【正文】 充電得時間常數(shù)一般由電容和電阻的乘積來決定，要求大于5個外部時鐘周期，有時為防止復位不完全，這些參數(shù)可選大一些，在本設計中采用1181。當單片機上電后，因為電容兩端的電壓不能突變就會使RST端瞬間產(chǎn)生一個大約為+5V的電壓，而CMOS單片機最小輸入高電平電壓Umin=，因此RST接收高電平進行初始化。設計復位電路的要求就是確定電阻電容值，使其時間常數(shù)達到2個機器周期的復位最小正脈寬要求。單片機正常工作期間，復位引腳Reset需要一直保持低電平。其原理框圖如圖23所示。 單片機最小系統(tǒng)該部分主要是為了實現(xiàn)對信號的采樣，進而通過USB發(fā)送到PC機上進行波形的顯示和頻譜的分析。下位機C8051F340單片機主要作為對數(shù)據(jù)的采集。其中測試系統(tǒng)硬件的詳細設計主要是C8051F340單片機系統(tǒng)的硬件設計進行詳細介紹。第四章是系統(tǒng)的調試與分析，這章主要對調試的過程作了詳盡的描述，并對調試過程中產(chǎn)生的問題進行了分析。 論文章節(jié)安排本論文共分為五章，具體介紹如下：第一章是緒論，主要介紹了數(shù)據(jù)通信，USB通信，LabVIEW軟件設計基本原理和相關軟件的介紹。 測試方案本設計首先是利用Keil C51軟件編譯寫好的程序代碼，無誤后通過Keil的下載功能將編譯好的目標文件下載到搭建好的測試系統(tǒng)中，并運行一段時間后，檢測程序的正誤?；贙eil C51的所有這些優(yōu)點，在本設計中選用其作為軟件設計環(huán)境[8]。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上都有明顯的優(yōu)勢，易學易用。示波器工作原理 :示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。 圖15 C8051F340的原理圖圖16 C8051F340的引腳圖示波器示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。必須使用內部穩(wěn)壓器。調試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。 具有片內上電復位、VDD監(jiān)視器、電壓調整器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。 硬件實現(xiàn)的SMBus/ I2C、增強型UART（最多兩個）和增強型SPI串行接口 4個通用的16位定時器。 片內電壓比較器（兩個）。 通用串行總線（USB）功能控制器，有8個靈活的端點管道，集成收發(fā)器和1K FIFO RAM。圖13系統(tǒng)機構框架圖 器件選擇 單片機器件選擇本次設計主要運用了C8051F340,具體介紹如下:圖14 C8051F340的內部結構C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU。 系統(tǒng)方案 本設計的實現(xiàn)主要由硬件部分和軟件部分組成。這些選板的詳細功能及用法通過不斷的學習設計VI的過程逐漸地掌握。 VI具有層次化和結構化的特征，一個VI可以作為子程序，這里稱為子VI，被其他VI調用。在程序框圖中存在著對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出。 前面板，前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，前面板直接面向用戶，是用戶使用虛擬儀器的基本操作面板。這些函數(shù)封裝了USB協(xié)議的細節(jié)，使得程序開發(fā)人員不需要了解USB的過多細節(jié)即可使用USB進行數(shù)據(jù)通信。在PC機端，需要首先建立USB主機驅動程序，然后編寫用戶應用程序，進而利用API函數(shù)實現(xiàn)用戶應用程序從USB主機驅動處獲取USB數(shù)據(jù)包，并完成相應的USB讀寫操作；在單片機端，同樣需要先調用USB器件驅動程序，然后編寫應用程序，而應用程序通過USB器件驅動程序實現(xiàn)訪問USB底層硬件。利用LabVIEW 軟件開發(fā)PC機端USB應用程序，不僅可以獲得具有良好人機交互的GUI界面，而且將極大地加快開發(fā)進程[4]。另外，Silicon Laboratories公司還為USB驅動程序開發(fā)提供了USBXpress開發(fā)套件，使得USB主機和從機驅動程序開發(fā)可以快捷、高效地完成。 API實現(xiàn)USB通信原理USB無疑已經(jīng)成為21世紀嵌入式系統(tǒng)的標準外部串行接口；然而開發(fā)USB外設，需要面對微處理器和USB控制器的選擇，熟悉Windows驅動程序，開發(fā)微處理器固件程序和PC機端應用程序等諸多問題，開發(fā)工作既專業(yè)又麻煩。1933年由蘇聯(lián)工程師科捷利尼科夫首次用公式嚴格地表述這一定理，因此在蘇聯(lián)文獻中稱為科捷利尼科夫采樣定理。香農 與Harry Nyquist都對它作出了重要貢獻。第1章 系統(tǒng)原理與方案本章主要介紹了數(shù)據(jù)采樣原理,USB通信原理，及模擬示波器設計原理。第二章是系統(tǒng)硬件設計的介紹，包括硬件的功能描述和硬件的總體設計及詳細設計。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件。LabVIEW盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念。用戶界面在LabVIEW 中被稱為前面板。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質量高。LabVIEW是一種圖形化的編程語言，主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集，儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件，功能強大。關鍵詞：C8051F340，頻譜分析，LabVIEW，PC機，USBABSTRACT Traditional oscilloscope function pletely dependent on hardware implementation with single function and the high cost of maintenance, it is more important function cannot change once established. Using the LabVIEW virtual instrument is made of the virtual technology, puter technology, bus technology, and software technology closely together. It use puter powerful digital processing ability realize the instrument most of the functions, breaking the traditional instruments of the framework, formed a new instrument mode. To this end, this paper presents a low frequency analog signal display analyzer design. Low frequency analog signal analyzer design is mainly divided into two parts of the upper machine and lower machine. Lower machine mainly used C8051F340 MCU of signal sampling and signal will be sent to PC through USB interface. Upper machine mainly by the PC to the GUI interface for waveform display store spectrum analysis. On the software, I/O port, timer, ADC, initialized clock, and then to generate the waveform sampling and via USB to a PC Then the waveform sampling and via USB to a PC. In the PC using the LabVIEW virtual instrument design an oscilloscope waveform display and frequency analysis. On the hardware, we will produce the first on the analog signal sent to the A/D converter, so that it is converted to digital signals . PC to the GUI interface displayed waveform and frequency spectrum analysis. After debugging, finally validate this design realized the function of the above mentioned, innovative and use value.According to the analyze of the application, it es into being the design scheme of the system in the beginning, then gives the detail description from hardware and software both sides, finally gets the verification of the system function through the system debugging and analyze.KEY WORDS：C8051F340，LabVIEW, spectral, analysis, personal puter, USB 目 錄前 言 1第1章 系統(tǒng)原理與方案 3 基本原理 3 采樣的基本原理 3 API實現(xiàn)USB通信原理 4 LabVIEW軟件設計基本原理 5 系統(tǒng)方案設計 6 系統(tǒng)功能 6 系統(tǒng)方案 7 7 器件選擇 7 軟件環(huán)境 11 測試方案 11 論文章節(jié)安排 12第2章 硬件設計 13 硬件功能描述 13 硬件總體設計 13 硬件詳細設計 14 單片機最小系統(tǒng) 14 15 16 JTAG電路 17 USB通信與供電電路 17 USB通信電路 17 18 系統(tǒng)硬件原理圖設計 18 系統(tǒng)整體PCB圖設計 19第3章 軟件設計 20 20 20 上位機 20 軟件總體設計 20 22 22 初始化 23 24 上位機程序設計 25. 25. 26 程序代碼 31第4章 系統(tǒng)調試 32 32 32 32 32 32 33 33 33 34 34 調試結果 34 調試過程中遇到的問題及解決方案 45 46第5章 結論與展望 47 47 47參考文獻 49致 謝 51附錄Ⅰ 原理圖 52附錄Ⅱ 單片機系統(tǒng)原 53附錄Ⅲ主程序 54附錄Ⅳ實物圖 59前 言 自從1986年美國NI(National Instrument)公司提出虛擬儀器的概念以來,隨著計算機技術和測量技術的發(fā)展,虛擬儀器技術也得到很快的發(fā)展。硬件上，先將產(chǎn)生的模擬信號發(fā)送到A/D轉換器上,使其轉換為數(shù)字信號,然后發(fā)