電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的三相信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于單片機(jī)的三相信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于單片機(jī)的三相信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)即利用單片微處理機(jī)、存儲(chǔ)器、顯

3、示器等元件，擴(kuò)展幾片A/D，D/A轉(zhuǎn)換器以及放大器，再編寫一些程序，便可產(chǎn)生三相電流，仿真它的試驗(yàn)功能。本文先概述介紹了設(shè)計(jì)的主要思路，包括系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求、系統(tǒng)原理、工作過程和技術(shù)指標(biāo)，再討論了單片機(jī)的簡(jiǎn)介、應(yīng)用于發(fā)展概況，闡明了選擇AT89C51單片機(jī)來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原因。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展了三片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生三相信號(hào)。再通過A/D

4、轉(zhuǎn)換器ADC0809對(duì)三相信號(hào)進(jìn)行采樣處理，從而調(diào)整三相信號(hào)的電壓幅度。通過鍵盤功能鍵進(jìn)行各功能的設(shè)定，并通過4位數(shù)碼顯示器顯示出頻率、相位、幅度和波形。經(jīng)過調(diào)試及多次測(cè)試，排除了硬件、軟件調(diào)試中出現(xiàn)的各種故障和問題，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)產(chǎn)生三相信號(hào)并加以控制，完成了設(shè)計(jì)的基本要求和目的。本設(shè)計(jì)反應(yīng)了基于單片機(jī)的三相信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的問題以及探討了解決這些問題的相關(guān)方法。</p><

5、p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；三相信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on SCM three-phase signal generator design is using single chip microprocessor, storage, display, extended A few slic

6、es of elements such as the A/D and D/A converter and amplifiers, again write programs, can produce three current, the simulation its trial function. This paper first Outlines introduces design of the main ideas, includin

7、g the system function design requirements, system principle, process and technical index, then discusses the introduction, applied in SCM development survey,</p><p>　　The design USES AT89C51 expanded 3-piece

8、 DAC0832 digital-to-analog converters for the digital quantity to analogue conversion, produce three-phase signal. Again through A/D converter for three-phase signal sampling ADC0809 three-phase signal processing, thus t

9、he voltage amplitude adjustment. Through the keyboard function keys for each function setting, and through four digital display shows the frequency, phase and amplitude and waveform. After commissioning and multiple test

10、s, ruled out hardwar</p><p>　　Keywords: SCM; Three-phase signal; digital-to-analog </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 概 述2

11、</p><p>　　1.1 功能設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)原理2</p><p>　　1.3 工作過程2</p><p>　　1.4 技術(shù)指標(biāo)2</p><p>　　第2章 硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇3</p>

12、<p>　　2.2 輸入/輸出接口的擴(kuò)展5</p><p>　　2.3 D/A接口的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4 A/D接口的設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.5 鍵盤及其接口的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.6 時(shí)鐘及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.7 顯示器接口的設(shè)

13、計(jì)15</p><p>　　2.8 可靠性和抗干擾措施18</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1 運(yùn)行狀態(tài)主程序的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2 鍵輸入處理程序的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3 定時(shí)器中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)28</p><

14、p>　　3.4 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制BCD碼的設(shè)計(jì)29</p><p>　　3.5 定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系29</p><p>　　3.6 正弦函數(shù)表的生成方法30</p><p>　　3.7 顯示程序的設(shè)計(jì)31</p><p>　　第4章 硬件電路的組裝及調(diào)試32</p><p>

15、;　　4.1 組裝32</p><p>　　4.2 硬件電路的調(diào)試32</p><p>　　4.3 硬件調(diào)試出現(xiàn)的故障及排除方法33</p><p>　　第5章 軟件調(diào)試34</p><p>　　5.1 調(diào)試方法34</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試所發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法35</p&g

16、t;<p><b>　　小結(jié)36</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p>　　附錄1運(yùn)行狀態(tài)主程序清單38</p><p>　　附錄2原理結(jié)構(gòu)圖（protel環(huán)境）49</p><

17、;p><b>　　前言</b></p><p>　　單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，是一種集成在電路，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將CPU、ROM、RAM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一個(gè)硅片上構(gòu)成的小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用非常廣泛，可以分為獨(dú)立的應(yīng)用程序及多機(jī)的應(yīng)用程序。所謂的獨(dú)立的應(yīng)用程序是指在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用

18、一塊單片機(jī)，這是目前絕大多數(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀。獨(dú)立的應(yīng)用程序的主要領(lǐng)域有：智能產(chǎn)品、測(cè)量及控制系統(tǒng)、CNC控制機(jī)、智能儀表、智能接口。多機(jī)的應(yīng)用程序是高科技領(lǐng)域應(yīng)用的主要模式，單片機(jī)的控制性能和高可靠性、高運(yùn)行速度，必須使未來的高科技工程系統(tǒng)采用單片機(jī)多機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)成為主要的發(fā)展方向。</p><p>　　隨著時(shí)代的進(jìn)步，電力與電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用越來越廣泛，這就需要我們對(duì)電路進(jìn)行更安全、更詳細(xì)的設(shè)計(jì)。而在

19、做強(qiáng)、弱電實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們也需要進(jìn)行模擬實(shí)際系統(tǒng)或者測(cè)試系統(tǒng)的性能。顯示、設(shè)定、負(fù)載監(jiān)控、熱模擬等一些功能現(xiàn)在已經(jīng)多數(shù)被引入實(shí)驗(yàn)，而三相信號(hào)源的設(shè)計(jì)與其他部件一樣應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　按模擬電路構(gòu)成的低頻信號(hào)源性能不能令人滿意，且用于低頻其RC要很大，大電阻、大電容在制造上有困難，參數(shù)準(zhǔn)確度難以保證、體積大、漏電損耗顯著等，而單片機(jī)的推廣應(yīng)用能解決這些困難。單片機(jī)具有如下特點(diǎn)。</p>

20、<p>　　1、集成度高、功能強(qiáng)。</p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)合理。</b></p><p><b>　　（1）存儲(chǔ)量大。</b></p><p>　　（2）速度快、功能專一。</p><p><b>　　3、抗干擾性強(qiáng)。</b></p>&l

21、t;p>　　4、指令豐富。單片機(jī)的指令一般有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移等，有些還具有位操作指令。</p><p>　　由于它的簡(jiǎn)單易操作、價(jià)格低廉、實(shí)現(xiàn)容易使其逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　現(xiàn)利用單片微處理機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示器等元器件，擴(kuò)展幾片A/D，D/A轉(zhuǎn)換器以及放大器，再編寫一些程序，便可產(chǎn)生三相電流，仿真它的試驗(yàn)功能。</p><p

22、><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1 功能設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1、三相正弦信號(hào)頻率：45Hz～65Hz內(nèi)可調(diào)</p><p>　　2、三相正弦信號(hào)相位：可在0～180度內(nèi)移相</p><p>　　3、三相正弦信號(hào)幅度：可在0～10V內(nèi)調(diào)節(jié)</p><p

23、><b>　　1.2 系統(tǒng)原理</b></p><p>　　按系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求，原理框圖如下：</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　89C51單片機(jī)擴(kuò)展了三片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字量到模擬量地轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生三相信號(hào)。通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809對(duì)三相信號(hào)進(jìn)行采樣處理，從而調(diào)整三相信號(hào)的電壓幅度。系統(tǒng)

24、通過鍵盤進(jìn)行各功能的設(shè)定，并通過4位數(shù)碼顯示器顯示出頻率、相位、幅度、波形。</p><p><b>　　1.3 工作過程</b></p><p>　　接通電源后，單片機(jī)三相信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行運(yùn)行狀態(tài)主程序，系統(tǒng)將按頻率為50Hz，相位為120度產(chǎn)生一個(gè)三相信號(hào)。如果需要調(diào)整，可將功能鍵“1”按下，通過“＋”﹑“－”鍵調(diào)節(jié)到所需要的數(shù)值，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)地按照用戶

25、設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，并在顯示器上顯示當(dāng)前系統(tǒng)正在工作的頻率、相位、幅度。當(dāng)需要調(diào)整波形時(shí)，按下功能鍵“2”，然后調(diào)整A、B、C三相電位器，便可調(diào)整三相電源的波形，顯示器上將顯示出當(dāng)前工作時(shí)是鋸齒波、三角波還是方波。</p><p><b>　　1.4 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1、頻率范圍：45Hz～65Hz，分辨率1Hz</p><

26、p>　　2、相位范圍：0 ～180度，分辨率4度</p><p>　　3、幅度范圍：-10 ～ 10V，分辨率0.01V</p><p>　　4、電源電壓：220V</p><p><b>　　第2章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇</p><p><b

27、>　　一、單片機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1、單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，是一種集成在電路，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將CPU、ROM、RAM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一個(gè)硅片上構(gòu)成的小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，

28、一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令，這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，就像大樓房由許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分

29、配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。</p><p><b>　　2、單片機(jī)的應(yīng)用：</b></p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。</p><p>　?。?）在智能儀器儀表上的應(yīng)用&

30、lt;/p><p>　　（2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用</p><p>　?。?）在家用電器中的應(yīng)用</p><p>　?。?）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　?。?）在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　（6）在各種大型電器中的模擬塊應(yīng)用</p><p>　?。?）在汽車設(shè)備領(lǐng)域

31、中的應(yīng)用</p><p>　　3、單片機(jī)的發(fā)展概況：</p><p>　　（1）4位單片機(jī)（1971年-1974年）</p><p>　?。?）低、中檔8位機(jī)（1974年-1978年）</p><p>　?。?）高檔8位機(jī)（1978年-1982年）</p><p>　?。?）16位單片機(jī)和超8位單片機(jī)（1982年-目前

32、）</p><p>　　單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)向著大容量、高性能與小容量、低廉化，外圍電路內(nèi)裝化以及I/O接口的的增強(qiáng)和能耗降低等方向發(fā)展。</p><p><b>　　二、選擇單片機(jī)</b></p><p>　　Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)以其面市早、控制能力強(qiáng)和性能價(jià)格比高等特點(diǎn)最先在中國(guó)得到推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)有著很大的影響。隨著單片機(jī)應(yīng)

33、用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，世界各大半導(dǎo)體公司相繼推出與MCS-51相兼容或相類似的單片機(jī)系列，使以MCS-51為內(nèi)核的單片機(jī)功能更強(qiáng)，使用更方便。現(xiàn)采用美國(guó)ATMEL公司的8位的89系列單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)是89系列中的標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性技術(shù)，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51系統(tǒng)兼容，因此，AT89C51單片機(jī)是一種功能強(qiáng)、靈活性高的單片機(jī)。</p><p>　　

34、三、AT89C51單片機(jī)</p><p>　　1、AT89C51單片機(jī)的主要性能和特點(diǎn)如下：</p><p>　　●與MCS-51兼容</p><p>　　●4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器</p><p>　　●壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　●數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>

35、;　　●全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　●三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　●128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　●32可編程I/O線</p><p>　　●兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　●5個(gè)中斷源</b></p>

36、<p><b>　　●可編程串行通道</b></p><p>　　●低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　●片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　2、AT89C51單片機(jī)引腳的功能</p><p>　　圖2.1 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51單片機(jī)

37、的引腳定義與8051完全相同，但由于其具有4KB的內(nèi)部的Flash存儲(chǔ)器，在對(duì)其進(jìn)行編程時(shí)，其中一些引腳起控制作用。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這些引腳的功能如下：</p><p>　　ALE/：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在Flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。</p><p>　　/Vpp：該引腳在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，施加編程電壓Vp

38、p（如果編程電壓為12V時(shí)，則施加12V電源）。</p><p>　　P0口：一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O口。在Flash存儲(chǔ)器編程期間接受指令，在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。</p><p>　　P1口：一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向口I/O。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程和程序驗(yàn)證時(shí)，P1口接收低8位地址。</p><p>　　P2口：一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向口

39、I/O。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程和程序驗(yàn)證時(shí)，P2口接收高8位地址和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向口I/O。P3.6、P3.7在Flash存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)時(shí)，接收控制信號(hào)。</p><p>　　3、程序存儲(chǔ)器的加密</p><p>　　AT89C51單片機(jī)有3個(gè)加密LB1、LB2、LB3，通過軟件編程可定義這3個(gè)加密位

40、的狀態(tài)，以獲得這些加密功能。這3個(gè)加密位的狀態(tài)以及相應(yīng)的功能見下表。表中U表示未編程，P表示編程。通過片擦除可以擦除加密位。</p><p>　　表2.1 加密位的功能表</p><p>　　四、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　1、系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，

41、必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。</p><p>　　2、系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。</p><p>　　2.2 輸入/輸出接口的擴(kuò)展</p><p>　　單片機(jī)AT89C51有四個(gè)8位并行輸入/輸出口。單片機(jī)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送都是通過并行輸入/輸出口或串行

42、口完成的。但這些I/O口并不能完全提供給用戶使用。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)需要在片外擴(kuò)展I/O接口。</p><p>　　I/O擴(kuò)展用芯片種類很多。從系統(tǒng)的體積、負(fù)載、價(jià)格、功能等幾個(gè)方面考慮，TTL或MOS型74系列器件的品種繁多，價(jià)格低廉，故選74LS系列的TTL電路或MOS電路組成簡(jiǎn)單的擴(kuò)展接口。在實(shí)際電路中根據(jù)芯片特點(diǎn)及輸入、輸出量的特征，現(xiàn)采用帶三態(tài)門的鎖存器74LS373。其結(jié)構(gòu)和引腳見圖2.2。</p

43、><p>　　圖2.2 74LS373結(jié)構(gòu)和引腳圖</p><p>　　74LS373是帶清除端的8D觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)，具有鎖存功能。1D-8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q-8Q為數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng)允許端G由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，D端的數(shù)據(jù)被鎖存到鎖存器的輸出端。當(dāng)輸出控制端OC為低電平時(shí)，三態(tài)門開通，鎖存器的內(nèi)容輸出到芯片輸出端Q。</p><p>　　2.3 D/A接口的設(shè)計(jì)

44、</p><p>　　單片機(jī)三相信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)為了得到三相信號(hào)源，必需將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。D/A轉(zhuǎn)換的基本原理是用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將N位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)換成模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將N位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率、滿刻度誤差、轉(zhuǎn)換時(shí)間、輸出范圍及與CPU接口的難易情況等特點(diǎn)，選用美國(guó)數(shù)據(jù)公司的8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832。</p><p>　　一、DAC0832的結(jié)構(gòu)和引

45、腳</p><p>　　DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。封裝為20腳雙列直插式。電流輸出、輸出電流穩(wěn)定時(shí)間為1us、功率損耗為20mW。邏輯輸入與電平兼容。</p><p>　　DA

46、C0832各引腳功能如下：</p><p>　　圖2.3 DAC0832結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖</p><p>　　D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))。</p><p>　　ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效。</p><p>　?。浩x信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效。&

47、lt;/p><p>　　1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、、1的邏輯組合產(chǎn)生1，當(dāng)1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存。</p><p>　?。簲?shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。</p><p>　　2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）

48、有效。由2、的邏輯組合產(chǎn)生2，當(dāng)2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。</p><p>　　IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化。</p><p>　　IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)。</p><p>　　Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb

49、端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度。</p><p>　　Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V。</p><p>　　VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V。</p><p>　　AGND：模擬信號(hào)地 。</p><p>　　DGND：數(shù)字信號(hào)地。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器沒有

50、形式上的啟動(dòng)信號(hào)，實(shí)際上后一級(jí)寄存器的控制信號(hào)就是D/A轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)。另外，它也沒有轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換的過程很快，一般不到一條指令的執(zhí)行時(shí)間。</p><p>　　二、DAC0832與MCS-51接口的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于DAC0832帶有數(shù)據(jù)鎖存器、片選、讀、寫信號(hào)控制線，可直接與MCS-51單片機(jī)相連。</p><p>　　DAC0832內(nèi)部

51、有兩個(gè)寄存器，能實(shí)現(xiàn)三種工作方式：雙緩沖、單緩沖和直通方式。雙緩沖工作方式是指兩個(gè)寄存器分別受到控制。當(dāng)ILE、和1信號(hào)均有效時(shí)，8位數(shù)字量被寫入輸入寄存器，此時(shí)并不進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。當(dāng)WR2和XFER信號(hào)均有效時(shí)，原來存在輸入寄存器中的數(shù)據(jù)別寫入DAC寄存器，并進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。在一次轉(zhuǎn)換完成后到下一次轉(zhuǎn)換開始之前，由于寄存器的鎖存作用，8位D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)保持恒定，因此D/A轉(zhuǎn)換的輸出也保持恒定。在雙緩沖工作方式

52、下，利用輸入寄存器暫存數(shù)據(jù)，給使用帶來方便，可以實(shí)現(xiàn)多路數(shù)字量的同步轉(zhuǎn)換輸出。</p><p>　　單緩沖工作方式是指只有一個(gè)寄存器受到控制。這時(shí)將另一個(gè)寄存器的有關(guān)控制信號(hào)預(yù)先設(shè)置成有效，使之開通；或者將兩個(gè)寄存器的控制信號(hào)連在一起，兩個(gè)寄存器作為一個(gè)來使用。</p><p>　　直通工作方式是指兩個(gè)寄存器的有關(guān)控制信號(hào)都預(yù)先置為有效，兩個(gè)寄存器都開通。只要數(shù)字量送到數(shù)據(jù)輸入端，就立即進(jìn)

53、入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種方式應(yīng)用較少。</p><p>　　圖2.4 具有三相輸出的D/A轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖2.4中，三片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作于雙緩沖方式，能實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。第一，CPU分時(shí)向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。第二，CPU對(duì)所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)生控制信號(hào)，使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。三

54、片0832的數(shù)據(jù)線都連到AT89C51的P0口；ILE、Vcc接+5V；1和2相連后由AT89C51的控制；分別接低位地址P2.0、P2.1和P2.2，這樣三片0832的輸入寄存器具有不同的地址，以便在CPU控制下同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和輸出。</p><p>　　三、電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出</p><p>　　DAC0832以電流形式輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，得到電壓形式需外加I/V轉(zhuǎn)換電路，這里常采用

55、運(yùn)算放大器。</p><p>　　圖2.5為雙極性輸出</p><p>　　圖2.5 DAC0832雙極性電壓輸出電路</p><p>　　通過調(diào)整運(yùn)算放大器的調(diào)整電位器，可以對(duì)D/A芯片進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償。通過調(diào)節(jié)外接于反饋回路的電位器RP1，可以調(diào)整滿量程。</p><p>　　對(duì)于雙極性輸出電路，輸出電壓的表達(dá)式為：</p>

56、<p>　　VOUT1= （D-128）*VREF /128 </p><p>　　若VREF=+5V，當(dāng)D=0時(shí)，VOUT1=0，VOUT1=－5V；當(dāng)D=128（80H）時(shí)，VOUT1=－2.5V，VOUT=0；當(dāng)D=255（FFH）時(shí)，VOUT1=－4.98V，VOUT=4.96V。這一轉(zhuǎn)換關(guān)系由表2.2所式。</p><p>　　表2.2 雙極性D/A轉(zhuǎn)換關(guān)系&

57、lt;/p><p>　　2.4 A/D接口的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，能夠顯示出三相信號(hào)的幅度，采用A/D轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，這樣才能使單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行采集、分析、計(jì)算，從而顯示出幅度。因考慮到A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換精度、量化誤差以及轉(zhuǎn)換時(shí)間等性能參數(shù)，選用ADC0809作為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器件。</p><p>　　一、ADC080

58、9的結(jié)構(gòu)和引腳</p><p>　　ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。</p><p>　　ADC0809由三部分組成：8路模擬量選通開關(guān)、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。封裝為28

59、腳雙列直插式。功率損耗為10mW。邏輯輸入與電平兼容。</p><p>　　ADC0809允許8路模擬信號(hào)輸入，由8路模擬開關(guān)選通其中一路信號(hào)，模擬開關(guān)受通道鎖存器，經(jīng)譯碼后使8路模擬開關(guān)選通某一路信號(hào)。</p><p>　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，8位A/D轉(zhuǎn)換器為逐次逼近式，由256R電阻分壓器、樹狀模擬開關(guān)（這兩部分組成一個(gè)D/A變換器）、電壓比較器、逐

60、次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。其基本工作原理是采用對(duì)分搜索方法逐次比較，找出最逼近于輸入模擬量的數(shù)字量。電阻分壓器需外接正負(fù)基準(zhǔn)電源VREF（+）和VREF（-）。CLOCK端外接時(shí)鐘信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)由START信號(hào)控制。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)控制電路將數(shù)字量送入三態(tài)輸出鎖存器鎖存，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC。</p><p>　　三態(tài)門輸出鎖存器用來保存A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，當(dāng)輸出允許信號(hào)OE有效時(shí)，打開三態(tài)門，輸

61、出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。因輸出有三態(tài)門，便于與微機(jī)總線連接。</p><p>　　ADC0809各引腳功能說明如下：</p><p>　　IN0-IN7：8路模擬輸入端。</p><p>　　ALE：地址鎖存器允許信號(hào)輸入端。當(dāng)它為高電平時(shí)，地址信號(hào)進(jìn)入地址鎖存器中。</p><p>　　CLOCK：外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率典型值為640kHz，允

62、許范圍為10-1280kHz。時(shí)鐘頻率降低時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換速度也降低。</p><p>　　START：A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。有效信號(hào)為一正脈沖。在脈沖上升沿，A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部寄存器均被清零，在其下降沿開始A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在START信號(hào)上升沿之后的0-2us+8個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間內(nèi)，EOC變?yōu)榈碗娖健．?dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC立即輸出一正階躍信號(hào)，

63、可用來作為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的查詢信號(hào)或中斷請(qǐng)求信號(hào)。</p><p>　　OE：輸出允許信號(hào)。當(dāng)OE輸入高電平信號(hào)時(shí)，三態(tài)輸出鎖存器將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。</p><p>　　D0-D7：數(shù)字量輸出端。D0為最低有效位（LSB），D7為最高有效位（MSB）。</p><p>　　REF（+）、REF（-）：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端?；鶞?zhǔn)電壓的中心值（VREF（+）+VREF

64、（-））/2應(yīng)接近于VCC/2，其偏差值不應(yīng)超過±0.1V。正負(fù)基準(zhǔn)電壓的典型值分別為+5V和0V。</p><p>　　VCC、GND：電源電壓輸入端。</p><p><b>　　DGND：數(shù)字地。</b></p><p><b>　　AGND：模擬地。</b></p><p>　　圖

65、2.6 ADC0809引腳圖</p><p>　　二、ADC0809與MCS-51接口的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、輸出線的連接。ADC0809的輸出部分有三態(tài)鎖存器，因此其輸出數(shù)據(jù)線能直接與AT89C51的數(shù)據(jù)線相連。</p><p>　　2、控制信號(hào)的連接。圖8中將A/D轉(zhuǎn)換器作為AT89C51的一個(gè)擴(kuò)展I/O口，用高位地址線P2.3選通芯片。模擬輸入通道地

66、址的譯碼輸入信號(hào)A 、B、 C ，由低位地址線P0.0~P0.2經(jīng)過鎖存器提供。</p><p>　　啟動(dòng)信號(hào)START由結(jié)合P2.3提供。ALE直接與START相連。當(dāng)AT89C51執(zhí)行外部RAM寫操作時(shí)，就能啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC經(jīng)過非門接到AT89C51的INT1，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC變高時(shí)，用來申請(qǐng)中斷。也可以采用查詢EOC或程序延時(shí)方法等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。輸出允許信號(hào)OE由P2.3結(jié)合RD提供，

67、當(dāng)AT89C51執(zhí)行外部RAM讀操作時(shí)，就能讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　3、時(shí)鐘和基準(zhǔn)電源的連接。圖8中，A/D的時(shí)鐘信號(hào)借用AT89C51的ALE。當(dāng)MCS-51不執(zhí)行外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀/寫操作時(shí)，ALE的頻率為單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6。當(dāng)單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6MHZ時(shí), ALE的頻率為1MHZ，，這對(duì)ADC0809是允許的。如果外部時(shí)鐘頻率太高，可以進(jìn)行分頻處理。</p><p&g

68、t;　　基準(zhǔn)電壓接到+5V電源，A/D轉(zhuǎn)換的精度直接受到電源電壓變動(dòng)的影響。當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)將基準(zhǔn)電壓接到高精度穩(wěn)壓電源上。</p><p>　　圖2.7 A/D轉(zhuǎn)換實(shí)際線路圖</p><p>　　圖2.8 ADC0809轉(zhuǎn)換接口電路</p><p>　　2.5 鍵盤及其接口的設(shè)計(jì)</p><p>　　在系統(tǒng)運(yùn)行中，為了輸入數(shù)據(jù)、查

69、詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要設(shè)置鍵盤。 由于系統(tǒng)的功能要求可知，為了設(shè)定三相信號(hào)的頻率、相位以及顯示幅度，現(xiàn)在設(shè)計(jì)鍵盤中有4個(gè)命令鍵，即：</p><p>　　1、“＋”鍵：完成頻率、相位的遞增。</p><p>　　2、“－”鍵：完成頻率、相位的遞減。</p><p>　　3、選擇鍵“1”，包括：</p><p>　　（1）頻率鍵：設(shè)定及顯

70、示頻率。</p><p>　?。?）相位鍵：設(shè)定及顯示相位。</p><p>　?。?）幅度鍵：顯示信號(hào)的幅度。</p><p>　　4、選擇鍵“2”，包括：</p><p>　?。?）鋸齒波鍵：顯示鋸齒波。</p><p>　?。?）三角波鍵：顯示三角波。</p><p>　　（3）方波鍵：顯

71、示方波。</p><p>　　為了使程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，現(xiàn)采用獨(dú)立式鍵盤的結(jié)構(gòu)。每個(gè)按鍵的電路是獨(dú)立的，都有單獨(dú)一根數(shù)據(jù)線輸出鍵的通斷狀態(tài)。CPU通過檢測(cè)各數(shù)據(jù)線的狀態(tài)，就能知道有無鍵閉合以及哪個(gè)鍵閉合。采用P1.0~P1.3口直接作為鍵盤接口。見圖2.9：</p><p>　　圖2.9 獨(dú)立式鍵盤的接口電路</p><p>　　2.6 時(shí)鐘及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)<

72、/p><p><b>　　一、時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1為該放大器的輸入端，XTAL2為該放大器的輸出端。其頻率范圍為1.2MHZ~12MHZ。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生?，F(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)鐘利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生，在XTAL1、XTAL

73、2引腳上外接定時(shí)反饋電路，內(nèi)部振蕩器便自激起振。定時(shí)反饋電路是采用12M晶振和30pf的電容組成的并聯(lián)回路。</p><p><b>　　二、復(fù)位電路</b></p><p>　　對(duì)于MCS-51單片機(jī)，無論是HMOS型或CHMOS型，在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。</p>&l

74、t;p>　　圖2.10 晶振電路</p><p>　　MCS-51單片機(jī)中RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，它的輸入線內(nèi)部沒有整型電路，0.4V以下作為“0”，2.5V以上作為“1”，在0.45~2.5間是個(gè)不確定的狀態(tài)，電源上電到穩(wěn)定輸出有一個(gè)時(shí)間，一般為幾十個(gè)毫秒，因此可能使CPU不能可靠地復(fù)位。復(fù)位的實(shí)現(xiàn)通?？梢圆捎瞄_機(jī)上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位兩種方式?，F(xiàn)采用如圖2.11的電路：</p>&

75、lt;p>　　圖2.11 外部手動(dòng)復(fù)位</p><p>　　復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及PSEN信號(hào)，復(fù)位后內(nèi)部各寄存器狀態(tài)如下：</p><p><b>　　寄存器內(nèi)容</b></p><p><b>　　PC0000H</b></p><p><b>　　ACC00H</

76、b></p><p><b>　　B00H</b></p><p><b>　　PSW00H</b></p><p><b>　　SP07H</b></p><p>　　DPTR0000H</p><p>　　P0~P30FFH</

77、p><p>　　IP**000000B</p><p>　　IE0*000000B</p><p><b>　　TMOD00H</b></p><p><b>　　TCON00H</b></p><p><b>　　T2CON00H</b><

78、/p><p><b>　　TH000H</b></p><p><b>　　TL000H</b></p><p><b>　　TH100H</b></p><p><b>　　TL100H</b></p><p><b&g

79、t;　　TH200H</b></p><p><b>　　TL200H</b></p><p>　　RCAP2H00H</p><p>　　RCAP2L00H</p><p><b>　　SCON00H</b></p><p><b>　　SB

80、UF不確定</b></p><p>　　PCON0***0000B</p><p>　　2.7 顯示器接口的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于在系統(tǒng)運(yùn)行中需要將三相信號(hào)的頻率、相位及幅度顯示出來，而需要顯示的內(nèi)容只是數(shù)碼和某些字符，所以可以采用LED作為應(yīng)用系統(tǒng)的顯示輸出設(shè)備。</p><p><b>　　一、結(jié)構(gòu)和顯

81、示原理</b></p><p>　　LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。LED顯示器是發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，圖2.12為一位LED顯示器的外形和引腳圖。</p><p>　　圖2.12 LED顯示器的外形和引腳圖</p><p>　　其中七只發(fā)

82、光二級(jí)管（a~g七段）構(gòu)成字形“8”，另外還有一只發(fā)光二級(jí)管dp作為小數(shù)點(diǎn)。因此這種LED顯示器稱為七段數(shù)碼管顯示器或八段數(shù)碼管顯示器。</p><p>　　當(dāng)顯示器的某一段發(fā)光二級(jí)管通電時(shí)，該段發(fā)光。人為控制某幾段發(fā)光二級(jí)管通電，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。例如，使b、c、f、g這4段發(fā)光二級(jí)管通電，顯示出數(shù)碼“4”；使a、b、e、f、g這5段發(fā)光二極管通電，則顯示字符“P”。</p><p&

83、gt;　　LED顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。在共陰極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并且將此公共點(diǎn)接地。某一段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，該段發(fā)光。在共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起，并將此公共點(diǎn)接+5V。當(dāng)某一段發(fā)光二極管的陰極為低點(diǎn)平時(shí)，該段發(fā)光。</p><p><b>　　二、字段碼</b></p><p>　　當(dāng)LED顯示器與微機(jī)連接時(shí)，

84、一般是將LED各發(fā)光二極管的引腳a、b、…、g、dp順序接到微機(jī)的一個(gè)并行I/O口D0、D1、…、D6、D7。當(dāng)從這個(gè)I/O口輸出某個(gè)特定的數(shù)據(jù)時(shí)，就能使LED顯示器顯示出某個(gè)字符。例如要使共陰極LED顯示字符“0”，則要求a、b、c、d、e、f各引腳為高電平，g和dp為低電平，I/O口線輸出的8位數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　D7D6D5D4D3D2D1D0</p><p&g

85、t;　　dpgfedcba</p><p>　　001111113FH</p><p>　　3FH稱為共陰極LED顯示字符“0”的字段碼。不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱為七段碼，包括小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱為八段碼。</p><p>　　表2.3 LED顯示器的字段碼（七段碼）</p><p>　　表2.3所示為共陰極LED和共

86、陽(yáng)極LED顯示不同字符的字段碼，此表為七段碼。共陰極LED和共陽(yáng)極LED的字段碼互為補(bǔ)碼。</p><p>　　三、N位LED顯示器</p><p>　　實(shí)際上使用的LED顯示器通常由多位LED顯示器組成，多位LED的控制包括字段控制（顯示什么字符）和字位控制（哪一位或哪幾位亮）。N位LED顯示器包括8×N根字段控制線和N根字位控制線。</p><p>　

87、　由LED顯示原理可知，要使N位LED顯示器的某一位顯示出某個(gè)字符，必須要將此字符轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字段碼，同時(shí)進(jìn)行字位的選擇和控制，這些是通過一定的接口來實(shí)現(xiàn)。N位LED顯示器的接口形式與字段、字位控制線的譯碼以及LED顯示方式有關(guān)。字段、字位控制線的譯碼方式分為軟件編譯和硬件編譯兩種，LED顯示方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示之分。</p><p>　　根據(jù)技術(shù)指標(biāo)可知，顯示數(shù)值的最高為9.99V，加上一位功能位，故采用

88、4位LED顯示器，便可滿足要求。</p><p>　　圖2.13 4位LCD顯示器</p><p>　　2.8 可靠性和抗干擾措施</p><p>　　在工業(yè)控制、智能儀表中普遍采用了單片機(jī)，單片機(jī)抗干擾措施提到重要議事日程上來。單片機(jī)抗干擾措施不解決，其它工作也是白費(fèi)。影響單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素主要來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、

89、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素，常會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常。要解決單片機(jī)干擾問題，必須先找出干擾源，然后采用單片機(jī)軟、硬件技術(shù)來解決。</p><p>　　形成干擾的基本要素有三個(gè)：</p><p>　　1、干擾源。指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。</p><p>　　2、傳播

90、路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。</p><p>　　3、敏感器件。指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，弱信號(hào)放大器等。</p><p>　　干擾的分類多種多樣，按產(chǎn)生原因可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲；按傳導(dǎo)方式可分為共模噪聲和串模噪聲；按波形可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等。&l

91、t;/p><p>　　干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道才對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。干擾的耦合方式可分為直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合和漏電耦合。</p><p>　　為了減少系統(tǒng)硬件電路的錯(cuò)誤及故障，保證系統(tǒng)能夠可靠地工作，特采用了以下的可靠性及抗干擾性措施：</p><p>　　硬件抗干擾措施：1.交流程穩(wěn)壓、2.交流端用電感電容濾波、3.變壓器雙

92、隔離措施、4.次級(jí)加低通濾波器、5.采用集成式直流穩(wěn)壓電源、6.I/O口光電、磁電、繼電器隔離、7.通訊線用雙絞線、8.防雷電用光纖隔離最為有效、9.A/D轉(zhuǎn)換,用隔離放大器或采用現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換、10.外殼接大地、11.加復(fù)位電壓檢測(cè)電路、12.印制板工藝抗干擾。</p><p>　　軟件抗干擾措施: 1.多用查詢代替中斷,把中斷源減到最少、2.A/D轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波、3.MCS-51單片機(jī)空單元寫上00H,最后放跳轉(zhuǎn)

93、指令到ORG 0000H、4.多次重復(fù)輸出,輸出信號(hào)保持在RAM中、5.開機(jī)自檢、自診斷,RAM中重要內(nèi)容要分區(qū)存放,經(jīng)常進(jìn)行比較檢查,機(jī)器不能帶病工作、6.表格參數(shù)放在EPROM中,檢驗(yàn)和存于最后單元,防止EPROM內(nèi)容被修改、7.開關(guān)信號(hào)延時(shí)去抖動(dòng)、8.I/O口正確操作,必須檢查口執(zhí)行命令情況、9.通訊應(yīng)加奇偶校驗(yàn)或查詢、表決、比較等措施,防止通訊出錯(cuò)。</p><p><b>　　具體的措施有：&

94、lt;/b></p><p>　　1、盡量多加濾波電容</p><p>　　由于TTL器件的高速切換，將會(huì)產(chǎn)生電流跳變，其幅度為4~5mV，該電流在公共走線上的壓降會(huì)引起噪聲干擾，故在每個(gè)芯片的電源輸入端并接1個(gè)0.1uf的電容作為高頻濾波，而且在電源輸出端并接1個(gè)47uf的電容作為低頻濾波。</p><p>　　2、保證電源電壓Vcc=5V</p>

95、;<p>　　由于AT89C51、ADC0809、DAC0832及運(yùn)放只允許在+5V上下10%范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍可能會(huì)損壞元器件或使邏輯混亂，故采用穩(wěn)壓為+5V的電源。</p><p>　　3、設(shè)計(jì)性能良好的布局</p><p>　　元器件和連線要排列整齊，按電路順序排列，輸入與輸出遠(yuǎn)離，導(dǎo)線不要并行，防止寄生藕合引起電路自激。元器件插腳和連線要盡量短而直，防止分布參數(shù)影響

96、電路性能。</p><p><b>　　4、合理安排電源線</b></p><p>　　由于電路中存在±5V、±12V電源，故將數(shù)字電路、模擬電路分開布局，減少相關(guān)之間的影響，而且模地、數(shù)地、電源地分開走線，在一點(diǎn)上可靠連接。</p><p><b>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)</b></p>

97、<p>　　為了使系統(tǒng)能夠按照要求產(chǎn)生三相頻率、相位可調(diào)的正弦波信號(hào)，現(xiàn)采用順序程序設(shè)計(jì)方法，將軟件劃分為運(yùn)行狀態(tài)主程序、鍵盤顯示管理程序及定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序三個(gè)主模塊。其中包括二—十進(jìn)制BCD碼變換、標(biāo)度變換等幾個(gè)程序。</p><p>　　為了使軟件設(shè)計(jì)編程序時(shí)方便靈活，特將內(nèi)部RAM分配如下：</p><p>　　00~07H：工作寄存器</p><

98、;p><b>　　70H：頻率寄存器</b></p><p><b>　　71H：相位寄存器</b></p><p>　　72H：BCD碼變換緩沖器</p><p>　　74H、75H、76H：A、B、C三相信號(hào)計(jì)數(shù)器</p><p>　　79~7CH：顯示緩沖器</p><

99、;p>　　3.1 運(yùn)行狀態(tài)主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　運(yùn)行狀態(tài)主程序框圖：</p><p>　　圖3.1 運(yùn)行狀態(tài)主程序框圖</p><p>　　3.2 鍵輸入處理程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　實(shí)際電路中現(xiàn)按鍵設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　1、K0 設(shè)定為“+”鍵：完成頻率、相位的遞增</p&

100、gt;<p>　　2、K1設(shè)定為 “-”鍵：完成頻率、相位的遞減</p><p>　　3、K2選擇鍵包括：</p><p>　　KK2頻率鍵：設(shè)定及顯示頻率</p><p>　　KK3相位鍵：設(shè)定及顯示相位</p><p>　　KK4幅度鍵：顯示信號(hào)的幅度</p><p>　　4、K3選擇鍵包括：<

101、/p><p><b>　　KK5鋸齒波鍵 </b></p><p><b>　　KK6三角波鍵 </b></p><p><b>　　KK7方波鍵</b></p><p>　　鍵輸入處理程序的功能有以下四個(gè)方面：</p><p>　　1、判別鍵盤有無鍵閉合&

102、lt;/p><p>　　首先，向掃描口P1.0~P1.3輸出全“1”，接下來讀P1口的狀態(tài)，若P1口為全“1”，則鍵盤上沒有鍵閉合；若P1口不為全“1”，則有鍵閉合。</p><p>　　2、采用軟件延時(shí)方法，去除鍵的機(jī)械抖動(dòng)</p><p>　　由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，觸點(diǎn)在閉合和斷開瞬間的接觸情況不穩(wěn)定，造成了電壓信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象。鍵的抖動(dòng)時(shí)間一般為5~10ms。這種

103、現(xiàn)象可能會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，因此必須設(shè)法消除按鍵通斷是的抖動(dòng)現(xiàn)象。</p><p>　　判別鍵盤有鍵閉合后，延遲一段時(shí)間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則，認(rèn)為是鍵的機(jī)械抖動(dòng)。</p><p>　　3、判別閉合鍵的鍵號(hào)</p><p>　　將P1口的狀態(tài)讀到累加器Acc，依次判別Acc.0~Acc.4的值是否

104、為0。</p><p>　　Acc.0--K0 Acc.1—K1 Acc.2—K2 Acc.3—K3</p><p>　　4、根據(jù)鍵值，轉(zhuǎn)向不同的功能程序</p><p>　　采用散轉(zhuǎn)程序編程。散轉(zhuǎn)程序是一種多分支結(jié)構(gòu)程序。根據(jù)輸入條件或運(yùn)算結(jié)果來確定轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序。指令系統(tǒng)中有一條轉(zhuǎn)移指令JMP @A+DPTR，利用它可以方便地編制散轉(zhuǎn)程序。<

105、;/p><p><b>　　鍵流程圖如下：</b></p><p><b>　　圖3.2 鍵流程圖</b></p><p>　　1、“遞增”鍵程序處理框圖如下：</p><p>　　圖3.3 “遞增”鍵程序處理框圖</p><p>　　2、“遞減”鍵處理程序框圖如下：</p

106、><p>　　圖3.4 “遞減”鍵處理程序框圖</p><p>　　3、“頻率”鍵處理框圖如下：</p><p>　　圖3.5 “頻率”鍵處理框圖</p><p>　　4、“相位”鍵處理程序框圖如下：</p><p>　　圖3.6 “相位”鍵處理程序框圖</p><p>　　5、“幅度”鍵處理框圖如

107、下：</p><p>　　圖3.7 “幅度”鍵處理框圖</p><p>　　6、“鋸齒波”鍵處理框圖如下：</p><p>　　圖3.8 “鋸齒波”鍵處理框圖</p><p>　　7、“方波”鍵處理框圖如下：</p><p>　　圖3.9 “方波”鍵處理框圖</p><p>　　8、“三角波”鍵

108、處理程序框圖如下：</p><p>　　圖3.10 “三角波”鍵處理程序框圖</p><p>　　3.3 定時(shí)器中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　在定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序中，利用定時(shí)器方式0產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)時(shí)間來控制從存儲(chǔ)器中讀波形編碼的時(shí)間。在一定的分割點(diǎn)下，不同的采樣時(shí)間，將會(huì)使波形的頻率產(chǎn)生變化。當(dāng)不同的頻率輸入時(shí)，首先查表求出并轉(zhuǎn)換定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)，存入

109、固定的RAM單元，一旦轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，該時(shí)間常數(shù)被讀出，對(duì)定時(shí)器賦值，從而實(shí)現(xiàn)每隔一定的時(shí)間就可以從正弦數(shù)據(jù)表中出一個(gè)波形編碼送到DAC0832進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生正弦波形。用三個(gè)指針SINA、SINB、SINC代表A、B、C三相的計(jì)數(shù)指針進(jìn)行查表求出數(shù)據(jù)。</p><p>　　中斷服務(wù)程序框圖如下：</p><p>　　圖3.11 中斷服務(wù)程序框圖</p><p>

110、;　　3.4 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制BCD碼的設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)整數(shù)的二進(jìn)制表達(dá)式為：</p><p><b>　　可改寫為：</b></p><p>　　初值：B=0，I=M-1；</p><p><b>　　B=B×2+B</b></p><p>

111、<b>　　I=I+1</b></p><p>　　結(jié)束條件：I＜ 0；</p><p>　　由此可見，只要分別對(duì)部分和按十進(jìn)制運(yùn)算方法進(jìn)行乘2和加Bi的運(yùn)算，就可以得到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換結(jié)果。最后將壓縮的十進(jìn)制BCD碼轉(zhuǎn)換為非壓縮的十進(jìn)制BCD碼，并存入顯示緩沖器。</p><p><b>　　程序框圖如下所示：</b><

112、;/p><p>　　圖3.12 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制BCD碼程序框圖</p><p>　　3.5 定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　單片機(jī)89C51在定時(shí)方式中，以振蕩器輸出時(shí)鐘的十二分頻信號(hào)做為計(jì)數(shù)信號(hào)，就是每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加“1”，系統(tǒng)電路采用12MHz晶振，則定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率為1MHz，計(jì)數(shù)的脈沖周期為2us。</p>&l

113、t;p>　　定時(shí)器T0采用方式1工作，計(jì)數(shù)初值為a，則T0從初值a加“1”計(jì)數(shù)到益出的時(shí)間為：t = 1×（65536 - a）us，現(xiàn)將一個(gè)正波周期劃分為90個(gè)點(diǎn)，即t=1/90=11111。故定時(shí)器T0初值a為：</p><p>　　a = 65536 - 11111/f f ：頻率</p><p>　　表3.1 定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)

114、系</p><p>　　3.6 正弦函數(shù)表的生成方法</p><p>　　由于DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器的UREF（+）采用+5V電壓，故有：</p><p>　　F=（5+5×SINX）×256／10 0≤ X＜360</p><p>　　表3.2 正弦函數(shù)表的生成方法</p><p>

115、;　　3.7 顯示程序的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　顯示程序框圖如下：</b></p><p>　　圖3.13 顯示程序框圖</p><p>　　第4章 硬件電路的組裝及調(diào)試</p><p><b>　　4.1 組裝</b></p><p><b>　　

116、一、準(zhǔn)備工作</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)器材：</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)一塊</p><p>　　用來D/A轉(zhuǎn)換的0832芯片×3</p><p>　　用以A/D轉(zhuǎn)換的0809芯片×1</p><p>　　雙運(yùn)放芯片LM324&

117、#215;2</p><p>　　與門芯片74LS02，或門芯片74LS14</p><p>　　74LS373鎖存器×2</p><p><b>　　75452×2</b></p><p>　　晶振以及LCD顯示器，電阻電容若干</p><p><b>　　+5V電

118、源</b></p><p>　　AEDK5196仿真器</p><p><b>　　二、組裝</b></p><p><b>　　工作步驟：</b></p><p>　　1、按照硬件原理圖將所需的芯片合理排列，并用電烙鐵及焊錫絲焊接好。</p><p>　　2、連