【文章內(nèi)容簡介】 IA/EIA232F電平。 該器件符合TIA/EIA232F標準，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。主要特點 1．單5V電源工作；2．LinBiCMOSTM工藝技術(shù)；3．兩個驅(qū)動器及兩個接收器；4．177。30V輸入電平；5．低電源電流：典型值是8mA；6．符合甚至優(yōu)于ANSI標準 EIA/；7．ESD保護大于MILSTD883（方 法3015）標準的2000V；12洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）第3章 硬件電路設計 采樣電路設計 本論文研究的超級電容系統(tǒng)共有16只單體電容串聯(lián)組成，為了全面的研究超級電容系統(tǒng)的特性，就需要對每只電容的狀態(tài)進行監(jiān)測，本系統(tǒng)對超級電容的監(jiān)測指標為電壓值，采用的方案是電阻分壓后由多路開關切換通道送入A/D轉(zhuǎn)換器。 分壓電路 本系統(tǒng)的測試對象最高為16個單體超級電容串聯(lián)而成的超級電容組，由于單體超級電容電壓較低，故在測量單體電容的電壓時，設計采用直接測量單體電容的電壓差，但是由于超級電容串聯(lián)后，電容兩端電位升高，故在送入A/D轉(zhuǎn)換器前對這個差分信號進行降壓，方案為對每一路信號分別降壓，即將每一路信號都送入降壓網(wǎng)絡，該降壓網(wǎng)絡由16組電阻組成，每組電阻由一個10K電阻和一個19K電阻串聯(lián)而成，輸入信號由每組電阻的兩端進入，降壓后的信號由兩個電阻中間輸出，輸入、輸出電壓信號比值為10。 具體電路如下： 圖31 分壓電路 通道切換電路本設計中采用的A/D轉(zhuǎn)換器采樣速率非?？欤粶y電壓值變化較慢為此，在分壓電路之后設計一個通道切換電路，可以讓16路采樣電路共用一片A/D轉(zhuǎn)換器，從而達到簡化設計，節(jié)約成本的目的。通道切換電路由一片CD4067構(gòu)成16雙通道模擬開關，由單片機控制進行通道切換。具體電路圖31所示： Led顯示電路在本系統(tǒng)中，根據(jù)需要顯示的數(shù)據(jù)，采用1個一位8段數(shù)碼管（7SEGMPX8CCBLUE）顯示。為了簡化設計和節(jié)省端口，選擇串行接口靜態(tài)顯示方式。在本電路中，該8段LED數(shù)碼管與顯示驅(qū)動芯片max7221相連，其A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP管腳分別與max7221的A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP管腳相連，而其位選信號分別與max7221的DIG0，DIG1，DIG2，DIG3，DIG4，DIG5，DIG6，DIG7管腳相連，由max7221控制led管的顯示。其電路圖如圖所示： 圖32 顯示電路 串行通信電路設計本系統(tǒng)中，AT89C51與上位機通過RS232C總線進行通信，由于單片機輸入/輸出電平為TTL電平，而上位機配置的是RS232C標準串行接口，二者電氣規(guī)范不一致，因此，要完成上位機與單片機的數(shù)據(jù)通信，必須進行電平轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在采用MAX232單芯片實現(xiàn)AT89C51單片機與上位機的RS232C標準接口通信電路。MAX232芯片是MAXIN公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動器的IC芯片。MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電壓變換成為RS232C輸出電平所需的177。10V電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電壓就可以了。具體電路實現(xiàn)如下： 圖33 串行通信電路 電源電路設計電源電路采用220V交流輸入，經(jīng)變壓器降壓后再由整流橋轉(zhuǎn)換成直流電壓，經(jīng)過LM7805穩(wěn)壓器變成+5V電壓，電源電路設計有發(fā)光二極管指示燈，提示電路工作正常。具體電路實現(xiàn)如下： 圖34 電源電路 系統(tǒng)總原理圖系統(tǒng)總原理圖由以上各部分組成，詳見附錄1。16第4章 系統(tǒng)下位機程序設計 下位機程序設計在下位機的程序設計上，采用C語言進行程序設計，并采用模塊化的程序設計方法。C51是一種在MCS51系列單片機是使用的特定的C語言，能對單片機的硬件資源進行靈活、便捷地操作，具備匯編語言的功能，同時不失高級語言的可讀性好、可移植性好的優(yōu)點，可以方便調(diào)用成熟的庫函數(shù)（或程序模塊）等現(xiàn)有資源。采用模塊化的程序設計方法，有下述優(yōu)點：單個模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，易于編寫、調(diào)試和修改；便于分工，從而可使多人同時進行程序的編寫和調(diào)試工作，加快軟件開發(fā)進度；程序可讀性好，便于功能擴充和升級；對程序的修改可局部進行，其他部分可保持不變；對于使用頻繁的子程序可建立子程序庫，便于多個模塊調(diào)用； 主程序設計系統(tǒng)上電復位后，要對系統(tǒng)各部分進行初始化，如I/O口、內(nèi)部定時器、中斷及外部器件的設定，之后調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序，依次采集各個單體電容的電壓值，送外部RAM存儲。系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示： 圖41 主程序流程圖 各部分子程序設計根據(jù)系統(tǒng)設計要求，設計了多個子程序，有系統(tǒng)初始化、A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤掃描、LED顯示、串行通信等。 A/D轉(zhuǎn)換子程序數(shù)據(jù)采集子程序有通道控制、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)接收、標度轉(zhuǎn)換等操作，首先設置通道循環(huán)次數(shù)，再控制多路開關選通第一路通道，而后啟動A/D轉(zhuǎn)換，等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，轉(zhuǎn)換結(jié)束后單片機通過SPI總線接口完成數(shù)據(jù)接收，進行標度轉(zhuǎn)換后存入數(shù)組中A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖如下 圖42 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 LED顯示子程序LED顯示子程序要完成對采樣電壓值的顯示，根據(jù)鍵盤掃描得到的鍵值，選擇相應通道的數(shù)據(jù)顯示。顯示程序設計分兩步完成，第一步把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼，第二步移位傳送數(shù)據(jù)至max7221，驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示。LED顯示子程序流程圖如下： 圖43 LED顯示子程序流程圖主程序流程圖 串行通信子程序串行通信子程序主要完成單片機與上位機的通信，本設計中，當數(shù)據(jù)采集完成后調(diào)用串行通信子程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送至上位機進行下一步處理。當對超級電容組的采樣轉(zhuǎn)換結(jié)束后，檢測發(fā)送中斷標志位是否為1，若為1則表示上一段數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入發(fā)送寄存器，并啟動發(fā)送；而中斷標志位不為1時，則為誤操作，系統(tǒng)不做任何響應。本系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為16位兩字節(jié)數(shù)據(jù)，故發(fā)送時要分兩次發(fā)送，先發(fā)送低位字節(jié)數(shù)據(jù)，再發(fā)送高位字節(jié)數(shù)據(jù)。圖44 串行通信子程序流程圖21第5章 系統(tǒng)上位機程序設計 上位機程序設計概述本次設計的上位機采用C語言進行編寫。C語言是Microsoft公司推出的一款集成開發(fā)工具，它具有友好的可視化開發(fā)環(huán)境和豐富的應用程序向?qū)Чδ?，大大降低了Windows應用程序開發(fā)的復雜性和難度。 上位機界面設計上位機程序需要完成數(shù)據(jù)的初始化、發(fā)送、接收、處理等多項功能。為了便于測試，設計一可視化界面便于設計人員與下位機進行交互。其界面如圖51所示。圖51 上位機界面程序開始運行進入主界面，選擇參數(shù)配置模塊，對數(shù)據(jù)傳輸接口進行初始化，即通信協(xié)議的確定，其中包括串口號、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、停止位等項目的設置。其具體實現(xiàn)流程如圖52所示。24結(jié)　論 本文首先探討了超級電容的產(chǎn)生，發(fā)展以及特點，對超級電容測試系統(tǒng)進行了研究?；贏T89C51設計的超級電容測試系統(tǒng)基本符合設計要求，采用電阻分壓網(wǎng)絡與多路模擬開關的設計方案，較全面的考慮了各種實際中的不良因素，在設計中所體現(xiàn)的設計思想，對以后的研究工作也具有一定的參考價值。本論文具體完成如下工作:完成了硬件電路的設計，其中有16組電壓分壓測量的設計、采樣電路的設計、A/D轉(zhuǎn)換電路的設計、顯示電路設計、通信電路設計等計。完成了上位機與下位機程序設計，上位機程序設計主要基于C語言,設計了一個窗口界面，能夠完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲等功能，下位機程序設計中詳細設計了A/D轉(zhuǎn)換程序、LED顯示程序等關鍵子程序。在系統(tǒng)設計中，充分運用了模塊化設計的思想。硬件電路設計中，各部分相互獨立，降低了不必要的干擾。軟件設計中，對于每個子程序的設計都采用結(jié)構(gòu)化的方法，可讀性強，便于以后的修改完善?？偟膩碚f，本系統(tǒng)基本達到了預期的目的，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測超級電容的目的，但仍有一些不足之處，如電容測試的通道數(shù)量較少，只有16組，而實際應用中的超級電容組中單體電容數(shù)量均以數(shù)千計。在以后的研究工作中，這些方面都有待進一步深入探討。洛陽理工學院畢業(yè)設計論文謝 辭 四年的大學學習和生活也即經(jīng)過兩個多月來的資料收集、分析、整理草圖創(chuàng)意、方案修改、仿真、確定、設計論述的撰寫，到現(xiàn)在基本上完成了所有畢業(yè)設計的項目——這個漫長的過程，當然是辛苦的，不過，從個人角度來說，這個更是我大學本科四年一次對自己專業(yè)能力的總結(jié)和升華，當我看到自己所設計的模型制作出來的時候那種震撼，真的感慨萬千……一句話，做設計很開心！首先我要感謝我的指導老師張偉民老師，感謝他在論文寫作過程中給予我的指導和幫助。從論文的擬題、方案、設計等方面張老師始終為我們指引設計方向，使我們能在預期的時間內(nèi)完成。在此，衷心感謝張老師的悉心指導，祝愿張老師身體健康、工作順利！感謝我的室友們，四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，我們是最和睦的模范宿舍！只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。另外，我還要感謝和我一同完成畢業(yè)設計的李紅松，朱衛(wèi)云，黃鵬同學，在課題的設計寫作過程中，我們共同解決了許多難題，從中我受益良多。最后，我要感謝我的親人，感謝父母偉大的愛，鼓舞著我向人生的一個個目標奮勇前進，我的成績永遠都有他們的功勞。25參考文獻 [1]：北京航空航天大學出版社，[2]劉坤，高征， 99 SE電路設計實例教程. 北京：清華大學出版社，[3]：清華大學出版社，2005[4]潘新民，：電子工業(yè)出版社，[5]：北京航空航天大學出版社，[6]萬福君，潘松峰，劉芳 、：清華大學出版社，[7]周韌研， C++：電子工業(yè)出版社，[8] C++.北京：北京希望電子出版社，2010[9]：[碩士學位論文].大連理工大學[10]：[碩士學位論文].上海交通大學[11]：[碩士學位論文]. 大連理工大學[12]：[碩士學位論文].華南理工大學[13]：[碩士學位論文].哈爾濱工業(yè)大學[14]：[碩士學位論文]. 哈爾濱工業(yè)大學59附　錄 電路總電路圖仿真圖如下所示 設計源程序如下所示：分壓程序：includeincludedefine uchar unsigned char define uint unsigned intsbit key1=P3^6。sbit key2=P3^7。sbit A0=P1^0。sbit A1=P1^1。sbit A2=P1^2。sbit A3=P1^3。sbit CE=P3^4。uint counter=0。void delay_ms(uint n) //延時程序{ uchar i。 while(n) { for(i=0。i100。i++)。 }}void keyscan() //多路選擇程序{if (key1==1) { { //counter++。 if(counter=16)counter=0。 }while(!key1)。 }switch(counter) {case 0:CE=0。P1=0xFf。break。 case 1:CE=0。P1=0xFe。break。 case 2:CE=0。P1=0xFd。break。 case 3:CE=0。P1=0xFc。break。 case 4:CE=0。P1=0xFb。break。 case 5:CE=0。P1=0xFa。break。 case 6:CE=0。P1=0xF9。break。 case 7:CE=0。P1=0xF8。break。 case 8:CE=0。P1=0xF7。break。 case 9:CE=0。P1=0xF6。break。 case 10:CE=0。P1=0xF5。break。 case 11:CE=0。P1=0xF4。break。 case 12:CE=0。P1=0xF3。break。 case 13:CE=0。P1=0xF2。break。 case 14:CE=0。P1=0xF1。break。 case 15:CE=0。P1=0xF0。break。 } } 顯示及通信程序：includedefine addo ()//2161=65535，16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器sbit DIN = P2^0。sbit CS = P2^1。sbit CLK = P2^2。sbit SDO = P2^3。sbit SCK = P2^4。sbit CONV = P2^5。static unsigned char disbuf[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8}。 uint t1,t2。void WriteByte(uchar dat){ uchar i。 for(i=0。i8。i++) { DIN = ((dati)amp。0x80)?1:0。 CLK = 0。 _nop_()。 CLK = 1。 _nop_()。