語(yǔ)言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可以根據(jù)單片機(jī)的不同較快的移植過(guò)來(lái)。 圖 鑒相器輸入輸出波形圖 由圖可知 ，鑒相器的輸出信號(hào)是兩輸入信號(hào)的二倍頻信號(hào)，而該輸入信號(hào)是經(jīng)過(guò)JK 觸發(fā)器的 二分頻信號(hào)，由此可知，該相位差信號(hào)和待測(cè)信號(hào)是同頻的。 74LS113 為雙下降沿 JK 觸發(fā)器，有預(yù)置位端。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV 就能確保輸出 能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“ ”表示。 LM339 集成塊采用 C14 型封裝。利用 lm339 可以方便的組成 各種電壓比較器電路和振蕩器電 路。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。而且，為了避免待測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)在整形電路中產(chǎn)生附加相移或者發(fā)生相對(duì)相移，本設(shè)計(jì)對(duì)兩路信號(hào)采用了相同的整形電路，這樣即使發(fā)生相移，也能保證二者的相對(duì)相移為 0。當(dāng)片選 CS 為高時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清 0，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后，選通輸入電平與吼和模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。輸入配置位時(shí)，高位 (CHO)在前，低位 (CHl)在后。 配置位說(shuō)明 ： ADC0832 工作時(shí)，模擬通道的選擇及單端輸入和差分輸入的選擇，都取決于輸入時(shí)序的配置位。 D0 為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝，本設(shè)計(jì)額中采用的是 DIP 封裝，如上圖 所示。 圖 AD 轉(zhuǎn)換電路 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 判斷依據(jù)是：對(duì)于未知的輸入信號(hào)，首選的是將信號(hào)送入最大檔位 進(jìn)行測(cè)量 。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。當(dāng)感應(yīng)電壓與 12V 電源電壓之和大于晶體管的集電結(jié)的反向耐壓時(shí)，晶體管有可能損壞。 這里的二極管 D 的作用是保護(hù)晶體管 9013?；诠怆婑詈掀饔休^高的電流傳輸比，且最小值為 50%。 圖 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 繼電器的動(dòng)作由單片機(jī)的 、 、 口控制。 在使用較多繼電器的系統(tǒng)中，可用功率接口集成電路驅(qū)動(dòng)，例如 SN75468 等。 圖 自動(dòng)量程控制電路 從圖 可以看到，自動(dòng)量程控制分 為 兩個(gè)支路，分別是被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出兩部分 ，被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出作為待測(cè)信號(hào)（上面一條支路），被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入作為參考信號(hào)（下面一條支路），每一路信號(hào)都將經(jīng)過(guò)三個(gè)檔位的選擇 電路 ，從上至下分別為500V 檔、 50V 檔、 5V檔。 自動(dòng) 量程 控制電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，相位測(cè)量?jī)x主要是對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號(hào)的相位差進(jìn)行測(cè)量。 如圖 所示，蜂鳴器的負(fù)極性的一端接地，正極性的一端接在 PNP 三極管的集電極上，三極管的基極由 管腳來(lái)控制，當(dāng)待測(cè)信號(hào)不在規(guī)定的測(cè)量范圍時(shí)， 腳為低電平，三極管導(dǎo)通 ，這樣蜂鳴器電路形成回路，發(fā)出警報(bào)聲；在沒(méi)有超限的情況下，該管腳為高電平，則三極管截止，蜂鳴器不響。 LM7805 有三個(gè)引腳 ，分別為 Vin:輸入引腳，電壓為 12V； Vout:輸出引腳，電壓為 5V； GND:接地端。電池提供的 12V 電壓可用于驅(qū)動(dòng) 繼電 器的工作。 ~ 口分別與 LCD1602 液晶顯示屏的DE0~DE7 引腳相連接， 來(lái)顯示所測(cè)量的數(shù)據(jù)。其各管腳功能如表 所示。 圖 復(fù)位電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用由液晶 LCD1602 組成的顯示的電路。 本設(shè)計(jì)采用的 是上電 復(fù)位 ， 如圖 所示，原理 是上電時(shí)， C3 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后， C3 充滿， 10K 電阻上電流降為 0，電壓也為 0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 端口置為全“ l”態(tài)。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí) 間。當(dāng)人為按下 按鈕時(shí)，則 Vcc 的 +5V 電平就會(huì)直接加到 RST 端。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。也可以采用外部時(shí)鐘，這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 圖 晶振電路 外接石英晶體（或陶瓷諧振器） 及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高 ，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快 ， 單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率 的基礎(chǔ)之上的 。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口 被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 GND：接地。 圖 為 AT89C51 主控電路圖。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 本章主要闡述了系統(tǒng)各單元的硬件電路設(shè)計(jì)思想及具體硬件組成，本設(shè)計(jì)共包括以 下模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控電路、顯示電路、穩(wěn)壓電路、自動(dòng) 量程 控制電路、 AD 轉(zhuǎn) 換電路、 繼電器 驅(qū)動(dòng)電路、超限報(bào)警電路及相位測(cè)量電路共 8 個(gè)部分。而時(shí)間的測(cè)量方法有很多種， 本設(shè)計(jì) 結(jié)合 51 單片機(jī)的特點(diǎn)，采用過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法。結(jié)合繼電器的自動(dòng)開關(guān)作用 ，即當(dāng)待測(cè)信號(hào)的滿足其中某一檔位的指標(biāo)時(shí)，則相應(yīng)的被控電路導(dǎo)通，從而自動(dòng) 量程 控制電路轉(zhuǎn)入相位測(cè)量電路進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理等功能。 由于單片機(jī)的工作電壓在 5V 左右，所以在進(jìn)行相位測(cè)量前，還需將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行分檔降壓處理。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 方案論證 本設(shè)計(jì)中，相位測(cè)量?jī)x主要是對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號(hào)的相位差進(jìn)行測(cè)量。主要內(nèi)容是 以 AT89C51 為控制核心， 實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻范圍內(nèi)的正弦交流信號(hào) 的 相位的測(cè)量， 可測(cè)的 信號(hào)相位差在 0～ 360 度 范圍內(nèi) ，測(cè)量精度 可達(dá) 度 。 ，需要附加一些電路才可以實(shí)現(xiàn)．倍乘法由于應(yīng)用了積分環(huán)節(jié)，可以濾掉信號(hào)波形中的高次諧波，有效抑制了諧波對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響． 矢量法： 任何一個(gè)正弦函數(shù)都可以用矢量來(lái)表示，如各個(gè)正弦信號(hào)幅度相等、頻率相同，運(yùn)算器運(yùn)用減法器合成得到矢量的模 2/sin2 ?EV ? ．矢量法用于測(cè)量小角度范圍時(shí)，靈敏度較好，可行度也較高；但在 180176。 課題研究?jī)?nèi)容 相位測(cè)量 相位差的測(cè)量原理主要有三種：過(guò)零檢測(cè)法 —— 基于對(duì)信號(hào)波形的變換比較；倍乘法 —— 基于對(duì)傅氏級(jí)數(shù)的運(yùn)算；矢量法 —— 基于對(duì)三角函數(shù)的運(yùn)算。隨著相位測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于 科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn) 、 生產(chǎn)實(shí)踐 等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)相位測(cè)量技術(shù)的要求也向高精度高智能化方向發(fā)展 ，在低頻范圍內(nèi)，相位測(cè)量在電力、機(jī)械等部門具有非常重要的意義。沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 相位測(cè)量?jī)x是電力部門、 工廠和礦山、石油化工、冶金系統(tǒng)進(jìn)行二次回路檢查的理想 的高精度 儀表。 課題研究背景 在電子測(cè)量技術(shù)中，相位測(cè)量時(shí)最基本的測(cè)量手段之一，相位測(cè)量?jī)x式電子領(lǐng)域的常用儀器。尤其在工業(yè)領(lǐng)域中，相位不僅是衡量安全的重要依據(jù)，還可以為節(jié)約能源提供參考。以內(nèi) ，為使測(cè)量范圍擴(kuò)展到 360176。 基本 要求 本設(shè)計(jì)研究 了 一種可測(cè) 20Hz20kHz 內(nèi)任意頻率數(shù)字式相位測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)方法。再將該 相位差 信號(hào)送入單片機(jī)的外部中斷 端 口，通過(guò)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，最后方可得到所要測(cè)量的相位差，并 在液晶上 顯示出 測(cè)量結(jié)果 。即對(duì)于 被測(cè)信號(hào) 是同頻不同相的兩路正弦交流信號(hào)，為了準(zhǔn)確地測(cè)量出該相位差，需要對(duì)輸入信號(hào)的波形進(jìn)行整形，本設(shè)計(jì)利用 LM339 組成整形電路，使輸入信號(hào)變成矩形波信號(hào)，再 經(jīng)異或門組成的 鑒相器電路 ，輸出即為相位差信號(hào)，再結(jié)合單片機(jī)的數(shù)據(jù) 處理 功能，最后 通過(guò) 液晶即可顯示出該相位差 。 本設(shè)計(jì)中，將待測(cè)信號(hào)分成三個(gè)檔位 ： 500V、 50V、 5V。 顯然，相位差 ? 的測(cè)量本質(zhì)上是時(shí)間的測(cè)量。 將 該相位 差信號(hào) 送 入單片機(jī)的外部中斷接口，對(duì)該信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到 對(duì)應(yīng)于相位差的 時(shí)間差和周期，再根據(jù)上述求解相位差的公式便可得到所求，并 由液晶顯示最終測(cè)得的相位差 。本設(shè)計(jì)中充分利用了單片機(jī)較強(qiáng)的運(yùn)算能力和控制能力這一特點(diǎn)，使用單片機(jī)外部中斷 INT0、 INT1 接收外部送來(lái)的相位差信號(hào)，并在單片機(jī)內(nèi)部完成相應(yīng)的處理及相關(guān)運(yùn)算。 主要 性能參數(shù)： ?與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ?4K 字節(jié)可 編程 Flash 存儲(chǔ)器 ?1000 次擦寫周期 ?全靜態(tài) 工 作： 0hz24hz ?三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ?1288 位 內(nèi)部 RAM 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ?32 個(gè)可編程 I/O 口線 ?2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ?5 個(gè)中斷源 ?可編程串行 UAR