【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母第 2 章 低壓脈沖回波法的原理及液晶顯示 LCD1602 11 “ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A” 表 21 CGROM 與 CGRAM 中字符代碼與字符圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 22 所示 : 表 LCD1602 指令表 指 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 1/D S 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ AGG) 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 (ADD) 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 (AC) 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫(xiě)的數(shù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān) 顯示。 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線(xiàn)，低電平時(shí)為 8位總線(xiàn)。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F：低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù) ，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 表 23 DM1602 的內(nèi)部顯示地址 本章小結(jié) 綜上所述，本章對(duì) 低壓脈沖回波法的原理做了闡述，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備； 對(duì)液晶顯示 LCD1602 做了詳細(xì)的介紹。通過(guò)本章的研究，我們對(duì)低壓脈沖回波法檢測(cè)電纜斷點(diǎn)位置有了初步了解，對(duì) LCD1602 的使用有了一定的了解與認(rèn)識(shí)。下一章我們將介紹 555 定時(shí)器及其單穩(wěn)態(tài)電路。 第 3 章 555 定時(shí)器及其單穩(wěn)態(tài)電路 13 第 3章 555 定時(shí)器及其單穩(wěn)態(tài)電路 555 定時(shí)器是一種模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，其產(chǎn)品有雙極性和 CMOS 型兩類(lèi)。按照集成電路內(nèi)部定時(shí)器的個(gè)數(shù)又可以分為單定時(shí)器和雙定時(shí)器；雙極型單定時(shí)器電路的型號(hào)為 555，雙定時(shí)器電路的型號(hào)為 556，其電源電壓的范圍為 5～ 18V。 CMOS 單定時(shí)器電路的型號(hào)為 7555，雙定時(shí)器電路的型號(hào)為 7556，將四個(gè)定時(shí)器電路集成在一個(gè)芯片上的四定時(shí)器店里型號(hào)為 7558，其電源電壓的范圍為 2～ 18V。 CMOS 型定時(shí)器的最大負(fù)載電流要不雙極型的小，兩種類(lèi)型的定時(shí)器管腳型號(hào)及其功能均一致 [10]。 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其功能 圖 31（ a）是 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架圖，圖 31（ a）中 1～ 8 是引腳號(hào)。圖31（ b）為 555 定時(shí)器外引腳圖。 555 定時(shí)器含有兩個(gè)電壓比較器、一個(gè)基本 RS觸發(fā)器、一個(gè)放電三極管、一個(gè)反相器以及由三個(gè)電阻組成的分 壓器。組成分壓器的三個(gè)電阻的阻值均為 5K? ， “ 555”由此得名。比較器 1A 的參考電壓為 32 ccU ，加在同相輸入端，比較器 2A 的參考電壓為 31 ccU ，加在反相輸入端。比較器 1A 、 2A的輸出端分別接基本 RS 觸發(fā)器的輸入端 R 、 S ， 基本 RS 觸發(fā)器的輸出即為 555定時(shí)器的輸出。反相器 3G 的作用是提高負(fù)載能力，并隔離負(fù)載對(duì) 555 定時(shí)的影響。 1 2 3 45678u oCOU CC555CRGND TRTHD a) b) 圖 31 555 邏輯電路圖和引腳圖 各引腳功能如下： 引腳 6 為高觸發(fā)輸入端，由此輸入觸發(fā)脈沖時(shí)，為高電平觸發(fā)。在管腳 5 不電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 外加高電平的情況下，當(dāng)輸入電壓低于 32 ccU 時(shí)，比較器 1A 輸出 1；當(dāng)輸入電壓高于 32 ccU 時(shí)，比較器 1A 輸出 0；使 RS 觸發(fā)置 0。 555 定時(shí)器輸出為 0。 引腳 2 為低觸輸入端，由此輸入觸發(fā)脈沖時(shí)，為低電平觸發(fā)。在管腳 5 不外加高電平的情況下，當(dāng)輸入電壓高于 31 ccU 時(shí)，比較器 2A 輸出 1；當(dāng)輸入電壓低于31 ccU 時(shí)，比較器 2A 輸出 0；使 RS 觸發(fā)置 1。 555 定時(shí)器輸出為 1。 引腳 3 為輸出端，輸出電流一般為 50mA，最大可達(dá) 200mA，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器、發(fā)光二極管、指示燈、揚(yáng)聲器等。輸出高電壓約低于電壓 1~3V。 引腳 4 為直接復(fù)位端，低電平有效，通常情況下，應(yīng)為高電平。 引腳 5 為電壓控制端，若在該端外加一個(gè)電壓，就可以改變比較器的參考電壓，高、低觸發(fā)端的觸發(fā)電壓也隨之改變。此端不用時(shí)，一般經(jīng) F? 的電容接地，以提高比較器參考電壓的穩(wěn)定性。 引腳 7 為放電端，當(dāng) 555 定時(shí)器輸出為 1 時(shí)，即 RS 觸發(fā)器的輸出 Q =1， Q =0時(shí)，三極管 V截至；定時(shí)器輸出為 0；即 Q =0， Q =1 時(shí)，三極管 V導(dǎo)通，外接電容即可通過(guò)三極管 V放電。 引腳 8 為電源端。 引腳 1 為接地端。 555 定時(shí)器的功能表如表 31 所示 . 表 31 555 定時(shí)器的功能表 TH RT R OUT 晶體管 V ? ? 0 0 導(dǎo)通 32 ccU 31 ccU 1 0 導(dǎo)通 32 ccU 31 ccU 1 保持 保持 32 ccU 31 ccU 1 1 截止 555 定時(shí)器具有電源范圍寬、定時(shí)精度高、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能與 TTL第 3 章 555 定時(shí)器及其單穩(wěn)態(tài)電路 15 電路和 CMOS 電路兼容。將 555 定時(shí)器外接一些電阻、電容和 其他器件就可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器三種基本應(yīng)用電路。由于使用靈活、方便、因而 555 定時(shí)器在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、整形電路、定時(shí)延時(shí)電路、仿真電路、報(bào)警電路、檢測(cè)電路、電源變換電路等都得到極為廣泛的應(yīng)用。 555 定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖 32（ a）所示為由 555 定時(shí)器和外接定時(shí)元件 R、 C 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。接通電源，未加觸發(fā)信號(hào)時(shí) iu 31 ccU ，這時(shí) dS =1。若觸發(fā)器初始狀態(tài)為 0，則三極管 V 迅速導(dǎo)通， cu ≈ 0， dR =1，電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出 ou =0，為低電平。若觸發(fā)器初始狀態(tài)為 1，則三極管 V截止， ccU 經(jīng) R 對(duì)電容 C 充電；當(dāng) cu 32 ccU 時(shí)， dR =0，使觸發(fā)器輸出 Q =0， Q =1，三極管 V迅速放電， dR =1，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，輸出 ou 為低電平。也就是說(shuō)，無(wú)論觸發(fā)器狀態(tài)如何，未加觸發(fā)脈沖時(shí)，電路始終為穩(wěn)態(tài)，使輸出 ou 為低電平。當(dāng)負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)， iu 31 ccU ，使 dS =0，觸發(fā)器置 1，輸出 ou 為高電平，三極管 V截止，電容 C 開(kāi)始充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng) iu 32 ccU時(shí)（在此之前， iu 已超過(guò) 31 ccU ， dS =1）， dR =0，使觸發(fā)器輸出 Q =0， Q =1，三極管 V迅速放電， dR =1，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，輸出 ou 為低電平。 圖 32（ b）為該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形。暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間 wT 就是電容 C 從0 充電至 32 ccU 所需時(shí)間，由外接電阻、電容的大小決定。 RC 電路零狀態(tài)響應(yīng)為： (1 )wTc ccu U e ??? （ 31） 式中： ? =RC。 將 cu =32 ccU 代入上式，可得脈沖寬度： l n l n 3 3ccwc c c cUT RC RC RCUU? ? ?? （ 32） 調(diào)整外接電阻 R、電容 C 的值，可調(diào)整輸出的正脈寬 wT ，從而可用于定時(shí)控制，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端（ 4 腳）接低電平的方法來(lái)中止暫穩(wěn)態(tài)，重新計(jì)時(shí)。 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 32 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分為不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài) 和可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)期間，外界的觸發(fā)信號(hào)不起作用，只有在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后才能接受觸發(fā)信號(hào)?？芍赜|發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在電路的暫穩(wěn)態(tài)期間，加入一個(gè)新的觸發(fā)脈沖，會(huì)使暫穩(wěn)態(tài)延續(xù)，如果下一個(gè)觸發(fā)脈沖與新觸發(fā)脈沖的時(shí)間間隔超過(guò)暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間 wT ，那么，延續(xù)的時(shí)間為原觸發(fā)脈沖與新觸發(fā)脈沖。的時(shí)間間隔，否則，暫穩(wěn)態(tài)會(huì)一直延續(xù)下去，直到后一個(gè)觸發(fā)脈沖與前一個(gè)觸發(fā)脈沖相距的時(shí)間間隔超過(guò)暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間 wT ，電路才返回穩(wěn)態(tài)。 本章小結(jié) 本章在充分理解 555 定時(shí)器內(nèi)部電路的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了 555 單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理，詳細(xì)介紹了其工作電路、工作原理及其脈沖寬度的計(jì)算方法等內(nèi)容。 下一章將介紹系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。 第 4 章 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 17 第 4章 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 動(dòng)力電纜的鋪設(shè)一般為地下掩埋。 由于我們考慮的是電力電纜線(xiàn)，其本身就是信號(hào)的良好載體 ， 所以我們可以選擇 低壓脈沖回波法的方式進(jìn)行測(cè)試。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是利用電力電纜線(xiàn)，在傳送電力的同時(shí)，又 可傳送弱電信號(hào)，這樣就不需要再鋪設(shè)信號(hào)電纜了。泄洪閘閥門(mén)供電是由專(zhuān) 用的電力變壓器供給的，不作其他用途，電力線(xiàn)上的雜波或干擾比較少，因此應(yīng)用脈沖回波法是一種可行的、簡(jiǎn)便的方法。 本論文的主要目的在于研究電纜斷點(diǎn)檢測(cè)及其斷點(diǎn)定位，能夠?qū)崿F(xiàn)斷點(diǎn)離發(fā)射端的距離測(cè)量，誤差在 2%以?xún)?nèi)。 本章將分別介紹動(dòng)力電纜斷點(diǎn)檢測(cè)與定位系統(tǒng)的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 動(dòng)力電纜斷點(diǎn)檢測(cè)與定位系統(tǒng)硬件電路主要由以下幾部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)與串口通信電路，系統(tǒng)電源電路，鍵盤(pán)與顯示模塊，以及發(fā)射接收電路。下面將分別予以介紹。 單片機(jī)最小系統(tǒng)與串口通信 1. 單片機(jī)的選型 動(dòng)力電纜斷點(diǎn)檢測(cè)與定 位系統(tǒng)是由單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)，為此單片機(jī)的選型就顯得尤為重要。 AT89C52 單片機(jī)是 MCS51 系列的 8 位單片機(jī) [3]。它具有 40 引腳，片內(nèi)帶 4KB閃爍存儲(chǔ)器 EPROM，一般作程序存儲(chǔ)器；片內(nèi)帶 256BRAM；提供 32 條 I/O 引腳，大部分引腳都可作數(shù)字和脈沖輸入或輸出； 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器，對(duì)外脈沖數(shù)可使用單片機(jī)的 或 ； 6 個(gè)中斷源，其中直接提供外部中斷處理可使用 或 ； 1 個(gè)可編程標(biāo)準(zhǔn)串口，其引角為 和 ；時(shí)鐘頻率可達(dá) 0～ 24MHz；具有睡眠狀態(tài)，指令系統(tǒng)與 8031 指令系統(tǒng)完全兼容。除上述技術(shù)性能外，還有價(jià)格低廉，保密性強(qiáng)，功耗低，應(yīng)用靈活、方便等特點(diǎn)，故選擇 AT89C52 單片機(jī)為該系統(tǒng)的核心是較佳的選擇。 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 2. 串行通信 串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線(xiàn)上，以每次一個(gè)二進(jìn)制位移動(dòng)的。它的優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線(xiàn)進(jìn)行傳送信息，因此其成本低，適用于遠(yuǎn)距離通信；它的缺點(diǎn)是傳送速度低。 串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜。而異步通信應(yīng)用于傳送速度在 50 到 19200 波特之間，是比較常用的傳送方式 。在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位， 58 位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗(yàn)位 (可省略 )和一位停止位四部分組成。在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率 (通信協(xié)議 )。 PC 機(jī)采用可編程串行異步通信控制器 8250 來(lái)實(shí)現(xiàn)異步串行通信。通過(guò)對(duì) 8250的初始化編程，可以控制串行數(shù)據(jù)傳送格式和速度。在 PC 機(jī)中一般有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS232C 串行接口 COM1 和 COM2。 MCS～ 51 系列單片機(jī)片內(nèi)含有一個(gè)全雙工的串行接口，通過(guò)編程也可實(shí)現(xiàn)串行通信功能。 RS232C是由美國(guó)電子工業(yè) 協(xié)