【正文】 設(shè)計與仿真，[M]北京航空航天大學(xué)出版社，[12] 張毅剛 [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003年7月.[13] 潘永雄，劉殊．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2000.[14] 謝沅清，[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007年7月. [15] 操長茂，2003，(2)：1819[16] 白鵬，王建華，2002，(8)：2026[17] 鄧新蒲，盧啟中，報，2002，(5)：7074[18] 胡文軍，李震梅，2003，17(2)：9093[19] A digital frequency independent phase .1990,39(4):665667[20] phase meter with quasiquadrature signal. . Electronics,1993,74(3):451458附錄Ⅰ 程序清單includeincludeincludedefine uint unsigned int define uchar unsigned charuint a = 0。新世紀(jì)需要具有豐富現(xiàn)代科學(xué)知識的、能夠獨(dú)立解決并面臨挑戰(zhàn)的、有創(chuàng)新意識的新型人才?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了世界，也改變了人們的生活。值此論文完成之際，特別向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝和崇高的敬意，謝謝您細(xì)心而又耐心地輔導(dǎo)，使得我得以順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計，同時也要感謝其他幫助過我的老師和同學(xué)，你們在我成長過程中給予了我很大的幫助，在此一并表示感謝。本次畢設(shè)是張老師耐心的指導(dǎo)和熱情的幫助下完成的，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和精深的理論、實(shí)踐水平都使我受益匪淺。衷心感謝電信學(xué)院所有支持幫助過我的老師，謝謝你們四年來的關(guān)心和愛護(hù)。一切都是那么新鮮，那么富有吸引力。有結(jié)束必有開始，大學(xué)畢業(yè)后又將面臨著新的考驗(yàn)。電子技術(shù)的飛速發(fā)展帶動了很多行業(yè)的發(fā)展，它帶給人們最直觀的價值就是減少了人力物力的投資，到處都是數(shù)字化的影子，這也提高了人們的工作質(zhì)量和工作效率，從而提高了整個社會的生產(chǎn)力。當(dāng)然系統(tǒng)中還存在很多的不足，與目前市場上普遍使用的三相伏安相位儀相比還有很大的差距，還有許多需要改進(jìn)的地方。整個電路用到的芯片和元器件均為平時常用的電路中的，其價格比較便宜，市面上也很容易購買到，總體性能符合任務(wù)要求，界面美觀友好，操作簡單方便。但這些誤差都可以保證在本設(shè)計允許的誤差范圍之內(nèi)。可見，測高頻時誤差較小，而測低頻時誤差相對較大。359176。50176。范圍內(nèi)改變時，對于20Hz，100 Hz，1kHz，10kHz的信號來說，相位差會是怎么變化呢？。單擊Proteus ISIS界面左下角的按鈕，進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)。 “Edit Component”對話窗口在Proteus ISIS的菜單欄中選擇“File”—“Save Design”命令，保存設(shè)計。如果要刪除一根連線，右鍵雙擊連線即可。 分類拾取元件示意圖（2）元件的放置在原理圖編輯區(qū)的藍(lán)色方框內(nèi)，單擊鼠標(biāo)左鍵即完成元件的釋放。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。我采用的是前一種方法，元件通常以其英文名稱或器件代號在庫中存放。 Proteus ISIS 編輯環(huán)境*.dsn打開繪圖界面后，首先新建一個繪圖文件，選擇“File”—“New Design”。添加器件AT89C51，注意在Proteus中添加的CPU一定要與Keil中選擇的CPU相同，否則無法執(zhí)行Keil生成的．hex文件。第5章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試本章主要介紹了本設(shè)計的仿真調(diào)試環(huán)境以及調(diào)試結(jié)果、誤差來源等相關(guān)問題。如果編凋成功，則在Keil的“Output Window”；如果編譯不成功，雙擊“Output Window”窗口中的錯誤信息，則會在編輯窗口中指示錯誤的語句。 “Options for Target”對話窗口在Keil的菜單欄中選擇“Project39。 “Project Workspace”子窗口在“Project Workspace”窗口中的“Target 1文件夾上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的右鍵菜單中選擇“Option for Target”選項，這時會彈出“Options for Target”對話窗口，在本設(shè)計中，根據(jù)實(shí)際需要。在Keil中“Project Workspace”子窗口中，單擊“Targetl”前的“+”號，展開此目錄。 保存文件單擊“保存(S)”按鈕，這樣在編寫C語言時，Keil會自動識別該語言的關(guān)鍵字，并以不同的顏色顯示，以減少在輸入代碼時出現(xiàn)的語法錯誤。在此對話窗口的“Database”欄中，單擊“Atmel”前面的“+”號，或者直接雙擊“Atmel”，在其子類中選擇“AT89C51，確定CPU類型。打開Keil μVision3，在菜單欄中選擇“Project”—“New Project”，彈出“Create New Project”對話窗口，選擇目標(biāo)路徑，在“文件名”欄中輸入項目名后。是否初始化開始t1和t2是否非零顯示當(dāng)前相位差寫入以下字符串：“…” 主程序流程圖本設(shè)計用到了兩個外部中斷，二者原理相同，故此處不再贅述，以INT1中斷服務(wù)子程序?yàn)槔?，有一下流程圖。并通過液晶顯示出來。通過軟件計數(shù)的方法對相位差信號的高電平和低電平分別計數(shù)10個，同時開啟定時器，記錄相應(yīng)的時間。該軟件設(shè)計主要包括主程序的設(shè)計、中斷服務(wù)子程序的設(shè)計、液晶顯示程序的設(shè)計。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機(jī)語言。 C語言對編寫需要硬件進(jìn)行操作的場合，明顯優(yōu)于其它解釋型高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語言編寫的。另外C語言也具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器。C語言功能齊全。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦阌谑褂?、維護(hù)以及調(diào)試。 C是結(jié)構(gòu)式語言。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實(shí)用性結(jié)合起來。鑒于C語言編程有眾多優(yōu)點(diǎn)，在本設(shè)計中，采用的是C語言編寫程序。C語言是是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，可產(chǎn)生緊湊代碼。第4章 軟件設(shè)計在目前的單片機(jī)軟件開發(fā)中，常用的語言是匯編語言和C語言兩種。 74LS113管腳圖引腳介紹：/CP/CP2 時鐘輸入端（下降沿有效）JJKK2 數(shù)據(jù)輸入端/Q/Q2 輸出端/SD/SD2 直接置位端（低電平有效）： 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，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，由此可見，鑒相器在相位測量電路中起到了測量時間差的重要作用。當(dāng)CLK端接收到觸發(fā)脈沖時，Q端有低電平變?yōu)楦唠娖?；?dāng)下一個脈沖到來，Q端又由高電平變?yōu)榈碗娖剑绱瞬粩喾磸?fù)。LM339可構(gòu)成 單限比較器、 遲滯比較器 、雙限比較器（窗口比較器） 、振蕩器等；還可以組成高壓數(shù)字邏輯門電路，并可直接與TTL、CMOS電路接口。當(dāng)“”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個待比較的信號電壓。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR233ANI33SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。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，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。該電壓比較器的特點(diǎn)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。 相位測量電路 LM339簡要介紹LM339電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個獨(dú)立的電壓比較器。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。為了避免待測信號在過零點(diǎn)時含有干擾，這里用LM339組成如下圖所示的整形電路，還應(yīng)注意的是，LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選315K）。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)計相位測量模塊主要包括整形電路的設(shè)計和鑒相器電路的設(shè)計。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)計額中采用的是DIP封裝。 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。 AD轉(zhuǎn)換電路判斷依據(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。基于光電耦合器有較高的電流傳輸比，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。 繼電器驅(qū)動電路、。一片SN75468可以驅(qū)動7個繼電器，驅(qū)動電流可達(dá)500mA，輸出端最大工作電壓為100V。 繼電器驅(qū)動電路的設(shè)計 電磁式繼電器一般用功率接口集成電路或晶體管驅(qū)動。選通開關(guān)這里用的是電磁式繼電器，選通原理是這樣的：當(dāng)繼電器驅(qū)動電路檢測到對應(yīng)的IO口為低電平時，則繼電器吸合，對應(yīng)的檔位同時被選通。本設(shè)計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)計本設(shè)計中，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。，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，當(dāng)待測信號不在規(guī)定的測量范圍時，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。 7805穩(wěn)壓電路，電源電路采用集成穩(wěn)壓管LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓。~~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。 液晶LCD1602顯示電路LCD1602液晶顯示屏以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 復(fù)位電路 顯示電路的設(shè)計本設(shè)計采用由液晶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)計采用的是上電復(fù)位，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)將端口置為全“l(fā)”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