【正文】 top Debug Session”選項，退出調(diào)試環(huán)境。 在此對話窗口中選擇“ Output”選項卡，選中“ Create HEX File”選項，如圖 所示。 程序編寫完后，再次保存。 外部中斷 INT1 入口 開啟定時器 T0 軟件計數(shù)值 a是否為 0 定時器 T0 初始化 計數(shù)值 a 自加 a 是否計數(shù)到 10 關(guān)閉定時器 T0， a 重新從 0 開始計數(shù) 記錄此時定時器的時間值 返回 是 是 否 否 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 “ CreateNewProject”對話窗口 單擊“保存 (S)”按鈕，彈出“ Select Device for Target”對話窗口。若有不清楚之處，可參見下圖幫助理解。首先要對相位差的測量過程有個基本的了 解，經(jīng)分檔降壓后的待測信號輸入相位測量電路，經(jīng)過整形、鑒相一 系列處理 后，最終 得到了 相位差信號，將該相位差信號送入 口（ INT0），再將取反后的相位差信號送入 口（ INT1）。因此，使用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。 C 語言是以函數(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)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全 結(jié)構(gòu)化。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是計算機(jī)最基本的工作單元。 C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持， C語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來。 圖 鑒相器輸入輸出波形圖 由圖可知 ，鑒相器的輸出信號是兩輸入信號的二倍頻信號，而該輸入信號是經(jīng)過JK 觸發(fā)器的 二分頻信號，由此可知，該相位差信號和待測信號是同頻的。 74LS113 為雙下降沿 JK 觸發(fā)器，有預(yù)置位端。兩個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 用在弱信號檢測等場合是比較理想的。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個稱為反相輸入端，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影響輸出端高電位的值。而且，為了避免待測信號和參考信號在整形電路中產(chǎn)生附加相移或者發(fā)生相對相移，本設(shè)計對兩路信號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相移為 0。當(dāng)片選 CS 為高時，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，高位 (CHO)在前，低位 (CHl)在后。 配置位說明 ： ADC0832 工作時，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)計額中采用的是 DIP 封裝，如上圖 所示。 圖 AD 轉(zhuǎn)換電路 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 判斷依據(jù)是：對于未知的輸入信號，首選的是將信號送入最大檔位 進(jìn)行測量 。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）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，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。基于光電耦合器有較高的電流傳輸比，且最小值為 50%。 圖 繼電器驅(qū)動電路 繼電器的動作由單片機(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，例如 SN75468 等。 圖 自動量程控制電路 從圖 可以看到，自動量程控制分 為 兩個支路，分別是被測網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出兩部分 ，被測網(wǎng)絡(luò)的輸出作為待測信號（上面一條支路），被測網(wǎng)絡(luò)的輸入作為參考信號（下面一條支路），每一路信號都將經(jīng)過三個檔位的選擇 電路 ，從上至下分別為500V 檔、 50V 檔、 5V檔。 自動 量程 控制電路的設(shè)計 本設(shè)計中，相位測量儀主要是對被測網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號的相位差進(jìn)行測量。 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 管腳來控制，當(dāng)待測信號不在規(guī)定的測量范圍時， 腳為低電平，三極管導(dǎo)通 ，這樣蜂鳴器電路形成回路，發(fā)出警報聲；在沒有超限的情況下，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 繼電 器的工作。 ~ 口分別與 LCD1602 液晶顯示屏的DE0~DE7 引腳相連接， 來顯示所測量的數(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 本設(shè)計采用由液晶 LCD1602 組成的顯示的電路。 本設(shè)計采用的 是上電 復(fù)位 ， 如圖 所示，原理 是上電時， C3 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后， 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)將沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 端口置為全“ l”態(tài)。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時 間。當(dāng)人為按下 按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。也可以采用外部時鐘，這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(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)晶振提供的時鐘頻率越高 ，那么單片機(jī)運行速度就越快 ， 單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率 的基礎(chǔ)之上的 。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口 ： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口 被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。 GND：接地。 圖 為 AT89C51 主控電路圖。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 3 章 硬件設(shè)計 本章主要闡述了系統(tǒng)各單元的硬件電路設(shè)計思想及具體硬件組成，本設(shè)計共包括以 下模塊：單片機(jī)主控電路、顯示電路、穩(wěn)壓電路、自動 量程 控制電路、 AD 轉(zhuǎn) 換電路、 繼電器 驅(qū)動電路、超限報警電路及相位測量電路共 8 個部分。而時間的測量方法有很多種， 本設(shè)計 結(jié)合 51 單片機(jī)的特點，采用過零點檢測法。結(jié)合繼電器的自動開關(guān)作用 ，即當(dāng)待測信號的滿足其中某一檔位的指標(biāo)時，則相應(yīng)的被控電路導(dǎo)通，從而自動 量程 控制電路轉(zhuǎn)入相位測量電路進(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)行相位測量前，還需將被測信號進(jìn)行分檔降壓處理。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 方案論證 本設(shè)計中，相位測量儀主要是對被測網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號的相位差進(jìn)行測量。主要內(nèi)容是 以 AT89C51 為控制核心， 實現(xiàn)對音頻范圍內(nèi)的正弦交流信號 的 相位的測量， 可測的 信號相位差在 0～ 360 度 范圍內(nèi) ，測量精度 可達(dá) 度 。 ，需要附加一些電路才可以實現(xiàn)．倍乘法由于應(yīng)用了積分環(huán)節(jié)，可以濾掉信號波形中的高次諧波，有效抑制了諧波對測量準(zhǔn)確度的影響． 矢量法： 任何一個正弦函數(shù)都可以用矢量來表示，如各個正弦信號幅度相等、頻率相同，運算器運用減法器合成得到矢量的模 2/sin2 ?EV ? ．矢量法用于測量小角度范圍時，靈敏度較好，可行度也較高；但在 180176。 課題研究內(nèi)容 相位測量 相位差的測量原理主要有三種：過零檢測法 —— 基于對信號波形的變換比較；倍乘法 —— 基于對傅氏級數(shù)的運算；矢量法 —— 基于對三角函數(shù)的運算。隨著相位測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于 科學(xué)研究、實驗 、 生產(chǎn)實踐 等各個領(lǐng)域，對相位測量技術(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)，相位測量在電力、機(jī)械等部門具有非常重要的意義。沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 相位測量儀是電力部門、 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 在電子測量技術(shù)中，相位測量時最基本的測量手段之一，相位測量儀式電子領(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) ，為使測量范圍擴(kuò)展到 360176。 基本 要求 本設(shè)計研究 了 一種可測 20Hz20kHz 內(nèi)任意頻率數(shù)字式相位測量儀的設(shè)計方法。再將該 相位差 信號送入單片機(jī)的外部中斷 端 口，通過單片機(jī)對數(shù)據(jù)的處理，最后方可得到所要測量的相位差，并 在液晶上 顯示出 測量結(jié)果 。即對于 被測信號 是同頻不同相的兩路正弦交流信號，為了準(zhǔn)確地測量出該相位差，需要對輸入信號的波形進(jìn)行整形，本設(shè)計利用 LM339 組成整形電路，使輸入信號變成矩形波信號，再 經(jīng)異或門組成的 鑒相器電路 ，輸出即為相位差信號，再結(jié)合單片機(jī)的數(shù)據(jù) 處理 功能，最后 通過 液晶即可顯示出該相位差 。 本設(shè)計中，將待測信號分成三個檔位 ： 500V、 50V、 5V。 顯然，相位差 ? 的測量本質(zhì)上是時間的測量。 將 該相位 差信號 送 入單片機(jī)的外部中斷接口，對該信號的脈沖寬度進(jìn)行計數(shù)，從而得到 對應(yīng)于相位差的 時間差和周期，再根據(jù)上述求解相位差的公式便可得到所求，并 由液晶顯示最終測得的相位差 。本設(shè)計中充分利用了單片機(jī)較強(qiáng)的運算能力和控制能力這一特點，使用單片機(jī)外部中斷 INT0、 INT1 接收外部送來的相位差信號，并在單片機(jī)內(nèi)部完成相應(yīng)的處理及相關(guān)運算。 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 存儲器 ?1000 次擦寫周期 ?全靜態(tài) 工 作： 0hz24hz ?三級加密程序存儲器 ?1288 位 內(nèi)部 RAM 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ?32 個可編程 I/O 口線 ?2 個 16 位定時 /計數(shù)器 ?5 個中斷源 ?可編程串行 UAR