大功率脉冲发生器设计.doc

本科毕业论文（设计）论文题目：大功率脉冲发生器 学生姓名：所在院系： 机电学院所学专业： 电气工程及其自动化导师姓名： 完成时间：29 摘 要传统的金属热处理将金属器件放到一定的介质中加热到适宜的温度。热处理不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微结构，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。而本设计是在此基础上，利用电功率脉冲来加速其内部显微结构的变化，达到快速热处理的目的。实施方法就是通过函数发生器产生波形，将信号波送入功率放大器中进行放大，产生大功率脉冲，利用大功率脉冲对金属内部显微结构进行作用。在对输出波形的频率显示上，采用89c51为核心，通过译码器和移位寄存器同单片机的相互连接，最后经数码管显示。关键词：icl8038，单片机，功率放大器，译码器，移位寄存器 powerpulserabstracttraditional metal treatment of metal device will be heated in the medium to the appropriate temperature.and the design is based on this, then use the electrical energy to get a auxiliary heating.the manner of execution is it will generate a wave through the function generator,send the signal wave into power amplifier where the wave will be gotten power amplification.then the high power pulse can be generated to heat metal.when talking about the display frequency of output waveform,we use 89c51 of mcu as the core,get the connection among the decoder,shift register and mcu and display the frenquency through the digitron.key words：icl8038,mcu,power amplifier,decoder,shift register目 录1 绪论11.1 设计意义11.2 设计中需要重点解决的问题22 设计分析与方案的确定22.1 设计方案22.2 方案对比及确定23 主要电路部分介绍33.1 单片函数发生器icl803833.1.1 icl8038简介及管脚分布33.1.2 icl8038典型应用电路43.2 功率放大电路53.2.1功放电路介绍53.2.2功放电路方案比较及确定53.2.3甲乙类互补对称功率放大64 波形频率显示及数字频率计84.1 频率计简介84.2 测频设计原理84.3 所用芯片介绍84.3.1 89c51芯片介绍84.3.2 74ls164104.3.3 74ls145114.4 频率计电路124.4.1 单片机与74芯片连接方法124.4.2 显示译码单元124.4.3 数字显示单元124.4.4 硬件设计134.4.5 软件设计134.5测量结果及误差分析144.5.1 测量结果144.5.2 误差分析145 电源模块155.1 整流滤波电路155.2 78系列三端稳压器155.3 供电电源电路166结束语16致谢17参考文献18附图：19 1 绪论1.1 设计意义 金属热处理是制造机械中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的细小结构，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺。热处理可以大幅度地改善金属材料的工艺性能和使用性能。加热温度是热处理工艺的重要参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理目的不同而异，但一般都是加热到某特性转变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一段时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在商代，就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物。公元前770前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而发生变化。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的(公元前206公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。18501880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。18891890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使其得到更大发展。一个显著的进展是19011925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 本设计主要是对金属在采用传统的热处理基础上，利用脉冲辅助加速其内部显微组织的改变。传统的金属热处理主要是进行物理方面的热处理，即将金属器件直接放到加热炉中通过高温来改变金属器件的内部显微结构。而本次设计是在传统热处理的基础上利用电气方面产生的大功率脉冲作为辅助热处理设备，也就是通过产生大的功率脉冲加至金属器件上进行电气热处理。1.2 设计中需要重点解决的问题本设计应当着重解决的问题有：（1）怎样能输出不失真的函数波形（2）如何将函数波形进行一次放大后接至功率放大电路（3）函数发生器频率和波形显示问题（4）如何提高功率值的问题2 设计分析与方案的确定2.1 设计方案 方案一，电流法。采用集成函数发生器icl8038产生正弦波、三角波和方波，且输出频率从20-50hz任意可调；然后将输出接至功率放大电路进行功率放大，产生大功率，最后将金属器件接入电路形成闭合回路，达到改变金属器件内部显微结构的目的。 方案二，电压法。采用集成函数发生器icl8038产生正弦波、三角波和方波，且输出频率从20-50hz任意可调；然后将输出接至功率放大电路进行功率放大，产生大功率，然后引出两根线分别接至两块金属板，将金属器件放在两块金属板之间，利用电场对金属器件内部显微结构进行改变。2.2 方案对比及确定 由于金属器件是良导体，其电阻阻值很小。在采用电流方案时，在由功率放大直接接至金属导体时，会产生很大的电流，继而会产生很大的功率。这样的功率是很大的，一般的功放达不到这种功率。但是如果采用甲乙类功率放大，可以用多次放大来提升功率。而如果产用电压方案时，可以避免产生大电流，直接将引线与两块隔开的金属板接触，将金属器件放在两板之间，利用电场作用来改变金属器件内部结构。本设计采用第一种方案即电流方案。总体设计框图如图1所示。函数发生模块功率放大模块单片机控制频率显示模块热处理金属器件图1 总体结构框图3 主要电路部分介绍3.1 单片函数发生器icl80383.1.1 icl8038简介及管脚分布 icl8038是可同时输出三角波、方波和正弦波的单片集成压控波形发生器，内部方框图如图2所示。它由两个电流源、两个电压比较器、一个触发器、一个方波输出缓冲器（缓冲ii）、一个三角波输出缓冲器（缓冲i）和一个正弦波变换电路组成。在8038中，开关k1用内部触发器控制，用于切换电流，向定式电容ct充电，此电流为恒流源。 图2 icl8038内部原理框图在k1为关时，恒流源i1向电容注入电流i1,电容电压随充电时间直线增加；当电容两端电压达到电源电压的2/3时，比较器1置位触发器使k1变为开，电容ct上的电荷经恒流源i2被恒值释放，此时电容上的电压直线下降，当达到电源电压的1/3时，比较器2置位触发器使k1为关，电路又回到初态，反复进行上述动作就可以得到振幅为1/3电源电压的三角波。同理，通过触发器翻转也可以得到方波。icl8038的管脚排列如下图图3所示：图3 icl芯片管脚排列3.1.2 icl8038典型应用电路图4为icl8038的典型应用电路，该电路可产生10hz-100khz可变频率的方波、三角波、正弦波三种标准的常用波形，8038用外接的rc网络就可以实现频率的选择，频率与工作电源的电压无关，而决定于芯片管脚8的偏压及r1、r2和ct的参数。下图中电阻r1决定恒流电流i1,电阻r2决定恒流电流i2。 图4 icl8038应用电路图中的各种电位器的作用说明如下：vr1为输出波形最小频率设置电位器，vr2为频率调节电位器，vr3为输出波形最大频率设置电位器，vr4为对称度调节电位器，vr5、vr6为正弦波的幅值调节电位器，vr7为输出波形的电平调节电位器；8脚端与电源正极并接一只小电容c6，用来消除电路产生的噪声，从而保证输出波形质量。s1为频率范围调节转换开关，将电路输出的波形的频率分为四档，以提高输出波形频率的精度。s2为输出波形选择开关：接“1”为方波，接“2”为三角波，接“3”为正弦波，通过s1可选择一种需要的波形送入高速放大器ic2(lf356)进行放大后输出。3.2 功率放大电路3.2.1 功放电路介绍功率放大电路主要要求获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率。在大信号下工作，只能用图解法进行分析，而不能用微变等效电路法。它所存在的问题有：1） 要求输出功率尽可能大 为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此器件往往在接近极限运用状态下工作。 2） 效率更高 由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。3） 非线性失真要小 功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使得输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。 4） 功率器件的散热问题 在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热成为一个重要的问题。 3.2.2功放电路方案比较及确定功率放大电路根据放大器中三极管静态工作点设置的不同主要分为甲类放大、乙类放大和甲乙类放大。方案1甲类放大：在电压放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件。甲类放大器的工作点设置在放大区的中间，处于线性放大状态。这种电路的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态，输出信号失真较小；缺点是三极管有较大的静态电流icq，静态功耗较大，电路能量转换效率低，最高只能达到50%。方案2乙类放大：在电压放大电路中，输入信号在半个周期内有电流流过放大器件。乙类放大器的工作点设置在截止区，这时，由于三极管的静态电流icq=0，所以能量转换效率高；缺点是只能对半个周期的输入信号进行放大，非线性失真大。现在要想使得输出波形都能加到负载上，必须有乙类双电源互补对称功率放大电路，其图如图5所示。两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，rl为负载。当信号处于正半周时，t2截止，t1承担放大任务；当信号处于负半周时，t1截止，由t2承担放大任务。但是，由于没有施加偏执电压，静态工作点设置在零点，ubeq=0，ibq=0，icq=0，三极管工作在截止区。由于三极管存在死区电压，当输入信号小于死区电压时，三极管t1和t2仍然不导通，输出电压uo=0，这样在输入信号正、负半周的交界处，无输出信号，使输出波形失真，产生交越失真。图5 乙类双电源互补对称功率放大电路为了解决交越失真，可给三极管加适当的基极偏执电压，使之工作在甲乙类工作状态。方案3 甲乙类放大:甲乙类放大电路的工作点设在放大区但是靠近截止区，即三极管处于微导通状态，这样可以有效地克服乙类放大电路的失真问题；静态功耗较低，且能量转换效率较高。下图图6是q点对功率放大电路工作状态的影响：图6 q点对功放影响基于以上的比较选择，甲乙类功率放大比较合适。因为它可以有效克服乙类放大电路的失真问题，同时能量转换的效率也较高。3.2.3甲乙类互补对称功率放大利用图7所示的偏置电路是克服交越失真的一种方法。有图可见，t11组成前置放大级，t1和t2、t3和t4、t5和t6、t7和t8等每一组组成互补输出级。静态时，在d1、d2上产生的压降为t1、t2、t3、t4等提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。由于电路对称，静态时ic1=ic2，ic3=ic4，ic5=ic6，ic7=ic8等，il=0，vo=0。而有信号时，由于电路工作在甲乙类，即使vi很小（d1、d2的交流电阻也小），基本上可线性地进行放大。 图7 甲乙类功率放大 上述偏置方法的缺点是，其偏置电压不易调整。而在图8中，为了更好的得到放大的功率放大，在前段装设了差动输入级电路，由两个完全对称的单管放大器组合而成。该差动电路因能有效地抑制输出端的零点漂移而成为功率放大电路的输入门户。从前级送来信号的输入插座找起，通过一个电容和电阻所连接的三极管就是差动输入级，相邻的同型号管子就是差动电路的另一半。有的设计为了克服电源波动对电路的影响，会在差分放大器的发射极增加恒流源。有的在集电极增加镜流源，以保证差动两管静态电流的一致性。 图8 甲乙类功率放大流入t12的基极电流远小于流过r1、r2的电流，则由图可求出vce12=vbe12（r1+r2）/r2,因此，利用t12管的vbe12基本为一固定值（硅管约为0.6-0.7v），只要适当调节r1、r2的比值，就可以改变t1、t2、t3、t4等的偏压值。所以我们选择图8电路做为功率放大电路。4 波形频率显示及数字频率计 4.1 频率计简介在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。测量频率的方法有多种，其中电子计数测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。该频率计采用计数的方法，以单片机为核心控制，充分利用其软硬件资源，设计并制作了频率计的计数、显示部分。4.2 测频设计原理频率计设计原理方框图如图9所示。被测输入信号通过脉冲形成电路进行放脉冲形成电路单片机led显示电路输入图9 频率计原理方框图大与整形（可由放大器和门电路组成），然后送到单片机入口，单片机计数脉冲的输入个数，计数结果经led数码管显示，从而得到被测信号频率。 4.3 所用芯片介绍 4.3.1 89c51芯片介绍89c51是一种高性能低功耗的采用cmos工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4k字节的程序存储器，128字节的ram,32条i/o线，2个16位定时器/计数器，一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工串行口，片上振荡器和时钟电路。其芯片管脚排列如图10所示，引脚说明如下：.vcc：电源电压.gnd：接地.p0口：p0口是一组8位漏极开路型双向口i/o口，作为输出口用时，每位能驱动8个ls型ttl负载。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。当p0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可以设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，p0口具有内部上拉电阻。在eprom编程时，p0口接受指令字节，同时输出指令字节在程序校检时。程序校检时需要外接上拉电阻。.p1口：p1是一个带有内部上拉电阻的8位双向i/o端口。p1的输出缓冲器可驱动4个ttl输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作为输入口。p1作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 图10 单片机管脚排列在对flash rom编程和程序校检时，p1接收低8位地址。.p2口：p2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向i/o端口。p2的输出缓冲器可驱动4个ttl输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。p2作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，p2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器时，p2口引脚上的内容，在整个访问期间不会改变。在对flash rom 编程和程序校检期间，p2也接收高位地址和一些控制信号。.p3口：p3是一个带内部上拉电阻的8位双向i/o端口。p3的输出缓冲器可驱动4个ttl输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。p3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在89c51中，p3口还用于一些复用功能。其复用功能如表1所列。.rst(9脚)：rst是复位信号输入端，高电平有效。当次输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。.ale：当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在flash编程时开可以作为编程脉冲数出。一般情况下，ale是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部存储器时将跳过一个ale脉冲。.psen：程序存储允许输出信号端。当由片外程序存储器取指令时，每个机器周期两次psen有效。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效地psen信号将不出现。.ea/vpp：外部程序存储器地址允许输入端。当ea引脚接高电平时，cpu只访问片内flash rom并执行内部程序存储器中的指令；但当pc的值超过0fffh时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号ea引脚接低电平时，cpu只访问片外rom并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。需要注意的是，如果保密位lb1被编程，则复位时在内部会锁存ea端的状态。表1 p3各端口引脚与复用功能表端口引脚复用功能p3.0rxd(串行输入口)p3.1txd（串行输出口）p3.2int0(外部中断0)p3.3int1（外部中断1）p3.4t0（定时器0的外部输入）p3.5t1（定时器1的外部输入）p3.6wr(外部数据存储器写选通)p3.7rd(外部数据存储器读选通).xtal2：接外部晶体和微调电容的一端。.xtal1：接外部晶体和微调电容的另一端。4.3.2 74ls164 74ls164是8位移位寄存器（串行输入，并行输出），其主要电特性的典型值是fm=36mhz,pn=80mw，电源电压7v,输入电压5.5v。当清除端（mr）为低电平时，输出端（q0-q7）均为低电平。串行数据输入端（a,b）可控制数据。当a、b任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（clock）脉冲上升沿作用下q0为低电平。当a、b有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在clock上升沿作用下决定q0的状态。其管脚排列如下图图11所示。引出端符号clock 时钟输入端mr 同步清除输入端（低电平有效）a,b 串行数据输入端q0-q7 输出端 图11 74ls164芯片管脚排列真值表如表2所示：表2 真值表inputsoutputsmrclkabq0q1q7lxxxlllhlxxq10q20q70hhhhq1nq7nh lxlq1nq7nhxllq1nq7n注：h高电平 l低电平 x任意电平 低到高电平跳变 q10-q70规定的稳态条件建立前的电平q1n-q7n时钟最近的 前的电平4.3.3 74ls145数字电路芯片74ls145是8421bcd码十进制译码器，其输出级是集电极开路的4输入与非门，内部逻辑电路图和对应的功能表分别如图图12和表3所示。图12 内部逻辑图从逻辑图中，可知该译码器芯片是由8个反相器和10个集电极开路的4输入与非门组成。74ls145输出级10个oc门的每个高击穿输出晶体管可吸收高达80ma的电流，故可用来直接驱动led灯和继电器。其管脚排列如图图13所示。管脚说明： 图13 74ls145芯片管脚排列 p0,p1,p2,p3 bcd输入 q0q9 输出 16管脚 vcc8管脚 gnd表3 真值表4.4 频率计电路4.4.1 单片机与74芯片连接方法p1.0口与寄存器74ls164的a、b端口连接，串行输出待显示的数据。p1.1口接移位寄存器74ls164的clk，输出时钟信号。p1.5、p1.6、p1.7口分别与译码器74ls145的p0、p1、p2端口连接，输出位控制信号。p3.5口输入脉冲信号。xtal1与xtal2管脚接两个30pf的电容和12mhz的晶振构成时钟电路。rst管脚接1k，10k电阻，20f电容及复位开关构成开关复位电路。4.4.2 显示译码单元显示部分采用译码器74ls145与移位寄存器74ls164。4.4.3 数字显示单元 led显示电路采用动态显示方式。显示时将所有位的段选线相应的并联一起，由一个8位i/o口控制，形成段选线的多路复用。译码器74ls145是位选部分，移位寄存器74ls164是段选部分。由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。同一时刻，如果各位选线都处于选通状态的话，六位的led将显示相同的字符。要各位led能够显示出与本位相应的显示字符，就须采用扫描显示方式。即在同一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字型码，这样同一时刻，六位led中只有选通的那一位显示出字符，而其他五位则是熄灭的。而在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，在段选线上输出相应位将要显示字符的字符码。这样循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于人眼有视觉残留现象，只要每位显示间隔足够短，则可造成多位同时亮的效果。4.4.4 硬件设计电路原理图如图14所示。以单片机89c51为核心，有译码器74ls145和移图14 频率计原理图位寄存器74ls164实现串行输出显示，其中74ls164输出段选信号，74ls145输出位选信号。电路实现的关键是设法取得准确的一秒定时，并让计数器只计数一秒，这样计数结果就是频率值。实现的方法是利用单片机内的16位定时/计数器，用定时器/计数器0作为定时器，实现一秒定时；用定时器/计数器1作为计数器，对输入的脉冲进行计数。当按动开关时，开始定时和计数，时间到则停止计数，计数值通过led显示，得到频率值。再次按动开关又进行定时计数。4.4.5 软件设计实现一秒定时：采用12mhz的晶体振荡器的情况下，一秒的定时已超过了定时器可提供的最大定时值。为了实现一秒的定时，采用定时和计数相结合的方法实现。选用定时/计数器t0作定时器，工作于方式1产生50ms的定时，再用软件计数的方式对它计数20次，就可得到一秒定时。计数部分：将定时器/计数器的方式寄存器tmod，用软件赋初值51h。这时定时器/计数器1采用工作方式1，方式选择位c/t设为1，即设t1为16位计数器。定时器/计数器0采用工作方式1，方式选择位c/t设为0，即设t0为16位定时器。当定时器/计数器t1设定为计数方式时，其计数脉冲是来自t1端口的外部事件。当t1端口上出现有“1”到“0”的负跳变的脉冲时，计数器则加一计数。另外，此出对外部事件计数脉冲的占空比无特殊要求，但必须保证所给出的高电平在其改变之前至少被采样一次，即至少保持一个完整的机器周期。由此可见，从t1口输入脉冲信号，t1可实现对脉冲个数的计数。程序流程图：计时采用定时t0中断完成，其余状态循环调用显示子程序。主程序流程如图15所示。开始清内存设置堆栈指针计数初值开始定时、计数、设定中断1s到，停止计数清除定时器运行控制位存储数据调用二进制转换十进制程序调用数字分离子程序调用显示子程序图15主程序流程图4.5测量结果及误差分析4.5.1 测量结果给电路加+5v电压，输入信号，波动开关，即可得到频率值。4.5.2 误差分析单片机计数速率的限制引起误差。被测信号频率越高，测量误差越大，且所测信号频率不能超过480khz。这是因为采用的是12mhz的晶振，单片机最大的计数速度为500khz，所以当被测信号频率接近500khz时，测量结果与实际频率的误差就越大。而当被测信号频率大于500khz时，频率计将测不出信号频率。原理上存在正负1误差。由于该设计是在计数门限时间一秒内的频率信号脉冲数，所以定时开始时的第一个脉冲和定时时间到时的最后一个脉冲信号是否被记录，存在随机性。这种误差对测量频率低的信号影响较大。其误差原理示意图如图16所示。图16 脉冲误差示意图晶振的准确度会影响一秒定时的准确度，从而引起测量结果误差。5 电源模块 5.1 整流滤波电路 电路的供电电源采用变压器供电，变压器一次侧是220v的交流电，经变压器降压后，通过整流滤波电路实现想要得到的直流电压。其电路图如图17所示。 图17 整流滤波电路整流在电子工程中是指将交流电变成直流电的一种方式，其中有桥式整流、电子整流等等。二极管具有单向导电性，也就是说，从a向b可以通过电流，从b向a通不过去，这样可以起到交流变直流的作用，所以我们就经常会听到整流二极管。滤波是将信号中特定波段频率滤出的操作。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器，或与负载串联电感器，以及由电容电感组合而成的各种复式滤波电路。由于电抗元件在电路中具有储能的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容具有平波的作用；与负载串联的电感，当电源供给的电流增加时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，所以电感也有平波作用。5.2 78系列三端稳压器 由于各电路的电源大小并不是一样的，所以在经过整流滤波之后的电路中我们使用78系列的三端稳压器来获得所需的供电电源。在这里我们需要7812和7805两种，两者的管脚分布是一样的，都有三个管脚，管脚1为输入，管脚3为输出，管脚2为公共接地。5.3 供电电源电路经过以上的整流滤波电路和三端稳压器，最终得到的供电电源电路图如图18所示。图18 供电电源电路图6结束语传统的金属热处理工艺经过几千年的发展已经得到很大的改善和提高，二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使其得到更大发展。一个显著的进展是19011925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。系统的设计采用硬件设计与软件设计结合的方法，硬件电路设计是前期的主要工作。在选择方案时，电流方案和电压方案各有优缺点。电流方案需要大功率，由于金属器件本身电阻阻值很小，在导通过程中会产生大电流，进而对金属器件进行热处理。该热处理可以在传统热处理的基础上进行，从而加速金属内部显微结构的变化或者化学成分的变化；也可以单独进行热处理，无论是那一种热处理金属内部结构的变化情况是肉眼不能