【正文】 加元器件：元件拾取共有兩種辦法，一種是按類別查找和拾取元件，另一種是直接查找和拾取元件。其工作界面分為原理圖編輯窗口（ Editing window）、預覽窗口（ Overview window）和工具欄。 Proteus 中仿真圖的繪制與調(diào)試 仿真圖的繪制 打開 Proteus ISIS 編輯環(huán)境，如圖 12 所示。但后來經(jīng)過同學的指導，認真查看了 STC12C5A60S2 的芯片資料說明書之后，根據(jù)里面的詳細的介紹 ，再三調(diào)試，終于能夠正常使用定時器功能。例如：若定時 /計數(shù)器的初始化出錯，則時鐘將不能工作；若顯示程序出錯，則將不能正確顯示時鐘單元內(nèi)容；若定時 /計數(shù)器中斷服務(wù)子程序出錯，則其顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律將不正常。 （ 3） 調(diào)試主程序 主程序運行后， 觀察 液晶顯示屏是否工作， 它顯示的數(shù)據(jù)是否會變化 。 （ 1）按鍵部分軟件調(diào)試 觀察按鍵按下之后顯示界面是否按照理論設(shè)計變化，發(fā)現(xiàn) 只 在按下 一次按 鍵之后，液晶上的字符會移動很多位， 這說明硬件有抖動。在應(yīng)用每一個芯片的時候，都要認真閱讀它的數(shù)據(jù)手冊，再了解它的參數(shù)和性能。 軟件調(diào)試 在本系統(tǒng)中，硬件電路 采用 了 集成芯片設(shè) 計。還要注意在焊接電路板的時候，布局布線等方面，避免電路出現(xiàn)極性錯誤或者短路，還要重點的檢查擴張的系統(tǒng)是否存在相互之間的短路，或者有其他的信號之間短路。電源的故障包括下面幾個方面，有時候因為電壓值不符合設(shè)定的要求，有時候是電源的插座和引線借口不對，電源的功率不 足，負載能力很差。 （ 3）可靠性調(diào)試 對于這樣的一種系統(tǒng)，引起系統(tǒng)不可靠的因素會有很多，很多時候，接觸不良，內(nèi)部干擾，外部干擾，電源過大，器件的負載太大等等，另外，走線和布局不合理有時候也導致出現(xiàn)在各種問題。 （ 2）器件調(diào)試 元器件在使用的 過程中也可能會失效，其中原因可能是本身元器件壞掉了或者是由于組裝元器件的時候元器件失效了。學會排除，是設(shè)計成功的一大因素。在后面的調(diào)試中，我們會發(fā)現(xiàn)，許多的硬件故障時在調(diào)試軟件的時候才慢慢的發(fā)現(xiàn)的，如果我們先排除掉系統(tǒng)中一些較為明確的硬 件故障，然后再對其進行然間測試，這樣就可以調(diào)高測試的效率，減少測試的時間，使測試的可靠性更加好。 是 否 初始化 開始 t1 和 t2 是否非零 14 圖 10 主程序流程圖 INT1 中斷服務(wù)子程序 有 流程圖，如圖 11所示。具體算法如下： 設(shè)相位差信號高電平的時間為 t1，低電平的時間為 t2，則相位差 t為 36021 1 ??? tt tt （ ） 其中，相位差信號高電平的時間為 t1，通過 INT1 測得，因為 INT1 管腳接入的是相位差取反后的信號，而取反信號低電平的時間就是原信號高電平的時間，當外部中斷INT1 的中斷服務(wù)子程序啟動時，軟件計數(shù)也同時開始了，定時器 T0開始定時，沒來一次下降沿，軟件計數(shù)自動加 1，知道計數(shù)值為 10，關(guān)閉定時器 T0，并記錄此時所用時間，改時間相當于 10 倍的 t1；同理，相位差低電平的時間為 t2，通過 INT0 測得，相位差信號直接送了 INT0 口，所以記錄 INT0 低電平的時間即為 t2，當外部中斷 INT0 的中斷服務(wù)子程序啟動時，同樣軟件計 數(shù)的方法，并結(jié)合定時器 T1 定時，最后可求得相當于10倍 t2 的時間。首先要對相位差的測量過程有個基本的了解，待測信號輸入相位測量電路，經(jīng)過整形、鑒相一系列處理后，最終得到了相位差信號，將該相位差信號送入 口（ INT0），再將取反后的相位差信號送入 口（ INT1）。由于 C語言通俗易懂，移植性好， 13 所以本次設(shè)計使用 C語言來設(shè)計程序。 第 16 腳：背光源 的 負極。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端 第 4 腳： RS為寄存器選擇 第 5 腳 ： R/W為讀寫信號線 第 6 腳： E端為使能端 第 7～ 14 腳： D0～ D7 數(shù)據(jù)線。 顯示模塊 1602 在單片機系統(tǒng)中很常見，優(yōu)點就不再敘述，它的特點如下：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小、重量輕，功耗低，而且它可以構(gòu)建簡單的人機交互界面，技術(shù)成熟，而且在網(wǎng)上的資料很多，所以容易使用和開發(fā)。 圖 7 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 鑒相器就是異或門電路， 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 。 74LS113 為雙下降沿 JK 觸發(fā)器，有預置位端。 圖 6 LM339 管腳圖 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， 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，當接通電源瞬間，清除端通過 C9處于低電平，使 Q端置為低 9 電平； C9 逐漸充電完畢，這時清零端通過 R30 處于高電平。 18V； 3）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬； 4）共模范圍很大，為 0~（ ）Vo； 5）差動輸入電壓范圍較大； 6）輸出端電位可靈活方便地選用。該電壓比較器的特點是： 1）失調(diào)電壓小，典型值為 2mV； 2）電源電壓范圍寬，單電源為 236V，雙電源電壓為177。本設(shè)計中采用的是 10K 的上拉電阻。 這里用 LM339 組成如下圖所示的整形電路 。具體電路如圖 5 所示。待測信號和參考信號在進入相位差測量電路 之前先經(jīng)過一個整流二極管，使交流信號變?yōu)橹绷餍盘枴? 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。電池提供的 12V 直流電壓通過 LM7805 可以輸出穩(wěn)定的 5V電壓。 4 圖 1 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)電路原理圖如圖 2所示 圖 2 系統(tǒng)電路原理圖 單片機主控電路 輸入信號 被測網(wǎng)絡(luò) 時差測量電路 穩(wěn)壓電路 顯示電路 5 各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計 單片機控制模塊 本系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 單片機為控制核心。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 本設(shè)計共包括以下模塊：單片機主控電路、顯示電路 和相位測量等電路 。 相位差測量原理論證 由過零比較法可知，時間差和相位差有如下關(guān)系： ?? :360: TT ? （ ） 由此可得： 360)/( ?? TT?? （ ） 其中， ?T 是相位差 ? 對應(yīng)的時間差， T 是信號周期。 方案二： 倍乘法：用正弦函數(shù)和余弦函數(shù)構(gòu)成的無窮級數(shù)來表示， 然后再通過運算得出相位差。 經(jīng)過綜合比較最終選擇方案三，即選擇 LCD1602 液晶顯示屏。用點陣顯示美觀，但是分辨率不高，而且需要的功率比較大，單個 LED出現(xiàn)問題后會對整個點陣的顯示產(chǎn)生影響。相對于液晶顯示比較經(jīng)濟實惠，但液晶顯示比數(shù)碼管顯示美觀， LED 數(shù)碼管在操作上比較繁瑣。但是方案一做設(shè)計容易上手，方案比較通用，而且貨源充足，有利于生產(chǎn)。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。 該 單片機是目前最流行以及開發(fā)平臺最低的一種嵌入式控制芯片，目前已經(jīng)廣泛運用于市場上，高校的教學也有講這方面的知識。 2 設(shè)計原理與方案論證 設(shè)計要求 基本要求： （ 1）設(shè)計單片機系統(tǒng)； 2 （ 2）設(shè)計信號周期和相位測量電路； （ 3）顯示信號頻率和相位差。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。 單片機由運算器，控制器和存儲器等構(gòu)成，它是近年來發(fā)展成熟和應(yīng)用廣泛的一種芯片，許許多多簡單的控制都可以用到它，它不但使用簡單，而 且成本也低，市面上的單片機型號更是繁多，可以讓設(shè)計人員根據(jù)自己的需求去選擇。 近年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表也得到了充足的發(fā)展。 比如當電網(wǎng)并網(wǎng)合閘時， 這就需要精確測量相位差。 相位測量儀 是電力系統(tǒng)各部門的必備儀器之一。尤其在工業(yè)領(lǐng)域中，相位不僅是衡量安全的重要依據(jù)，還可以為節(jié)約能源提供參考?；跀?shù)字式相位測量儀的高精度、高智能化、直觀化的特點，工業(yè)上常常用此進行低頻信號相位差