1、基于單片機的相位測量儀設(shè)計制作基于單片機的相位測量儀設(shè)計制作 摘摘 要要 本次設(shè)計提出了一種基于 8051 單片機開發(fā)的相位差測量儀的設(shè)計，系統(tǒng)以單片機 8051 及計數(shù)器為核心, 構(gòu)成完備的測量系統(tǒng)。系統(tǒng)可以對 20Hz 20kHz 頻率范圍的 信號進行頻率、相位等參數(shù)的精確測量, 測相絕對誤差不大于 1。系統(tǒng)采用液晶 1602 顯示被測信號的頻率、相位差。硬件結(jié)構(gòu)簡單, 程序簡單可讀寫性強,軟件采用 C 語言實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)相比, 其有處理速度快、穩(wěn)定性高、性價比高的優(yōu)點。 關(guān)鍵字：單片機 相位差測量 1602 The design and implementation of int

2、elligent charger ABSTRACT In our daily life, mobile phone has become more and more important. We often need to use a mobile phone, phone calls, text messaging, surfing the Internet, watching movies, listening to music, play games, and so on. With large screen and high frequency mobile phone, lithium

3、 ion battery becomes more important, the lithium ion battery charger also brought to the attention of the consumers. This product adopts the li-ion battery charger IC MAX1898, through STC89C52RC control can realize prefi lled, fast charging, and constant voltage charge. By setting the other can easi

4、ly change the charging time, etc., you can also monitor the charging process of each state, as well as the use of 1602 convenient displays information about the charging current. This design implements the circuit is simple, low cost, and charge effect is very good, including the high security, shor

5、t time-consuming, small damage to the battery, and meet the requirements of general users. Key words: single chip MAX1898 1602 目目 錄錄 摘摘 要要. ABSTRACTABSTRACT. 目目 錄錄. 1 1 緒論緒論.1 1 2 2 設(shè)計原理與方案論證設(shè)計原理與方案論證.1 1 2.1 設(shè)計要求 .1 2.2 方案論證 .1 2.2.1 控制部分的方案選擇和論證 .1 2.2.2 顯示模塊的選擇方案和論證 .2 2.2.3 相位測量方案選擇和論證 .2 2.3 相位

6、差測量原理論證 .3 3 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計.3 3 3.1 各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計 .4 3.1.1 單片機控制模塊.4 3.1.2 穩(wěn)壓電路設(shè)計 .6 3.1.3 相位差測量模塊 .6 3.1.4 顯示模塊 .9 4 4 軟件部分設(shè)計軟件部分設(shè)計.1212 4.1 C 語言的簡介 .12 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計思想 .12 5 5 仿真調(diào)試及結(jié)果仿真調(diào)試及結(jié)果.1414 5.1 硬件的調(diào)試 .15 5.2 軟件調(diào)試 .15 5.3 PROTEUS中仿真圖的繪制與調(diào)試.16 5.3.1 仿真圖的繪制 .16 5.3.2 仿真結(jié)果 .20 5.4 設(shè)計結(jié)果及總結(jié) .2

7、0 5.4.1 設(shè)計結(jié)果 .20 5.4.2 設(shè)計總結(jié) .21 參考文獻參考文獻.2121 致致 謝謝.2323 附錄附錄.2424 1 1 緒論緒論 在電子測量技術(shù)中，相位測量時最基本的測量手段之一，相位測量儀式電子領(lǐng)域 的常用儀器。隨著相位測量技術(shù)廣泛應用于科學研究、實驗、生產(chǎn)實踐等各個領(lǐng)域， 對相位測量技術(shù)的要求也向高精度高智能化方向發(fā)展，在低頻范圍內(nèi)，相位測量在電 力、機械等部門具有非常重要的意義?；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的精確測量。同頻信號間相位差 的測量在電力系統(tǒng)、工業(yè)自動化、智能控制及通信、電子、地球物理勘探等許多領(lǐng)

8、域 都有著廣泛的應用。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。相位測量儀是適用于電能計量、用電檢查、繼電保護、差動檢測、 電力建設(shè)和變送電工程等的一種高精度儀器儀表。相位測量儀是電力系統(tǒng)各部門的必 備儀器之一。 在許多領(lǐng)域，經(jīng)常會遇到需要檢測兩個信號之間的相位差，精確地測量兩個信號 之間的相位差，具有很重要的意義。比如當電網(wǎng)并網(wǎng)合閘時，這就需要精確測量相位 差。相位差的測量是研究網(wǎng)絡相頻特性中不可缺少的重要方面。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。隨著測量需求的逐漸增大，一款高精度的相 位測量儀正是市場所需要的。 單片機由運算器，控制器和

9、存儲器等構(gòu)成，它是近年來發(fā)展成熟和應用廣泛的一 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。單片機和計算機 相比，單片機缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。由于單片 機的需求大，現(xiàn)在已經(jīng)有 8 位、16 位、32 位的單片機，其中作為 8 位單片機的 51 單 片機最為成功，因為其簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。 2 2 設(shè)計原理與方案論證設(shè)計原理與方案論證 2.12.1 設(shè)計要求設(shè)計要求 基本要求： （1）設(shè)計單片機系統(tǒng)； （2）設(shè)計信號周期和相位測量電路； （3）顯示信號頻率和

10、相位差。 2.22.2 方案論證方案論證 2.2.12.2.1 控制部分的方案選擇控制部分的方案選擇和論證和論證 方案一： 采用傳統(tǒng)的 8 位單片機，例如 STC12C5A60S2 作為控制核心。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。 方案二： 采用 FTC10F04 單片機，還帶有非易失性 Flash 程序存儲器。它是一種高性能、低 功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應用最多。 方案一成本比較低，適合做設(shè)計，方案二運算速度高，性能好，所以兩種方案都 有可取之處。但是方案一做設(shè)計容易上手，方案比較通用，而且

11、貨源充足，有利于生 產(chǎn)。 綜合比較選用方案一 2.2.22.2.2 顯示模塊的選擇方案和論證顯示模塊的選擇方案和論證 方案一： LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描。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。 方案二： 點陣顯示。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。 方案三： LCD1602 液晶是一種具有 8 位并行接口方式的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨 率為 16x2。 經(jīng)過綜合比較最終選擇方案三，即選擇 LCD1602 液晶顯示屏。 2.2.32.2.3 相位測量方案選擇和論證相位

12、測量方案選擇和論證 方案一： 過零點檢測法：原理是將基準信號的過零時刻與被測信號的過零時刻進行比較， 由二者之間的時間間隔與被測信號周期的比值推算出兩信號之間的相位差。 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。 從測量范圍、準確度等技術(shù)指標來看，綜合比較選擇方案一，即過零點檢測法。 2.32.3 相位差測量原理論證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： （2.1） :360:TT 由此可得： （2.2）360)/(TT 其中，是相位差對應的時間差，是信號周期。 TT 式 2.2 表明，相位差與時間差有著一一對應的關(guān)系，只

13、要通過測量時間差 T 及信號周期，就可以求得相位差。 TT 3 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(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。系統(tǒng)總 體框圖如圖 1 所示。 圖 1 系統(tǒng)總體框圖 單片 機主 控電 路 輸入 信號 被測 網(wǎng)絡 時差 測量 電路 穩(wěn)壓電路 顯示電路 系統(tǒng)電路原理圖如圖 2 所示 圖 2 系統(tǒng)電路原理圖 3.13.1 各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計 3.1.13.1.1 單片機控制模塊單片機控制模塊 本系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 單片機為控制核心。STC12C5A60S2 系列 1T 單片機特點如下：

14、1. 增強型 8051 CPU,1T,單時鐘 / 機器周期 2 . 工作電壓:有 5.5V - 3 . 3 V 和 3.6V - 2 . 2 V 兩種電壓的單片機可以選擇，可 以最大的適應你所需要的設(shè)計需求 3. 工作頻率范圍:0 - 35MHz 4. 用戶應用程序空間選擇多 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口(36/40/44 個) 7.可通過串口直接下載用戶程序 8. 有 EEPROM 功能 9. 看門狗 10. 內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路 11. 外部掉電檢測電路 12. 時鐘源:外部高精度晶體或者內(nèi)部 R/C 振蕩器 13. 共 4 個 16 位定

15、時器,16 位定時器 T0 和 T1 引腳信號介紹： P0.0P0.7 ：P0 口 8 位雙向口線 P1.0P1.7 ：P1 口 8 位雙向口線 P2.0P2.7 ：P2 口 8 位雙向口線 P3.0P3.7 ：P3 口 8 位雙向口線 P1 口的第二功能如表 3-1： 表 3.1 P1 口第二功能表 引腳號第二功能 P1.0T2（定時器計數(shù)器 T2 的外部記數(shù)輸入） ，時鐘輸出 P1.1T2EX(定時器) P1.5MOSI(在系統(tǒng)編程用) P1.6MISO(在系統(tǒng)編程用) P1.7MCK(在系統(tǒng)編程用) P3 口的第二功能如表 3-2: 表 3.2 P3 口第二功能表 引腳號第二功能 P3.

16、0RXD（串行輸入） P3.1TXD（串行輸出） P3.2INT0（外部中斷 0） P3.3INT0 外部中斷 0） P3.4T0（定時器 0 外部輸入） P3.5T1（定時器 1 外部輸入） P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 單片機電路如圖 3 所示： 圖 3 單片機最小系統(tǒng) 3.1.23.1.2 穩(wěn)壓電路設(shè)計穩(wěn)壓電路設(shè)計 圖 4 7805 穩(wěn)壓電路 圖 4 所示，電源電路采用集成穩(wěn)壓管 LM7805 進行穩(wěn)壓。電池提供的 12V 直流電壓 通過 LM7805 可以輸出穩(wěn)定的 5V 電壓。電池提供的 12V 電壓可用于驅(qū)動繼電器的工作。 LM7805

17、 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。 3.1.33.1.3 相位差測量模塊相位差測量模塊 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。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Ｕ?形電路采用的是過零比較法將待測信號變成矩形波信號，然后再送給鑒相器電路進行 下一步的處理。具體電路如圖 5 所示。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)過三極管轉(zhuǎn)換 電路得到的只有 0、1 電平的矩形波信號，用

18、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，這兩個信號分別接入單片機的 P3.2 和 P3.3 口。 這里用 LM339 組成如下圖所示的整形電路。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端 高電位的值。本設(shè)計中采用的是 10K 的上拉電阻。 圖 5 相位測量電路 LM339 簡要介紹 圖 6 是很常見 LM33 引腳圖，lm339 可以各種電壓比較器電路。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 2-36V，雙電源 電壓為1V18V；3）對比較

19、信號源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為 0（Ucc-1.5V）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。 LM339 集成塊采用 C-14 型封裝。 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 低電平；C9 逐漸充電完畢，這時清零端通過 R30 處于高電平。當 CLK 端接收到觸發(fā)脈 沖時，Q 端有低電平變?yōu)楦唠娖剑划斚乱粋€脈沖到來，Q 端又由高電平變?yōu)榈碗娖?，?此不斷反

20、復。 74LS113 為雙下降沿 J-K 觸發(fā)器，有預置位端。其管腳圖如圖 7 所示。 圖 7 74LS113 管腳圖 引腳介紹： /CP1、/CP2 時鐘輸入端（下降沿有效） J1、J2、K1、K2 數(shù)據(jù)輸入端 Q1、Q2、/Q1、/Q2 輸出端 /SD1、/SD2 直接置位端（低電平有效） 功能表如表 3.6 所示： 表 3.6 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 對應的時間差。 圖 8 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

21、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。 3.1.43.1.4 顯示模塊顯示模塊 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)。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:162 個字符 工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 各引腳接口說明如下表所示: 編號符號引腳說明編號符號引腳說明 1VSS 電源地 9D2 數(shù)據(jù) 2VDD 電源正極 10D3 數(shù)據(jù)

22、3VL 液晶顯示偏壓 11D4 數(shù)據(jù) 4RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12D5 數(shù)據(jù) 5R/W 讀/寫選擇 13D6 數(shù)據(jù) 6E 使能信號 14D7 數(shù)據(jù) 7D0 數(shù)據(jù) 15BLA 背光源正極 8D1 數(shù)據(jù) 16BLK 背光源負極 第 1 腳：接地 第 2 腳：接 5V。 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 714 腳：D0D7 數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源的正極。 第 16 腳：背光源的負極。 1602LCD 的指令說明及時序 如表 10-14 所示： 序號 指令 RSR/WD7D6D5D4D

23、3D2D1D0 1 清顯示 0000000001 2 光標返回 000000001* 3 輸入模式 00000001I/DS 4 顯示開/關(guān)控制 0000001DCB 5 字符移位 000001S/C R/L* 6 置功能 00001DLNF* 7 置字符發(fā)生存貯器的地 址 0001 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器的地址 001 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 01BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)據(jù)到 CGRAM 或 DDRAM） 10 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 11 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 與 HD44780 相兼容的芯片時序表如下： 讀狀態(tài)輸入RS=L，

24、R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字 寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高 脈沖 輸出無 讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈 沖 輸出無 該模塊在本次設(shè)計中的電路如圖 9 所示： 圖 9 LCD1602 電路圖 4 4 軟件部分設(shè)計軟件部分設(shè)計 在單片機設(shè)計中，可以使用 C 語言和匯編語言。由于 C 語言通俗易懂，移植性好， 所以本次設(shè)計使用 C 語言來設(shè)計程序。 4.14.1 C C 語言的簡介語言的簡介 4.24.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計思想系統(tǒng)軟件設(shè)計思想 本系統(tǒng)對核心測量電路相位測量部分進行了

25、詳細的軟件設(shè)計。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 P3.2 口（INT0），再將取反后 的相位差信號送入 P3.3 口（INT1）。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，記錄相應的時間。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 （4.1） 360 21 1 tt t t 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

26、時間就是原信號高電平的時間，當外部中 斷 INT1 的中斷服務子程序啟動時，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。再根據(jù)式 4.1 方可得到所測相位差，并通過液晶顯示出來。 是否 初始化 開

27、始 t1 和 t2 是否 非零 顯示當前相 位差 寫入以下字 符串： “” 圖 10 主程序流程圖 INT1 中斷服務子程序有流程圖，如圖 11 所示。 外部中斷 INT1 入口 開啟定時器 T0 軟件計數(shù)值 a 是否為 0 定時器 T0 初始化 計數(shù)值 a 自加 a 是否計 數(shù)到 10 關(guān)閉定時器 T0，a 重新從 0 開始計數(shù) 記錄此時定時器的 時間值 返回 是 是 否 否 圖 11 INT1 中斷服務子程序 5 5 仿真調(diào)試仿真調(diào)試及結(jié)果及結(jié)果 經(jīng)過初步的分析和設(shè)計完成后，系統(tǒng)的軟件和硬件調(diào)試是分不開的。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

28、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。在我們進行系統(tǒng)調(diào)試的時 候，我們要先對各個模塊進行調(diào)試，避免系統(tǒng)調(diào)試的時候，因為模塊故障而無法繼續(xù) 調(diào)試下去。學會排除，是設(shè)計成功的一大因素。 5.15.1 硬件的調(diào)試硬件的調(diào)試 本次設(shè)計的調(diào)試不問分為下面幾個部分： （1）邏輯錯誤調(diào)試 成品模塊的邏輯錯誤是由于在設(shè)計過程中，模塊的排布安裝等問題造成的，這類 錯誤包含：連接錯線、短路、開路，信號不同幾種，其中這個短路時最常見的錯誤。 （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

29、者是 由于組裝元器件的時候元器件失效了。例如某些電容、二極管的極限錯誤等等。 （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。 （4）電源故障 如果這系統(tǒng)中出現(xiàn)電源故障，那么可能是通電后，造成了器件的損壞。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。 在本次調(diào)試系統(tǒng)的時候，我們要用運用萬用表和反正模擬器，根據(jù)硬件電路圖我 已經(jīng)設(shè)計好的裝配圖檢查好各個線路的正確性，并確

30、定好各個元器件的型號，參數(shù)， 規(guī)格是否正確。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。由于本次的整個電路板都是手工焊制，可能我出現(xiàn)虛焊短接等可能， 需要特別注意這一方面。 5.25.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 在本系統(tǒng)中，硬件電路采用了集成芯片設(shè)計。每一個集成芯片都有相應的控制方 法，即工作時序。在應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。該系統(tǒng)除含有傳感器模塊外，還含有液晶顯示模塊，模塊比較多，可 以分別用子函數(shù)來實現(xiàn)各模塊的初始化和工作。 （1）按鍵部分軟件

31、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。 （2） 調(diào)試子程序 在調(diào)試主程序前，必然要調(diào)用子程序，所以也要確保子程序沒有錯誤，才不會對 主程序有影響。 （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。若運行結(jié) 果不正確，首先分析可引起相關(guān)故障的原因，再通過調(diào)試排除。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)器中斷服務子程序出錯，則其顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律將不正常。 （4）調(diào)試總結(jié) 剛開始調(diào)試程序的時候，由于單片機

32、的定時器功能涉及到寄存器的設(shè)置，由于比 較少接觸到這方面的知識，所以一開始的時候也是調(diào)試了很多次，也沒有什么頭緒。 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。 在調(diào)試超聲波模塊程序時，由于沒有認真查看時序電路圖，總是顯示錯誤，進過 反復調(diào)試還是找不到問題的所在，最后我的網(wǎng)上查找資料，對比了一些人寫過的程序 之后，進過修改，其功能還是調(diào)試好了。 5.35.3 ProteusProteus 中仿真圖的繪制與調(diào)試中仿真圖的繪制與調(diào)試 5.3.15.3.1 仿真圖的繪制仿真圖的繪制 打開 Proteu

33、s ISIS 編輯環(huán)境，如圖 12 所示。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。 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。 a.新建*.dsn 圖 12 Proteus ISIS 編輯環(huán)境 打開繪圖界面后，首先新建一個繪圖文件，選擇“File”“New Design”，并 保存成.dsn 型文件。 b.繪制仿真原理圖 （1）添加元器件：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

34、和拾取元件。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。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。右側(cè)列表中自上 而下分別為元件圖形和元件封裝。具體如圖 13 所示。 圖 13 分類拾取元件示意圖 （2）元件的放置 在原理圖編輯區(qū)的藍色方框內(nèi)，單擊鼠標左鍵即完成元件的釋放。如圖 14 所示。 圖 14 元件的放置示意圖 （3）電路連線 完成連線后即可得到圖 15 所示的仿真原理圖。 圖 15 連線后的完整原理圖 （4）導入.HEX 文件 選中 AT89C51 并單擊鼠標左鍵，打開“Edit Component”對話窗口，在此窗口中 的“Program File”欄中，

35、選擇先前用 Keil 生成的HEX 文件，如圖 16 所示。 圖 16 “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。 在保存設(shè)計文件時，最好將與一個設(shè)計相關(guān)的文件(如 Keil 項目文件、源程序、 Proteus 設(shè)計文件)都存放在一個目錄下，以便查找。 單擊 Proteus ISIS 界面左下角的按鈕，進入程序調(diào)試狀態(tài)。 5.3.25.3.2 仿真仿真結(jié)果結(jié)果 在仿真軟件中，輸入信號分別為 200HZ 和 100HZ 的正弦信號，仿真結(jié)果如下： 說明該仿真可以實現(xiàn)信號的頻率顯示。 5.45.4 設(shè)

36、計結(jié)果及總結(jié)設(shè)計結(jié)果及總結(jié) 5.4.15.4.1 設(shè)計結(jié)果設(shè)計結(jié)果 本次設(shè)計的要求是設(shè)計單片機系統(tǒng)，信號周期和相位測量電路，顯示信號頻率和相 位差。 我在本次設(shè)計中，完成了單片機最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計，設(shè)計了信號周期以及相位測 量電路，并且設(shè)計了液晶 1602 的電路。通過仿真軟件 Proteus 7 ，我調(diào)試成功了單片 機系統(tǒng)和液晶 1602，該系統(tǒng)可以顯示兩路信號的頻率，范圍是 20HZ-20KHZ，完成了本 次設(shè)計的基礎(chǔ)部分。 由于測量相位差的子函數(shù)一直調(diào)試不通，所以本次設(shè)計測量相位差的功能沒有實現(xiàn)。 5.4.25.4.2 設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié) 經(jīng)過三個月的畢業(yè)論文設(shè)計，收獲頗豐，感觸良多。 首

37、先畢業(yè)論文的設(shè)計要求我們認真研究該課題，了解該課題研究的國內(nèi)外相關(guān)背 景，發(fā)展前沿及趨勢，通過上網(wǎng)和圖書館查找相關(guān)資料，不但給我們的方案選擇指明 了方向，而且拓寬了視野，增長了見識。在提出一系列初步方案之后，要求我們根據(jù) 客觀實際情況作出最優(yōu)化的選擇，通過各環(huán)節(jié)各方案的仔細比較，我們不但對各元器 件的功能性能增加了了解，而且更加熟悉和深刻了該方案的目的和作用要求，整體方 案 是由各小方案組成的，這又要求我們根據(jù)誤差要求及前后環(huán)節(jié)的實際情況進行優(yōu)化 組合。本次畢業(yè)設(shè)計涉及了模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)和單片機等多方面的知識， 比如小信號部分用的主要是模擬電子技術(shù)方面的知識，而計數(shù)部分又用到數(shù)字電子

38、技 術(shù)知識，最后處理使用的是單片機編程，環(huán)環(huán)相扣，需要我們對每個環(huán)節(jié)的設(shè)計考慮 周全。而在仿真方面，這是一個考驗人耐性的階段，在我們用 Protel 99SE 繪制出 SCH 原理圖并設(shè)置參數(shù)進行仿真時，總是出現(xiàn)錯誤，經(jīng)過將近 10 天的檢查，原本以為準確 無誤的原理圖被我們找出了將近十幾個錯誤，修改之后，終于柳暗花明，撥云見日， 預期的波形躍入了眼簾。而經(jīng)過這個階段，我們對 Protel 軟件的使用比以前大有長進。 在仿真波形及各項參數(shù)得出之后，要求我們對其進行分析運算，看看是否達到了預期 要求。誤差分析要求我們對各環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的誤差進行分析，并有針對性的提出改進 方案。在論文書寫方面，論文

39、書寫格式，字體等的要求相當嚴格，經(jīng)過這個階段后， 基本掌握了論文的規(guī)范書寫，而在專業(yè)英語翻譯部分，為我們以后對外文資料的閱讀 打下了基礎(chǔ)。等等這些都為以后在工作崗位上更好的工作有很大的幫助?？傊?，本次 畢業(yè)設(shè)計鞏固了我們的專業(yè)理論知識，拓寬了視野，其中遇到的種種困難，提高了我 們解決實際問題的能力 參考文獻參考文獻 1 高衛(wèi)東 辛友順 韓彥征. 51 單片機原理與實踐，M北京：北京航空航天大學 出版社，2008 年. P85-96 2 孫俊逸 盛秋林 張錚. 單片機原理及應用，M 北京：清華大學出版社， 2006 年 3 月.P28-52 3 張紅潤 劉秀英 張亞凡. 單片機應用設(shè)計 200

40、例, M 北京：北京航空航天 大學出版社，2006 年. P120-125 4 石著. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京:高等教育出版社，2005.P93-335 5 戴伏生主編基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實踐M北京:國防工業(yè)出版社， 2002.P102-105 6 孫肖子，鄧建國主編.電子設(shè)計指南M北京:高等教育出版社，2006.P98- 120 7 李銀華主編.電子線路設(shè)計指導M北京:航空航天大學出版社 2005.P78-132 8 陳光明等主編電子技術(shù)課程設(shè)計與綜合實訓M北京：北京航空航天大學 出版社，2007.P158-160 9 高衛(wèi)東. 辛友順. 韓彥征. 51 單片機原理與實踐. M北京：北京航空航

41、天大 學出版社，2008 年。P85-96 10 張靖武 周靈彬. 單片機原理、應用與 PROTEUS 仿真, M北京：電子工業(yè)出 版社，2007 年 4 月.P63-86 11 周潤景 張麗娜 基于 PROTUSE 的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真，M北京航 空航天大學出版社，2006 年.P54-59 12 張毅剛 等編.新編 MCS-51 單片機應用設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出 版社，2003 年 7 月. 13 潘永雄，劉殊單片機原理及應用M西安：西安電子科技大學出版社, 2000. 14 謝沅清，鄧鋼編著.通信電子線路M.北京：電子工業(yè)出版社，2007 年 7 月. 15 操長茂，秦

42、工.數(shù)字式相位差測量儀.儀表技術(shù)，2003，(2)：18-19 16 白鵬，王建華，劉君華.基于虛擬儀器的相位測量算法研究.電測與儀表， 2002，(8)：20-26 17 鄧新蒲，盧啟中，孫仲康.數(shù)字式相位差測量方法及精度分析.國防科技大學 學報，2002，(5)：70-74 18 胡文軍，李震梅，饒明忠.基于虛擬儀器的電網(wǎng)信號相位差測量的研究.山東 理工大學學報，2003，17(2)：90-93 19 A Nemat.A digital frequency independent phase meter.IEEE Trans.Instrum.Meas.1990,39(4):665-667

43、20 譚浩強：C 程序設(shè)計(第二版) M, 清華大學出版社 1999 年版 致致 謝謝 歷時將近幾個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的 困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。 首先最應該感謝的是我的同學，由于我的基礎(chǔ)比較差，所以總是請教他們，但他 們還是耐心的教我。還有我的舍友，在他的幫助之下，我的電路圖才能完工。班上的 同學還指導我修改論文。如果沒有他們的幫助和支持，我將很難完成本次畢業(yè)設(shè)計。 歲月如梭，時間在不經(jīng)意之間就流逝的七七八八，有時候真想問問時間去哪兒了， 短暫的時間生活即將結(jié)束，在這四年的生活中我學習到了很多專業(yè)知識，受到了很多 良師益友的教誨與鼓勵，跟重要的是學會了如何獨立的去解決某一些問題，如果讓問 題變的不是問題。 在這一次的畢業(yè)設(shè)計中，我意識到，之前所學的一切都是有用的，他是我們未來 的鋪墊，它帶給我們解決很多問題的理論知識。這里，我先要感謝我們的學校，是她 給予了我這樣一個學習的平臺，讓我在這次辛勤的學過了四年，學習到了人生中一筆 最為可貴的財富，為我出去社會打下了堅實的基礎(chǔ)，再者，我要感謝那些曾經(jīng)