【正文】 1與 PC機(jī)間的單機(jī)或多機(jī)通信。單片機(jī)中使用的串行通信通常都是異步方式的。 圖 串口通信電路 串行通信是指數(shù)據(jù)按位順序傳送的通信。我們采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和計(jì)算機(jī)的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。 串口通信電路 51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 圖 電源電路 原理說(shuō)明：首先交流電通過(guò)整流變壓器把 220V的交流電變成 5V的交流電，然后通過(guò)整流橋，將交流變成直流，然后通過(guò)電容濾波，使電壓變得平穩(wěn)，然后通過(guò)集成穩(wěn)壓器 LW7812 和 LW7912，最后得到177。 常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波、倍壓整流濾波電路如圖 所示。穩(wěn)壓的作用是將濾波電路輸出電壓經(jīng)穩(wěn)壓后，輸出較和穩(wěn)定的電壓。其中它們的關(guān)系為： 1nUUi ? 其中， n 分別為變壓器的變比。 整流電路的作用是將交流電壓 U1變換成脈動(dòng)的直流 U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二極管構(gòu)成整流橋堆來(lái)執(zhí)行，常見的整流二極管有IN400 IN5148 等，橋堆有 RS210 等。如圖 所示。 圖 LCD管腳圖 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 接口說(shuō)明 LM041L 的字符型液晶顯示器各引腳的功能如表 所示。 圖 選型 液 晶顯示器件（ LCD）獨(dú)具的低壓、微功耗特性使他在單片機(jī)系統(tǒng)中特得到了廣泛的應(yīng)用，常用的液晶顯示模塊分為數(shù)顯液晶模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊，其中圖形液晶模塊在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，因?yàn)闈h字不能象西文字符那樣用字符模塊即可顯示，要想顯示漢字必須用圖形模塊。電路如圖 所示。電容 C1 和 C2 通常取 30pF 左右，可以穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 晶振電路部分 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖 1）。 本設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器采用主次逼近型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，芯片的管腳圖如圖 所示。 脈沖信號(hào)再傳輸過(guò)程中前后沿產(chǎn)生了振顫或震蕩，使用施密特觸發(fā)器，可以進(jìn)行整形，如圖 、 。 如圖 所示，當(dāng)輸入的正弦波電壓的瞬時(shí)的電壓低于 1/3VDD 時(shí)， 555 置位，輸出呈高電平；而當(dāng)瞬時(shí)電壓高于 2/3VDD 復(fù)位 ，輸出呈低電平。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ab c 圖 3. 6施密特觸發(fā)器對(duì)波形整形的原理圖 555 可以看成一個(gè) RS 觸發(fā)器，它的位置電平 VT≤ 1/3VDD，而其復(fù)位電平VT+≥ 2/3VDD(閥值電平 )。 圖 3. 5整形電路 施密特觸發(fā)器用于波形變換和整形，有著極為廣泛的應(yīng)用。整形電路將正弦波轉(zhuǎn)化為 5V的方波信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行頻率測(cè)量。 圖 3. 4 小信號(hào)放大電路 整形電路 波形變換和波形整形電路實(shí)現(xiàn)把正弦波樣的正負(fù)交替的信號(hào)波形變換成可以被單片機(jī)接受的 TTL/COMS 兼容信號(hào)。所以此電路將信號(hào)的放大倍數(shù)為 10 倍。本設(shè)計(jì)因?yàn)橐獙⑿盘?hào)送入 ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，而 ADC0809 的模擬輸入電壓范圍 為 0～ ＋ 5V所以要將交流電壓降到 5V內(nèi)，本電路中用的變壓器的變比系數(shù)為： 21 LLn? ，所以根據(jù)變比系數(shù)設(shè)定好電感值就做到達(dá)到線性降壓，電路如圖 所示。頻率信號(hào)的預(yù)處理電路如圖 所示。首先將信號(hào)通過(guò)濾波器濾去高頻干擾和低頻漂移信號(hào)，同時(shí)也進(jìn)行線性放大、使之變?yōu)橐徊ㄐ握?guī)、幅值適當(dāng)?shù)恼倚盘?hào)，然后經(jīng)過(guò)整形電路變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)進(jìn)入單片機(jī)。輸入單片機(jī)的信號(hào)必需是離散的數(shù)字信號(hào)或者是脈沖信號(hào)。 圖 3. 1 AT89C52單片機(jī)引腳圖 AT89C52 是一 個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8K 8 的可反復(fù)擦寫的 FLASH 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。⑵采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，節(jié)省電能，這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有利。 AT89 系列單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司近年來(lái)推出的一種新型高性能低價(jià)位，低電壓，低功耗的 8位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。 這樣可以很好的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)所要求的功能。一路輸入用于頻率測(cè)量，輸入信號(hào)經(jīng)離散器件的分壓、穩(wěn)壓處理， 通過(guò)放大、濾波和整形電路， 將輸入的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成 5 V的方波信號(hào)，然后送到單片機(jī) 。 測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路主要包含 降壓穩(wěn) 壓 電路 、 信號(hào)預(yù)處理電路 、 A／ D轉(zhuǎn)換 電路 以及 單片機(jī) AT89C52 處理控制電路 、串口輸出 電路幾 部分構(gòu)成，測(cè)量系統(tǒng)框圖如圖 所示。顯示用 LCD來(lái)顯示，能更直觀的顯示電壓、頻率的值。 系統(tǒng)方案選擇 根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，綜合考慮電壓、頻率測(cè)量精度以及外測(cè)量范圍、反應(yīng)時(shí)間等等，頻率測(cè)量選擇用直接測(cè)頻率法來(lái)測(cè)量，采用這種方法測(cè)量簡(jiǎn)單而且可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，在精度、轉(zhuǎn)換速度和價(jià)格上都適中，是最常 用的 A/D 轉(zhuǎn)換器件。而間接型 A/D 轉(zhuǎn)換器先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成中間量（如時(shí)間、頻率等），然后再將中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換速度比較慢。 直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器可直接將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這類轉(zhuǎn)換器工作速 度快。定 時(shí)計(jì)數(shù)沒有溢出的最大計(jì)數(shù)值為 65535。將 51 單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器分別定義為： T0 為計(jì)數(shù)器， T1 為定時(shí)器，均采用方式1，即方式控制字 TMOD 為 51H。 圖 計(jì)數(shù)法設(shè)計(jì)軟件流程圖 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 用定時(shí)器 T1來(lái)產(chǎn)生一個(gè) 1S的時(shí)鐘基準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 對(duì)由 口輸入的周期性矩形脈沖信號(hào)的下降沿進(jìn)行 累積計(jì)數(shù)，再將累積計(jì)數(shù)值 M送數(shù)碼管顯示。 脈沖形成 閘門 計(jì)數(shù)器時(shí)基信號(hào)發(fā)生器門控電路 圖 直接測(cè)頻率測(cè)頻原理圖 計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率是利用單片機(jī)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，使一個(gè)工作在定時(shí)模式，另一個(gè)工作在計(jì)數(shù)模式下完成測(cè)量功能的。一個(gè)作為定時(shí) 器，給出標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào) TX；另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器，對(duì) fX的變化次數(shù)直接進(jìn)行計(jì)數(shù)得 Nx，得 fx=Nx/Tz。 直接測(cè)頻法 適用于高頻信號(hào)。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 系統(tǒng)概述 電壓 /頻率的測(cè)量方法 對(duì)于單片機(jī)為核心構(gòu)成的檢測(cè)儀器，測(cè)量電壓、頻率時(shí)有多種方法，一般根據(jù)不同的要求，采用不同的測(cè)量方法，這樣可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能 ①提出系統(tǒng)的硬件方案和方案論證優(yōu)化； ②根據(jù)要求完成單片機(jī)的基本系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 ③完成對(duì)電壓、頻率等信號(hào)的檢測(cè)和接口電路的設(shè)計(jì)； ④完成顯示電路的設(shè)計(jì)； ⑤完成軟件需求 的系統(tǒng)分析。這 種測(cè)量裝置硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量誤差小、價(jià)格低，具有很高的實(shí)用價(jià)值，可以作為測(cè)試儀器使用，也可以作為監(jiān)測(cè)裝置的一部分。使操作人員更加直觀的進(jìn)行系統(tǒng)供電頻率、電壓的測(cè)量，節(jié)省了操作時(shí)間。 因此利用 交流電頻率、電壓測(cè)量的 技術(shù) ， 設(shè)計(jì)出電壓頻率測(cè)試儀系統(tǒng)，可以 簡(jiǎn)化系統(tǒng)的操作 空間 ， 提高工作效率 。 計(jì)算機(jī)和智能儀器等各種設(shè)備已經(jīng)大量進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量誤差小，具有很高的實(shí)用價(jià)值。 因此利用 交流電頻率、電壓測(cè)量的 技術(shù)，設(shè)計(jì)出電壓頻率測(cè)試系統(tǒng)，可以 簡(jiǎn)化系統(tǒng)的操作 空間 ， 提高工作效 。 摘要 隨 著 信息化 、數(shù)字化在各行各業(yè)的迅猛發(fā)展， 工業(yè) 系統(tǒng)中的信息化、數(shù)字化也將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 尤其在 狹小的空間操作 時(shí) ，經(jīng)常要面對(duì)功能眾多、大小不等、量程各異的儀表盤，這些儀表盤不僅占用空間，而且不夠直觀，容易造成 工作 人員的誤操作或反應(yīng)滯后，給操作帶來(lái)不必要的麻煩。 本設(shè)計(jì)以單片機(jī) AT89C52為核心，結(jié)合外圍信號(hào)放大、整形電路 ,通過(guò)對(duì)輸出波形的計(jì)數(shù)和對(duì)模擬電壓的采樣、量化得到交流電頻率和電壓的數(shù)字量，將所得數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行直觀顯示，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)電壓頻率的測(cè)量。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；頻率；電壓；采樣； AT89C52； AD0809； Abstract With digital informatization in the rapid development of all walks of life, industrial system of informatization, digital will also bee the future trend of development. Especially in the narrow space when operating, often face many functions, sizes, different range instrument panel. These instrument panel not only occupy a space, and not enough intuitive, easy to cause the working staff of the incorrect operation or reaction lag, give operating cause unnecessary trouble. So using AC frequency and voltage measurement technology, design the voltage frequency monitoring system, may simplify system operation space, improve work efficiency. This design taking single chip puter AT89C52 as a core， bining the periphery signal to enl