【正文】 充電得時(shí)間常數(shù)一般由電容和電阻的乘積來決定，要求大于5個(gè)外部時(shí)鐘周期，有時(shí)為防止復(fù)位不完全，這些參數(shù)可選大一些，在本設(shè)計(jì)中采用1181。當(dāng)單片機(jī)上電后，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔兙蜁?huì)使RST端瞬間產(chǎn)生一個(gè)大約為+5V的電壓，而CMOS單片機(jī)最小輸入高電平電壓Umin=，因此RST接收高電平進(jìn)行初始化。設(shè)計(jì)復(fù)位電路的要求就是確定電阻電容值，使其時(shí)間常數(shù)達(dá)到2個(gè)機(jī)器周期的復(fù)位最小正脈寬要求。單片機(jī)正常工作期間，復(fù)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(jī)最小系統(tǒng)該部分主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采樣，進(jìn)而通過USB發(fā)送到PC機(jī)上進(jìn)行波形的顯示和頻譜的分析。下位機(jī)C8051F340單片機(jī)主要作為對(duì)數(shù)據(jù)的采集。其中測試系統(tǒng)硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)主要是C8051F340單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。第四章是系統(tǒng)的調(diào)試與分析，這章主要對(duì)調(diào)試的過程作了詳盡的描述，并對(duì)調(diào)試過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)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(shè)計(jì)基本原理和相關(guān)軟件的介紹。 測試方案本設(shè)計(jì)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(biāo)文件下載到搭建好的測試系統(tǒng)中，并運(yùn)行一段時(shí)間后，檢測程序的正誤?；贙eil C51的所有這些優(yōu)點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中選用其作為軟件設(shè)計(jì)環(huán)境[8]。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上都有明顯的優(yōu)勢，易學(xué)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(hào)轉(zhuǎn)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(duì)復(fù)雜的儀器。必須使用內(nèi)部穩(wěn)壓器。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。 具有片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器、電壓調(diào)整器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。 硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/ I2C、增強(qiáng)型UART（最多兩個(gè)）和增強(qiáng)型SPI串行接口 4個(gè)通用的16位定時(shí)器。 片內(nèi)電壓比較器（兩個(gè)）。 通用串行總線（USB）功能控制器，有8個(gè)靈活的端點(diǎn)管道，集成收發(fā)器和1K FIFO RAM。圖13系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框架圖 器件選擇 單片機(jī)器件選擇本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了C8051F340,具體介紹如下:圖14 C8051F340的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU。 系統(tǒng)方案 本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)主要由硬件部分和軟件部分組成。這些選板的詳細(xì)功能及用法通過不斷的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)VI的過程逐漸地掌握。 VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征，一個(gè)VI可以作為子程序，這里稱為子VI，被其他VI調(diào)用。在程序框圖中存在著對(duì)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(xì)節(jié)，使得程序開發(fā)人員不需要了解USB的過多細(xì)節(jié)即可使用USB進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在PC機(jī)端，需要首先建立USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，然后編寫用戶應(yīng)用程序，進(jìn)而利用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用程序從USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)處獲取USB數(shù)據(jù)包，并完成相應(yīng)的USB讀寫操作；在單片機(jī)端，同樣需要先調(diào)用USB器件驅(qū)動(dòng)程序，然后編寫應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序通過USB器件驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)訪問USB底層硬件。利用LabVIEW 軟件開發(fā)PC機(jī)端USB應(yīng)用程序，不僅可以獲得具有良好人機(jī)交互的GUI界面，而且將極大地加快開發(fā)進(jìn)程[4]。另外，Silicon Laboratories公司還為USB驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)提供了USBXpress開發(fā)套件，使得USB主機(jī)和從機(jī)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)可以快捷、高效地完成。 API實(shí)現(xiàn)USB通信原理USB無疑已經(jīng)成為21世紀(jì)嵌入式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)外部串行接口；然而開發(fā)USB外設(shè)，需要面對(duì)微處理器和USB控制器的選擇，熟悉Windows驅(qū)動(dòng)程序，開發(fā)微處理器固件程序和PC機(jī)端應(yīng)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(yán)格地表述這一定理，因此在蘇聯(lián)文獻(xiàn)中稱為科捷利尼科夫采樣定理。香農(nóng) 與Harry Nyquist都對(duì)它作出了重要貢獻(xiàn)。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(shè)計(jì)原理。第二章是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的介紹，包括硬件的功能描述和硬件的總體設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件。LabVIEW盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)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(zhì)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(qiáng)大。關(guān)鍵詞：C8051F340，頻譜分析，LabVIEW，PC機(jī)，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(shí)現(xiàn)USB通信原理 4 LabVIEW軟件設(shè)計(jì)基本原理 5 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 13 硬件功能描述 13 硬件總體設(shè)計(jì) 13 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)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(shè)計(jì) 18 系統(tǒng)整體PCB圖設(shè)計(jì) 19第3章 軟件設(shè)計(jì) 20 20 20 上位機(jī) 20 軟件總體設(shè)計(jì) 20 22 22 初始化 23 24 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 25. 25. 26 程序代碼 31第4章 系統(tǒng)調(diào)試 32 32 32 32 32 32 33 33 33 34 34 調(diào)試結(jié)果 34 調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案 45 46第5章 結(jié)論與展望 47 47 47參考文獻(xiàn) 49致 謝 51附錄Ⅰ 原理圖 52附錄Ⅱ 單片機(jī)系統(tǒng)原 53附錄Ⅲ主程序 54附錄Ⅳ實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)的發(fā)展,虛擬儀器技術(shù)也得到很快的發(fā)展。硬件上，先將產(chǎn)生的模擬信號(hào)發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器上,使其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后發(fā)