【正文】 及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。 C 語言的簡介 C 語言特點(diǎn) C 是高級語言。 C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持， C語言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可以根據(jù)單片機(jī)的不同較快的移植過來。匯編語言是一種文字用助記符來表示機(jī)器指令的符號語言，其優(yōu)點(diǎn)是程序占用資源少、運(yùn)行速度快、執(zhí)行效率高，但具有缺乏通用性、程序可移植性差、編程比高級語言困難等缺點(diǎn)。 圖 鑒相器輸入輸出波形圖 由圖可知 ，鑒相器的輸出信號是兩輸入信號的二倍頻信號，而該輸入信號是經(jīng)過JK 觸發(fā)器的 二分頻信號，由此可知，該相位差信號和待測信號是同頻的。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 74LS113 管腳圖 引腳介紹： /CP /CP2 時鐘輸入端（下降沿有效） J J K K2 數(shù)據(jù)輸入端 Q Q /Q /Q2 輸出端 /SD /SD2 直接置位端（低電平有效） 功能表如表 所示： 表 74LS113 功能表 （說明： H— 高電平， L— 低電平， X— 任意， ? — 高到低電平跳變 ） 鑒相器電路的設(shè)計(jì) 鑒相器就是異或門電路，在鑒相器的輸入波形 Ug、 Uh 中，正脈沖寬度就是 Ug和 Uh 相位差所對應(yīng)的時間差 ?T ， 由此可見，鑒相器在相位測量電路中起到了測量時沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 間差的重要作用。 74LS113 為雙下降沿 JK 觸發(fā)器，有預(yù)置位端。 JK 觸發(fā)器 工作原理 的簡要介紹 相位測量電路中用到兩個 JK 觸發(fā)器，二者工作原理一樣，這里以前者為例來加以闡述： JK 觸發(fā)器的 J 端、 K 端及電源端均接到 +5V 上，清零端通過 C9 接地，當(dāng)接通電源瞬間，清除端通過 C9 處于低電平，使 Q 端置為低電平； C9 逐漸充電完畢，這時 清零端通過 R30 處于高電平。兩個輸入端電壓差別大于10mV 就能確保輸出 能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號檢測等場合是比較理想的。當(dāng)“ +”端電壓高于“ ”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個稱為反相輸入端，用“ ”表示。 圖 LM339 管腳圖 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。 LM339 集成塊采用 C14 型封裝。 1V~177。利用 lm339 可以方便的組成 各種電壓比較器電路和振蕩器電 路。 所以要加上拉電阻才能保證有高電平輸出 ，本設(shè)計(jì)中采用的是 10K 的上拉電阻。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。 其中， Ua、 Ub 分別是待測信號和參考信號 ； Uc、 Ud 分別是經(jīng)過過零比較整形后的兩路矩形波信號； Ue、 Uf 分別是經(jīng)過三極沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 管轉(zhuǎn)換電路得到的只有 0、 1 電平的矩形波信號，用以作為 JK 觸發(fā)器的時鐘信號；Ug、 Uh 分別是經(jīng) JK 觸發(fā)器后的二分頻信號，同時也是鑒相器的輸入信號； Ui、 Uj分別是相位差信號及其取反后的信號。而且，為了避免待測信號和參考信號在整形電路中產(chǎn)生附加相移或者發(fā)生相對相移，本設(shè)計(jì)對兩路信號采用了相同的整形電路，這樣即使發(fā)生相移，也能保證二者的相對相移為 0。 相位測量電路的設(shè)計(jì) 相位測量模塊主要包括整形電路的設(shè)計(jì)和鑒相器電路的設(shè)計(jì) 。當(dāng)片選 CS 為高時，內(nèi)部所有寄存器清 0，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。 ADC0832接著在第 4 個時鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。當(dāng)輸入啟動位和配置位后，選通輸入電平與吼和模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。在時鐘的上升沿， DI 端的數(shù)據(jù)移人 ADC0832 內(nèi)部的多路地址移位寄存器。輸入配置位時，高位 (CHO)在前，低位 (CHl)在后。 ADC0832 的配置位邏輯表如表 1 所列。 配置位說明 ： ADC0832 工作時，模擬通道的選擇及單端輸入和差分輸入的選擇，都取決于輸入時序的配置位。 VCC／ REF 為正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 D0 為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 CH0， CHl 為兩路模擬信號輸入端。 ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝，本設(shè)計(jì)額中采用的是 DIP 封裝，如上圖 所示。 AD0832 簡要介紹 ADC0832 是 NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的具有 Microwire／ Plus 串行接口的 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，通過三線接口與單片機(jī)連接，功耗低，性能價格比較高，芯片引腳少，適宜在袖珍式智能儀器中使用。 圖 AD 轉(zhuǎn)換電路 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 判斷依據(jù)是：對于未知的輸入信號，首選的是將信號送入最大檔位 進(jìn)行測量 。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“ 常閉觸點(diǎn)”。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。 關(guān)于電磁繼電器： 電磁繼電器一般由鐵 芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)感應(yīng)電壓與 12V 電源電壓之和大于晶體管的集電結(jié)的反向耐壓時，晶體管有可能損壞。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在電感，這時晶體管 9013 已經(jīng)截止，所以會在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。 這里的二極管 D 的作用是保護(hù)晶體管 9013。當(dāng)繼電器線圈工作電流為 300mA時，光耦需要輸出大于 的電流，其中 9013 基極對地的電阻分流 ?；诠怆婑詈掀饔休^高的電流傳輸比，且最小值為 50%。采用這種控制邏輯可以使繼電器在上電復(fù)位或單片機(jī)受控復(fù)位時不吸合。 圖 繼電器驅(qū)動電路 繼電器的動作由單片機(jī)的 、 、 口控制。本設(shè)計(jì)采用 晶體管來驅(qū)動繼電器 。 在使用較多繼電器的系統(tǒng)中，可用功率接口集成電路驅(qū)動，例如 SN75468 等。 降壓電路里 分壓 電阻的取值 因輸入信號的幅值的不同而不同 ， 若設(shè)參考信號的幅值為 ，與接地端直接相連的電阻取 1k， 待測信號的幅值為 Vm， 則有 * ?? kRx kVm （ ） 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 由此可知， kVmkRx *1 ?? （ ） 因此，當(dāng) Vm 分別為 500V、 50V、 5V時， Rx 對應(yīng)的分別為 199k、 19k、 1k。 圖 自動量程控制電路 從圖 可以看到，自動量程控制分 為 兩個支路，分別是被測網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出兩部分 ，被測網(wǎng)絡(luò)的輸出作為待測信號（上面一條支路），被測網(wǎng)絡(luò)的輸入作為參考信號（下面一條支路），每一路信號都將經(jīng)過三個檔位的選擇 電路 ，從上至下分別為500V 檔、 50V 檔、 5V檔。本設(shè)計(jì)中選用純電阻電路的降壓法，這樣電路實(shí)現(xiàn)起來簡單可行，最重要的是不會引入新的相移。 自動 量程 控制電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，相位測量儀主要是對被測網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號的相位差進(jìn)行測量。主要完成量程的自動選擇和相位差信號的獲得。 如圖 所示，蜂鳴器的負(fù)極性的一端接地，正極性的一端接在 PNP 三極管的集電極上，三極管的基極由 管腳來控制，當(dāng)待測信號不在規(guī)定的測量范圍時， 腳為低電平，三極管導(dǎo)通 ，這樣蜂鳴器電路形成回路，發(fā)出警報聲；在沒有超限的情況下，該管腳為高電平，則三極管截止，蜂鳴器不響。蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似之處，通常工作電流比較大，電路上的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，需要增加一個電流放大的電路才可以。 LM7805 有三個引腳 ，分別為 Vin:輸入引腳，電壓為 12V； Vout:輸出引腳，電壓為 5V； GND:接地端。 LM7805 是最常用到的穩(wěn)壓芯片。電池提供的 12V 電壓可用于驅(qū)動 繼電 器的工作。 圖 7805 穩(wěn)壓電路 圖 所示，電源電路采用集成穩(wěn)壓管 LM7805 進(jìn)行穩(wěn)壓。 ~ 口分別與 LCD1602 液晶顯示屏的DE0~DE7 引腳相連接， 來顯示所測量的數(shù)據(jù)。背光源根據(jù)其正負(fù)極分別與電源正負(fù)極相連接。其各管腳功能如表 所示。顯示電路如圖 所示。 圖 復(fù)位電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用由液晶 LCD1602 組成的顯示的電路。 S1 松 開 ， C3又充電，在 10K 電 阻上 又 出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。 本設(shè)計(jì)采用的 是上電 復(fù)位 ， 如圖 所示，原理 是上電時， C3 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后， C3 充滿， 10K 電阻上電流降為 0，電壓也為 0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 積分型上電復(fù)位 常用的還有上電或開關(guān)復(fù)位電路，上電后，由于電容的充電和反相門的作用，使RST 持續(xù)一段時間的高電平。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 端口置為全“ l”態(tài)。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時 間。 上電復(fù)位 AT89C51 的上電復(fù)位， 只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。當(dāng)人為按下 按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。 手動按鈕復(fù)位 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。也可以采用外部時鐘，這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 圖 晶振電路 外接石英晶體（或陶瓷諧振器） 及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 AT89C5l 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高 量程 反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高 ，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快 ， 單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率 的基礎(chǔ)之上的 。 晶振電路的設(shè)計(jì) 晶振 是 一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化 ，產(chǎn)生 穩(wěn)定 、 精確 的共振頻 率的元件。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳 也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖