【正文】 與他們進(jìn)行了多次有益的探討和學(xué)術(shù)交流，使我受益匪淺。 郭師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和學(xué)術(shù)上的遠(yuǎn)見和他的平易近人，時(shí)刻激勵(lì)著學(xué)生，是學(xué)生畢生學(xué)習(xí)的榜樣。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，讓我去圖書館查閱了許多與課題相關(guān)資料，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。 自始至終 ，郭老師 關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和進(jìn)度。從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)習(xí)的不僅是知識(shí)，更重要的是為人處事的道理，和面對(duì)困境時(shí)尋求解決的方法，為我今后的學(xué)習(xí)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也給自己 提升到更高的層次 。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我認(rèn)真學(xué)習(xí)、翻閱了很多文獻(xiàn)資料，對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有了更深的了解，對(duì) C 語言程序有了很大提高，也認(rèn)真學(xué)習(xí)了相關(guān)軟件（ protel、 protues、Keil51 等）。在單片機(jī)對(duì)模擬信號(hào)的采集過程中 ，通過精調(diào)變位器改變模擬信號(hào)的大小，有效解決了數(shù)據(jù)變化范圍大，檢測(cè)精度低 的問題；同時(shí)采集信號(hào)是分時(shí)進(jìn)行的，清除了過程通道的干擾，這樣從兩個(gè)方面降低了信號(hào)采集的失真率，提高系統(tǒng)的可靠性。要解決以上這些問題，必須要從最根本的出發(fā)，一步一步的找出問題所在，最后才能 迎刃而解 。 在 A/D 轉(zhuǎn)換的程序調(diào)試中遇到了問題，由于在 PCB 布線的時(shí)候?yàn)榱瞬季€簡(jiǎn)單，我把 A/D 轉(zhuǎn)換器地址譯碼器的三個(gè)輸入控制端的高低位與單片機(jī)的高地位反接，而在調(diào)試程序的時(shí)候并沒有注意到這一點(diǎn)，把程序燒入單片機(jī)并接通電源后，發(fā)現(xiàn)通道 IN1 并沒有被選中，沒有輸入模擬信號(hào)，這個(gè)問題糾纏了我一天時(shí)間，最后我 發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題之后，通道 IN1 的地址號(hào)碼應(yīng)為 100，而不是 001，因此，這 個(gè)問題迎刃而解。其次，就是檢查初始化程序的正確性，根據(jù) 設(shè)計(jì)的要求定義正確的初始化程序，為后面程序的執(zhí)行做好鋪墊作用。 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制程序是采用 單片機(jī) C 語言編程，在語句中出現(xiàn)的語法錯(cuò)誤，該軟件會(huì)提示出來，以便于更正。 調(diào)試工具 有 萬用表 和示波器。 (4)檢查各個(gè)單元電路是否正常工作。 (2) 確認(rèn)焊接無誤后， 檢查電路板電源 ， 給電路接通電源，大概用手摸一下元器件是否發(fā)熱，有的話，關(guān)掉電源，進(jìn)行再次檢測(cè)；沒有的話，則測(cè)試所有芯片的 VCC 端電壓是否達(dá)到要求，接地端是否都接地 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁 總 35 頁 22 系統(tǒng)各部分的調(diào) 試 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)的步驟要求我對(duì)自己的硬件電路板進(jìn)行了調(diào)試工作，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論，以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)。 在把 PCB 印制到電路板的過程中值得注意的是不能把電熨斗在銅板上熨得太久，否則銅板會(huì)被氧化，導(dǎo)致的結(jié)果是銅板不能被完全腐蝕，這樣會(huì)導(dǎo)致電路短路。 (2) 電路板腐蝕與鉆孔。 (4) 在布線時(shí)能走直線時(shí)最好不要走彎路，這樣布線 不僅美觀，而且促使信號(hào)流通。 (3) 盡可能使元器件平行排列。 (2) 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。PCB 的設(shè)計(jì)是一門藝術(shù) ，在布局時(shí)還要考慮到實(shí)際電路中元器件的擺設(shè)，為了電路的美觀 。接著才能用 軟件 Protel99SE 設(shè)計(jì) 電路 原理圖，成功的畫好原理圖之后才能進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì) 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)與安裝 電路設(shè)計(jì)的第一步是使用軟件仿真，仿真電路不僅包含了硬件的設(shè)計(jì)而且還包含軟件的設(shè)計(jì)。 (5)系統(tǒng)脫機(jī)運(yùn)行檢查。 (4)單片機(jī)應(yīng)用程序的燒寫。 (3)應(yīng)用程序的仿真調(diào)試。如電路設(shè)計(jì)、 PCB 印制板繪制等。 該程序的流程圖如下： 開 始 初 始 化 =1？ T 開始計(jì)時(shí) =0？ T 停止計(jì)時(shí) 返回 T 值并 T=0 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 20 頁 總 35 頁 20 Y N Y N 圖 顯示程序流程圖 開始 延 時(shí) 忙信號(hào)？ 寫指令 顯示模式設(shè)置 結(jié) 束 忙信號(hào)？ 顯示清屏 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 延 時(shí) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 總 35 頁 21 3 系統(tǒng)的 安裝 與調(diào)試 單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)可分為以下五個(gè)過程。 LCD1602 顯示的軟件設(shè)計(jì)首先是初始化，接著寫指令，寫數(shù)據(jù) 。 該子程序的流程圖如下圖所示： N Y N Y 圖 相位差程序流程圖 顯示 程序的設(shè)計(jì) 該部分軟件設(shè)計(jì) 需要 一片 74HC164 將單片機(jī)發(fā)出的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并口 。 在進(jìn)行下一次檢測(cè)之前， T 清零。 在本軟件設(shè)計(jì)中， INT0 檢測(cè)到有高電平時(shí)定時(shí)器選擇通道， 先選 通道 0， 再選 通道 1 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換完 ? 開 始 取數(shù)據(jù) 延 時(shí) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 總 35 頁 19 T0開始計(jì)時(shí)，當(dāng) INT0 檢測(cè)到低電平時(shí)停止計(jì)時(shí)并返回計(jì)時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度 T。電路中電壓 電流的波形經(jīng)過過零比較器后輸出兩個(gè)周期性的方波 信號(hào) ,將這兩個(gè)信號(hào)接入 74LS02 后得到的信號(hào) 接至單片機(jī)的 INT0 端口 。該程序的流程圖如下： N Y 圖 AD 采集程序流程圖 相位差 程序 的設(shè)計(jì) 這個(gè)子程序主要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)算出相位差，獲取相位差后才能計(jì)算功率因數(shù)。 A/D 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) 在本子程序中要進(jìn)行采集兩個(gè)通道的電壓信號(hào)，所以要分時(shí)進(jìn)行，先采集通道 0，再采集通道 1；但是由于采集兩個(gè)通道信號(hào)相隔的時(shí)間 很短 ， 從視覺上可以認(rèn)為是同時(shí)進(jìn)行的 ，對(duì)測(cè)量的結(jié)果是沒有影響的。本設(shè)計(jì)的主 程序流程圖如下： 圖 主程序流程圖 子程序的設(shè)計(jì) 本 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中有三大子程序，即 ADC0809 采集、中斷計(jì)時(shí)和 LCD1602 顯示。 以后將再次進(jìn)行采集，重復(fù)上述操作。相位差還要計(jì)算出其的功率角，算出功率因數(shù)，最后算出其有功功率和無功功率。 主程序的設(shè)計(jì) 分析本設(shè)計(jì)，可知其軟件多要完成的功能是：對(duì)交流電源信號(hào)衰減電路 的三個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行采集，即電壓信號(hào)、電流信號(hào)和相位差。 2134D0B R ID G E 1+C14 7 0 u F +C31 0 0 u F123V VG N DIN O U TU2 7 8 0 5C21 0 5C41 0 5T1~220V~6V+ 5 V 圖 整流電 路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁 總 35 頁 17 2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件電路和軟件程序是組成一個(gè)系統(tǒng)不可缺少的兩個(gè)部分，二者的正確與否直接影響整個(gè)程序的可實(shí)現(xiàn)性。電路中的 LM39 ADC080 AT89S5 74HC164 和 LCD1602 工作時(shí)所需的電壓都是 +5V 的直流電壓， ADC0809 的基準(zhǔn)電壓也是 +5V,所以就必須要做一個(gè)輸出+5V 的直流電源 ， 其電路 如圖 12 所示。 系統(tǒng)的顯示電路如圖 : 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 總 35 頁 16 數(shù)據(jù) /命令選擇端 RS、讀 /寫選擇端 RW、使能信號(hào)端 E 分別由單片機(jī)的 、 、 控制， 74HC164 工作所需的時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 提供， 74HC164 數(shù)據(jù)端與單片機(jī)的 相連接， 串行輸出數(shù)據(jù)， 當(dāng) 74HC164 接收到從單片機(jī)傳送過來的 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，它立即傳送給 LCD1602 顯示出來。 74HC164是一塊 8位串入并出的移位寄存器，使用 74HC164后占用單片機(jī)的 I/O口由 8個(gè)減少 到 1個(gè) ， 使電路得到簡(jiǎn)化，提高了工作效率 。 （ 3） 體積小、重量輕 ： 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯 示器要輕得多。 在單片機(jī)系統(tǒng)中 ，相對(duì)于其他 輸出器件 來說， LCD1602 液顯示器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）顯示質(zhì)量高： 由于液 晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光 。 在本設(shè)計(jì)電路中顯示模塊由 LCD1602和 74HC164組成 。 在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，發(fā)光管和 LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁 總 35 頁 15 圖 主控電路 顯示電路 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。 、 、 ADC0809地址 譯碼器的三個(gè)控制端 ，整個(gè)系統(tǒng)只需要 0809的兩個(gè)通道，即通道 0和通道 1，、 、 ，分別為： 0、 0、 0和 0、 0。 — ADC0809經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī) P0口，再由 。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后ADC0809的 轉(zhuǎn)換結(jié)束信 號(hào) EOC產(chǎn)生一高電平，即 向單片機(jī) 出 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) ， 當(dāng)單片機(jī)知道 A/D已經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢，這時(shí)，如果 單片機(jī) 檢測(cè)到 0809的輸出允許控制端的信號(hào)為高電平時(shí)，說明可以接收轉(zhuǎn)換后的 8位數(shù)據(jù)；如果 0809的輸出允許控制端的信號(hào)為低電平，單片機(jī)繼續(xù)等待高電平的出現(xiàn)。 利用單片機(jī)的定時(shí)器和中斷原理，并通過軟件設(shè)計(jì)，使單片機(jī)的 周期性的脈沖信號(hào)，給 ADC0809提供時(shí)鐘信號(hào) ，使 A/D轉(zhuǎn)換器能夠正常工作。 電路中采用 INT0和 INT1來測(cè)相位差，其工作原理如下： INT0和 INT1都是下降沿中斷，當(dāng) INT0的 外部信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降乃查g， INT0立即 發(fā)出中斷請(qǐng)求， 即下降沿中斷，一中斷就開始計(jì)時(shí) ， 當(dāng) INT1的外部信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降乃查g 立即發(fā)生中斷請(qǐng)求， 一中斷立即停止計(jì)時(shí)， 然后由單片機(jī)讀取所計(jì)時(shí)的時(shí)間 Tus，由于交流電源的頻率為 50HZ,周 期為 20xx0us,從而得出本次測(cè)得的相位差為（ T/10000） *π ，即可計(jì)算出功率因數(shù) 。 功能為：采用 、 、 分別控制液晶顯示 LCD1602的RS、 RW、 E引腳， 74HC164的引腳 8提供時(shí)鐘信號(hào)。 +JC1 0 u fR11 0 kV C CR S T 圖 復(fù)位電路 單片機(jī)在系統(tǒng)中的應(yīng)用 在整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī) 是主控 制 電路 ，是它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)號(hào)施令的，它就像計(jì)算機(jī)的 CUP，起核心作用。上電復(fù)位電路利用電容器充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 圖中電容 JC 和電阻 R1 對(duì)電源十 5V 來說構(gòu)成微分電路。 如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 不管是何種復(fù)位電路，都是通過復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)（高電平有效）由 RST/VPD引腳送入到內(nèi)部的 復(fù)位電路，對(duì) MCS51 進(jìn)行復(fù)位。另外，在單片機(jī)工作過程中，如果出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，也必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使其重新開始做。因是 16 位