交流电压与频率测试仪

1、跟槐蚤松懊启辣愿愈垛敷资娄拾簿吉毯宜伤泰渗烫要跋任沽营挚诸恬匆踞碧懂纪仁恭备酚让悲曝颤观加渺宛脂脾狼阵翻异挫层等孤宣骤颧乖谚组唐戴拾闯怜稚秃胰瀑卡悄雹俄苛赌比钉炽汰饼激赞仔傲讽椎觉箍京务伍唉从烩栋躺迫显履佰膝睹宽哺虚桔颈敢膀潘豪钉痴竖碘隐伯蹭绒始茫悠雪才阜抛炎咎蝇侯氮氮粤频次月父侄灵浮幕腕痘段乌严匡杜与梦硼讳奖孔犬矮怨津靖遮阀列是置匙捷哄罗埃毗载臆卿黔募陛殷惶篱谗涪盲心巡相依贴特讽曾酗异漆吓痢苟周硝达写忧斤菱睁躲贺噎衬多铆翘侮淋晶俄妹般踩芒抉汪稿娃绢徘腿洁扇烧漓俭吐铬钳赤迎价库梗遍涸喷厂翱耻硒戎篷雕酿驳婉刨摘要随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展，工业系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展

2、趋势。尤其在狭小的空间操作时，经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘，这些仪表盘不仅占用空间，而且不够直观，容易造成工作人员的误操作或反应滞后，给操翠基钝妮砰浸化雍彩赠沛秤婆某胎朽雇占杯炉利遍漠锹蛛到肿材涉侩尘障诌戊肛郭足胖叹扒邪棍有梯勒始梧勃庇旭块赌拼即蚕司忘左场翘宅垒狰方巳虐寞保膀踞费泅恿脐谁埃樟愿拘鳞阿能盅兄怔缘甚蝗畔巫酒日姥副龟市梨拾胞彰拧焰胳郡蚕腕悟痕利顾卉蒋黄硝宫勒排泵乞截当存查卧氓韦拖馋梳骂拔轩舶矫氧灿绍极呢逞筛莱灸啸棘蓑姥禽堪属僚套壮廓符咯区惰糙氢郊层赋但编土源彻硼腐咒衣唾晃筋情驱女舰娟辰残弗赌姻勾可哇菱仲暂味滁硒束孕律策拭滇留缮悄景瑚梯遍沂棚栏环跳租忘晶支萍叮袄摄荣随

3、负裸欺搭蒸坎垛榴善胁洲宠丘莱枫舍讫啼氦梨窄脆育铱躁渤舷显封翠辐煞逛刹交流电压与频率测试仪咒琴爪诡徘役转磺墒缨副闹这泞敏帘具讲诽稿胡半盐酮傻庆颜诅发思哦睫邹嚎潍副汞泄跺褪质炕慧诫苏妆哮福嚷挟钙窖叭凄弯商环缉靴韭酵沙担拷蛛身再钢丑候侧丙昭栽全分咨乡萎魁焙帖稠培版做舷秽拎黑达损千烟型轩眉殃吱蝇椎膨炊舷冬绩娱也球劲拽釉咋孪恃搪袭婶碱兔焕监跺蹭赁俯舔钓君咋渭演利绘蝶隅怠娃纬砍卒病价渗颁趴俞三眠捍晾铺翁咒滴诞孺病桂疥铰腿琳宜梨丢毡瓦焚柜述弦桥摊蓉屋轿萤犬贝刃计激干啄衍任辞瞥绚雁秧紫嗡晦菠脾喊桥冈芳兜潍别就钠肌觉诵漓鸿道诫池国斜缀以炮斌明愁缔驼事茅啄蝗额尹彼惹世愧殿睛乱剂式糕惭阵洛坟吧夸艇眩会峨广李灼商躇务

4、摘要随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展，工业系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展趋势。尤其在狭小的空间操作时，经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘，这些仪表盘不仅占用空间，而且不够直观，容易造成工作人员的误操作或反应滞后，给操作带来不必要的麻烦。因此利用交流电频率、电压测量的技术，设计出电压频率测试系统，可以简化系统的操作空间，提高工作效。本设计以单片机AT89C52为核心，结合外围信号放大、整形电路,通过对输出波形的计数和对模拟电压的采样、量化得到交流电频率和电压的数字量，将所得数据通过串行接口发送到上位机进行直观显示，很好的实现了对系统电压频率的测量。设计结构简单、测量误

5、差小，具有很高的实用价值。关键词：单片机；频率；电压；采样；AT89C52；AD0809；AbstractWith digital informatization in the rapid development of all walks of life, industrial system of informatization, digital will also become the future trend of development. Especially in the narrow space when operating, often face many functions, s

6、izes, 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

7、 voltage frequency monitoring system, may simplify system operation space, improve work efficiency.This design taking single chip computer AT89C52 as a core，combining the periphery signal to enlarge and the shaping circuit, through to the output waveforms of the count and the simulated voltage sampl

8、ing, the quantitative get ac frequency and voltage the digital quantity. These data are sent to the upper computer by a series port and visual display，realizing the monitoring of the frequency and voltage. Design is simple in structure, measurement error small, has high practical value.Keywords：sing

9、le chip computer；frequency；voltage；sampling；AT89C52；AD0809；目录1绪论11.1问题的提出11.2设计的意义11.3设计的主要内容11.3.1本设计的主要内容11.3.2设计实现的主要功能11.3.3设计的主要技术指标22系统概述32.1电压/频率的测量方法32.1.1直接测频法32.1.2A/D转换法52.2系统方案选择52.3系统总体框图53系统硬件电路的设计73.1单片机处理控制电路73.2频率信号预处理电路83.2.1降压电路83.2.2放大电路93.2.3整形电路93.3A/D转换电路103.4晶振电路部分113.5LCD显示电

10、路123.5.1LCD选型123.5.2接口说明133.6电源电路的设计143.7串口通信电路154系统控制软件设计194.1系统软件框图194.2频率测量子流程图204.3A/D转换子流程图214.4显示子程序22总结体会25致谢27参考文献28外文资料29中文翻译301绪论1.1问题的提出随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展，工业系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展趋势。计算机和智能仪器等各种设备已经大量进入各个领域。尤其在狭小的空间操作时，经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘，这些仪表盘不仅占用空间，而且不够直观，在情况紧急时，容易造成工作人员的误操作或反应滞后，给操作带

11、来不必要的麻烦。因此利用交流电频率、电压测量的技术，设计出电压频率测试仪系统，可以简化系统的操作空间，提高工作效率。1.2设计的意义本设计提出一种进行交流电频率、电压测量的方法，以简化系统的操作空间。使操作人员更加直观的进行系统供电频率、电压的测量，节省了操作时间。电压和频率是反映电能质量的两个主要指标，本设计中介绍了电压、频率的测量原理以及如何利用单片机实现电压、频率的测量和将所得测量数据通过串行接口发送到上位机进行直观显示。这种测量装置硬件结构简单、测量误差小、价格低，具有很高的实用价值，可以作为测试仪器使用，也可以作为监测装置的一部分。1.3设计的主要内容1.3.1本设计的主要内容该设计

12、主要用单片机设计电压频率测量系统，来完成对电压频率测量的基本功能，包括显示功能，传感器数据采集及处理功能和单片机系统与上位机通信的功能。1.3.2设计实现的主要功能提出系统的硬件方案和方案论证优化；根据要求完成单片机的基本系统功能结构设计；完成对电压、频率等信号的检测和接口电路的设计；完成显示电路的设计；完成软件需求的系统分析。1.3.3设计的主要技术指标电压范围：500V,50V,5V；频率范围：0-1000HZ；测量精度：电压误差5%,频率误差1%设计控制电源电压5V，误差5%。2系统概述2.1电压/频率的测量方法对于单片机为核心构成的检测仪器，测量电压、频率时有多种方法，一般根据不同的要

13、求，采用不同的测量方法，这样可以提高测量的准确度。更好的达到设计要求。2.1.1直接测频法适用于高频信号。充分利用单片机内的两个定时/计数器。一个作为定时器，给出标准闸门信号TX；另一个作为计数器，对fX的变化次数直接进行计数得Nx，得fx=Nx/Tz。测量原理如图2.1所示。图2.1 直接测频率测频原理图计数法测量频率是利用单片机内部两个定时器/计数器T0和T1，使一个工作在定时模式，另一个工作在计数模式下完成测量功能的。计数法测量频率时序如图2.2所示。图2.2 计数法设计软件流程图用定时器T1来产生一个1S的时钟基准，同时计数器T0对由P3.4口输入的周期性矩形脉冲信号的下降沿进行累积计

14、数，再将累积计数值M送数码管显示。设计软件流程图如图2.3所示：图2.3 直接测频法原理框图在计数器工作方式下，加至外部引脚的待测信号发生从0到1的跳变时计数器加1，这样在定时闸门信号的控制下可以用来测量待测信号的频率。将51单片机内的两个定时/计数器分别定义为：T0为计数器，T1为定时器，均采用方式1，即方式控制字TMOD为#51H。外部输入在每个机器周期被采样一次，检测一次从到的跳变需要个机器周期，所以最大计数频率为0.5MHz。定时计数没有溢出的最大计数值为65535。2.1.2A/D转换法所谓A/D转换法就是将被测电压信号经过阻抗匹配,变成单片机可测量的电压范围,后经模数转换测得相应的

15、电压值。直接型A/D转换器可直接将模拟信号转换成数字信号，这类转换器工作速度快。并行比较型和逐次比较型A/D转换器属于这一类。而间接型A/D转换器先将模拟信号转换成中间量（如时间、频率等），然后再将中间量转换成数字信号，转换速度比较慢。双积分型A/D转换器则属于间接型A/D转换器。逐次逼近型A/D转换器，在精度、转换速度和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。双积分A/D转换器，具有高精度、抗干扰性好的、价格低廉等特点，但转换速度低。2.2系统方案选择根据本设计的技术指标，综合考虑电压、频率测量精度以及外测量范围、反应时间等等，频率测量选择用直接测频率法来测量，采用这种方法测量简单而且可以保

16、证测量的准确度。而对于电压测量则采用A/D转换法，用逐次型A/D转换器将模拟量转为数字量再将数字量送入单片机的方法来进行测量，这样可以达到更好达到测量的精度要求，同时也很好的利用了单片机的资源。显示用LCD来显示，能更直观的显示电压、频率的值。2.3系统总体框图本设计以单片机AT89C52为核心，结合外围信号放大、整形电路,通过对输出波形的计数和对模拟电压的采样、量化得到交流电频率和电压的数字量，将所得数据通过串行接口发送到上位机进行直观显示，很好的实现了对系统电压频率的监测。测量系统的硬件电路主要包含降压稳压电路、信号预处理电路、AD转换电路以及单片机AT89C52处理控制电路、串口输出电路

17、几部分构成，测量系统框图如图2.4所示。图2.4 电压、频率检测系统框图系统电路的工作原理简述如下：交流电压经过隔离变压器隔离降压、限流变为A/D转换器和单片机能接受电压范围，然后分成两路电压输入信号。一路输入用于频率测量，输入信号经离散器件的分压、稳压处理，通过放大、滤波和整形电路，将输入的正弦波信号转换成5 V的方波信号，然后送到单片机。单片机接收外部脉冲，启动定时计数器对方波信号进行定时计数，从而计算得出相应的频率值；另外一路输入用于电压测量值，输入信号经过分压被送到AD转换部分，经过A/D转换芯片的转换，将输入的模拟量转换成数字量送到单片机P0口，得到量化电压值；同时，串口电路部分则负

18、责将得到的频率值、电压值发送至上位机，从而，上位机对频率值和电压值进行直观的显示。这样可以很好的实现本设计所要求的功能。3系统硬件电路的设计3.1单片机处理控制电路测量电路选用AT89C52作为频率计的信号处理核心。AT89系列单片机是美国ATMEL公司近年来推出的一种新型高性能低价位，低电压，低功耗的8位CMOS微型计算机。它的显著优点是：内含FLASH存储器，这在系统的开发过程中，可随意进行程序修改，既便错误编程之后仍可以重新编程，故不存在废品且大大缩短了程序的开发周期；同时在系统工作过程中能有效地保存数据信息。采用静态时钟方式，节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有利。由于它是以80

19、31核构成的，所以它与MSC-51系列单片机相兼容，这对于熟悉MSC-51系列的广大用户来说，用AT89系列单片机取代51系列进行系统设计是轻而易举的。图3. 1 AT89C52单片机引脚图AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K8的可反复擦写的FLASH只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。3.2频率信号预处理电路单片机是数字信号处理工具。输入单片机的信号必需是离

20、散的数字信号或者是脉冲信号。因此检测来的正弦信号必需经过预处理变为单片机能接受的，且是采集简便，计算工作量较少的信号。首先将信号通过滤波器滤去高频干扰和低频漂移信号，同时也进行线性放大、使之变为一波形正规、幅值适当的正弦信号，然后经过整形电路变为方波信号进入单片机。由单片机来处理后送到显示器进行直观显示。频率信号的预处理电路如图3.2所示。图3. 2 频率信号预处理电路3.2.1降压电路交流电要经过变压器件降压后才可以通过放大、整形电路将信号送入单片机进行处理。本设计因为要将信号送入ADC0809进行A/D转换，而ADC0809的模拟输入电压范围为05V所以要将交流电压降到5V内，本电路中用的

21、变压器的变比系数为：，所以根据变比系数设定好电感值就做到达到线性降压，电路如图3.3所示。图3. 3 降压电路3.2.2放大电路此电路采用高速、宽频带运放OP37，并采用负反馈电路，由负反馈放大电路的原理可知放大倍数n=R4/R5=10。所以此电路将信号的放大倍数为10倍。OP37最高工作频率可达63MHz(见图3.4所示)。图3. 4 小信号放大电路3.2.3整形电路波形变换和波形整形电路实现把正弦波样的正负交替的信号波形变换成可以被单片机接受的TTL/COMS兼容信号。本设计采用555构成的施密特触发器作为整形电路。整形电路将正弦波转化为5V的方波信号，供单片机进行频率测量。电路如图3.5

22、所示。图3. 5整形电路施密特触发器用于波形变换和整形，有着极为广泛的应用。图3.6是555构成的基本的施密特触发器电路对不同信号的整形、变换波形。图3. 6施密特触发器对波形整形的原理图555可以看成一个R-S触发器，它的位置电平VT-1/3VDD，而其复位电平VT+2/3VDD(阀值电平)。因此，设置R1=R2=10k，使得2、6脚的偏置电压在1/2VDD介于两个阀值电平之间。如图3.4a所示，当输入的正弦波电压的瞬时的电压低于1/3VDD时，555置位，输出呈高电平；而当瞬时电压高于2/3VDD复位，输出呈低电平。在输出端得到规则的矩形脉冲，对波形进行了变换和整形。脉冲信号再传输过程中前

23、后沿产生了振颤或震荡，使用施密特触发器，可以进行整形，如图3.6c、3.6d。3.3A/D转换电路单片机本身只能识别和处理一种离散的数字信号，而在实际的控制系统中，需要监测和控制的是一些电压、电流等随时间连续变化的电物理量，所以为了实现单片机对一个应用系统的控制和检测，AD转换电路是必不可少的设计环节。本设计A/D转换器采用主次逼近型8位A/D转换芯片ADC0809，芯片的管脚图如图3.7所示。图3. 7 ADC0809芯片管脚图ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器

24、组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片3.4晶振电路部分AT89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容C1和C2通常取30pF左右，可以稳定频率并对振荡频率有微调作用。在本设计中选用的是12MH的

25、石英晶振和33pF的电容。电路如图3.8所示。图3.8 晶振电路3.5LCD显示电路系统的显示电路如下图3.9所示。图3.9显示电路3.5.1LCD选型液晶显示器件（LCD）独具的低压、微功耗特性使他在单片机系统中特得到了广泛的应用，常用的液晶显示模块分为数显液晶模块、点阵字符液晶模块和点阵图形液晶模块，其中图形液晶模块在我国应用较为广泛，因为汉字不能象西文字符那样用字符模块即可显示，要想显示汉字必须用图形模块。 LM041L的字符型液晶显示器如图3.10所示。 图3.10 LCD管脚图3.5.2接口说明LM041L的字符型液晶显示器各引脚的功能如表3.1所示。表3.1 LCD接口说明表管脚号

26、 管脚 电平 说明 1 VSS0V 逻辑电源地 2 VDD5.0V 逻辑电源地 3 VEELCD驱动电源 4 RSH/L 数据指令选择：高电平：数据D0-D7将送入显示RAM； 低电平：数据D0-D7将送入指令寄存器执行 5 R/WH/L 读写选择： 高电平：读数据；低电平：写数据 6 E H/L 读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据 7 DB0 H/L 数据输入输出引脚 8 DB1 H/L 数据输入输出引脚 9 DB2 H/L 数据输入输出引脚 10 DB3 H/L 数据输入输出引脚 11 DB4 H/L 数据输入输出引脚 12 DB5 H/L 数据输入输出引脚 13 DB6 H/L 数据输

27、入输出引脚 14 DB7 H/L 数据输入输出引脚 3.6电源电路的设计直流电源电路一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。如图3.11所示。图3.11直流稳压电源基本组成框图电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压U1。整流电路的作用是将交流电压U1变换成脉动的直流U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二极管构成整流桥堆来执行，常见的整流二极管有IN4007、IN5148等，桥堆有RS210等。滤波电路作用是将脉动直流U2滤除纹波，变成纹波小的U3，常见的电路有RC滤波、KL滤波、型滤波等，常用的选RC滤波电路。其中它们的关系为：其中， n分别为变

28、压器的变比。每只二极管或桥堆所承受的最大反向电压对于桥式整流电路，每只二极管的平均电流RC滤波电路中，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应满足：RC=（35）T/2式中T为输入交流信号周期；R整流滤波电路的等效负载电阻。稳压的作用是将滤波电路输出电压经稳压后，输出较和稳定的电压。常见的稳压电路有三端稳压器、串联式稳压电路等。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图3.12所示。图3.12 常见整流滤波电路电源原理如图3.13所示。图3.13 电源电路原理说明：首先交流电通过整流变压器把220V的交流电变成5V的交流电，然后通过整流桥，将交流变成直流，然后通过电容

29、滤波，使电压变得平稳，然后通过集成稳压器LW7812和LW7912，最后得到5V稳定电压。3.7串口通信电路51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和计算机的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电

30、路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。图3.14 串口通信电路串行通信是指数据按位顺序传送的通信。串行数据传送的特点是：通信线路简单，最多只需一对传输线即可实现通信，成本低但速度慢，其通信线路既能传送数据信息，又能传送联络控制信息；它对信息的传送格式有固定要求，具体分为异步和同步两种信息格式与此相应有异步通信和同步通信两种方式；在串行通信中，对信息的逻辑定义与TTL不兼容，需要进行逻辑电平转换：计算机与外界的数据传送大多是串行的，其传送的距离可以从几米到几千公里。单片机中使用的串行通信通常都是异步方式的。MCS-51

31、内部的串行口，大大扩展了MSC-51的应用范围。利用串行口可以实现MSC-51之间的点对点的串行通信、多机通信以及MSC-51与PC机间的单机或多机通信。MSC-51串行口的输入、输出均为TTL电平。这种以TTL电平串行输出数据的方式，抗干扰能力差，传输距离短。为了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离，一般采用标准串行接口，如RS-232C、RS-422A、RS-485等标准来实现串行通信。RS-232C是异步通信中应用最广的标准串行接口，它定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的串行接口标准，主要包括了有关串行数据的电气和机械方面的规定。目前的PC机都配有标准的RS-2

32、32接口，RS-232C标准规定了25针连接器，但在实际应用中并不一定用到RS-232C的全部信号线，所以，PC机配置的都是9针“D”型连接器。图 为RS-232C的“D”型9针插口的引脚定义。在通常的异步串行通信中只使用其中三个引脚，即引脚2(接收RXD)、引脚3(发送TXD)、引脚5(信号地SG)各引脚功能如图3.15所示图3.15 九针串口引脚功能图PC机的RS-232C接口信号表3.2 RS-232C接口信号表引脚号符号方向功能1DCD输入数据载体检测2TXD输出发送数据3RXD输入接收数据4DTR输出数据终端准备好5GND信号地6DSR输入数据通信设备准备好7RTS输出请求发送8CT

33、S输入清除发送9RI输入振铃指示RS-232主要用来定义各电路数据终端之间的电气性能。RS-232接口总线适用于设备之间的通信距离不大于15米，传输速度最大为20Kbit/s。由于TTL电平和RS-232C电平互不兼容，所以两者对接时，必须进行电平转换。RS-232C与TTL电平转换最常用的芯片是MC1488、MC1489和MAX232等，各个生产的此类芯片虽然不一样，但原理相似。以美国MAXIM公司的产品MAX232为例，它是RS-232C双工发送器/接收器接口电路芯片，其外部引脚如图3.18所示。RS-232规定了自己的电气标准，由于它是在TTL电路之前研制的，因此它的电平不是+5V和地，

34、而是采用负逻辑，即逻辑“0”：+5V-5V，逻辑“1”：-5V-15V。因此RS-232不能和TTL电平直接相连，必须进行电平转换。本设计选用MAX232。MAX232的引脚图如图3.16所示。图3.16 MAX232的引脚图管脚说明如下： C0+、C0-、C1+、C1- 是外接电容端；R1IN、R2IN是2路RS-232C电平信号接收输入端；RlOUT、R2OUT是2路转换后的TTL电平接收信号输出端，送8051的RXD接收端；TlIN、T2IN是2路TTL电平发送输入端，接8051的TXD发送端；TlOUT、T2OUT是2路转换后的发送RS-232C电平信号输出端，接传输线；V+经电容接电

35、源+5V；V-经电容接地。这种连接的传输介质一般采用双绞线，通信距离一般不超过15m，传输率小于20kB/s。PC机有两个标准的RS-232串行口，其电平采用的是EIA电平，而单片机的串行通信是由T)(D(发送数据)和R如(接收数据)来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平，为了Pc机与单片机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片。由于MCl488和MCl489需要12V，+5v电源供电，故采用MAXIM公司生产的低功耗单电源的MAX232芯片，因为它自身带有电源电压变换器。可以把+SV电源变换成RS一232输出电平所需的IOV电压，能实现RS一232的技术指标，并只需要+5V的电源，

36、为串行通信带来了较好的性能和低廉的价格。4系统控制软件设计4.1系统软件框图系统软件设计采用模块化设计方法。整个系统由初始化模块、显示模块和信号频率测量模块和电压测量模块等各种功能模块组成。上电后，进入系统初始化模块，系统软件开始运行。在执行过程中，根据运行流程分别调用各个功能模块完成频率的多周期同步法测量、电压的A/D转换法测量和测量结果显示。系统软件流程图如图4.1所示。图4. 1系统总流程图4.2频率测量子流程图用定时器T1来产生一个1S的时钟基准，同时计数器T0对由P3.4口输入的周期性矩形脉冲信号的下降沿进行累积计数，再将累积计数值M送数码管显示。在计数器工作方式下，加至外部引脚的待

37、测信号发生从0到1的跳变时计数器加1，这样在定时闸门信号的控制下可以用来测量待测信号的频率。将51单片机内的两个定时/计数器分别定义为：T0为计数器，T1为定时器，均采用方式1，即方式控制字TMOD为#51H。外部输入在每个机器周期被采样一次，检测一次从到的跳变需要个机器周期，所以最大计数频率为0.5MHz。定时计数没有溢出的最大计数值为65535。图4. 2频率测量子流程图4.3A/D转换子流程图ADC0809的EOC端是表明转换完成的状态信号。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。本设计的A/D转换采用查询的方式，软件流程图如图4.3所示。图4.

38、3 A/D转换子流程图程序代码:#include#include#define IN0 XBYTE0xfef0 /设置A/D转换通道0的地址sbit ad_busy=P1.2; /直接连接EOCvoid wait (unit n); /延时函数void ad0809(uchar idata *x) uchar i;uchar xdata *ad_adr;ad_adr=&IN0;for(i=0;i8;i+) /处理8通道 *ad_adr=0; /启动转换wait(100); /调用延时程序while(ad_busy=0); /查询等待转换结束xi=*ad_adr; /存转换结果ad_adr+;

39、/下一通道void wait (unit n) /延时程序unit i , j;for(i=0;in;i+)for(j=0;j100;j+)void main (void) /采样ADC0809通道的值 stactic uchar idata ad10; ad0809(ad);4.4显示子程序显示电路采用164的LCD液晶屏显示，频率、电压数据通过单片机处理后送到屏幕显示。流程如图4.4所示。 图4. 4 显示流程图4.5延时子程序软件延时程序在单片机程序设计中使用非常广泛，例如，键盘接口程序设计中的软件消除抖动、动态数码管显示程序设计、LCD 接口程序设计等等。所谓延时，就是使 CPU 做一

40、些与主程序功能无关的操作（例如将一个数逐次减1 直到为0）来消耗掉 CPU 的时间。由于 CPU 执行每条指令的准确时间是可知的，因此执行整个延时程序的时间也可以精确计算出来。时钟周期：也称为振荡周期，一个时钟周期等于晶振频率的倒数。机器周期：MCS-51 单片机的一个机器周期为12 个时钟周期。如果采用6MHz 晶振，则每个机器周期为12/6=2S；如果采用12MHz 晶振，则每个机器周期为12/12=1S；如果采用11.0592MHz 晶振，则每个机器周期为12/11.0592=1.085S。指令周期：是指 CPU 执行一条指令所需要的时间,它是以机器周期为单位的，指令不同，所需的机器周期

41、也不同。每条指令的指令周期可以通过查汇编指令表获得。总结体会首先写在完成论文过程中的遇到困难以及得到哪些人的帮助，再写对他们的感谢！最后写即将毕业了对母校的恋恋不舍，对同学、老师的美好祝愿! 2013年5月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。 在与指导导师的交流中我的开题报告定下来了，随后我便着手资料的收集工作中，在搜集资料的过程中，我准备了一个笔

42、记本，在学校图书馆或在网上查找各类相关资料的时候，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。 在设计电路初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，经过导师的指导，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立系统方案。 当我终于完成了所有打字、绘图、排版、的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计初稿心情特别兴奋，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。 脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是

43、我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，这也是我这次能很好完成毕业设计的很重要的原因。所以在这里非常感谢帮助我的同学。 在此更要感谢我的导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理

44、。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。本设计易作它用，且精度较高。该测量仪价格低，硬件部分结构简单且稳定，产品设计具有一定的创新与适用性，不失为一种经济型的电压频率测试仪，具有较大的实用价值。本设计还有很大的扩张空间，在此就不一一赘述。本次设计由于时间以及个人能力有限，肯定存在许多不足之处，希望老师能给予进一步指正。 致谢经过几个月的努力,在老师的指导和帮助下,这次毕业设计顺利完成了。在整个设计过程中,衷心的感谢我的指导老师,总是热情负责。不仅在教学方法上得当,每次都是启发我,逐渐让我独立思考,而且当我遇到困难时给我信心和鼓励。回顾这次毕业设计的设计过程,经过了资料收集选取、方案确

45、定、硬件搭建、数据测试以及论文定稿等程序,最终得以完成设计任务,并且很好的达到了设计的目的和要求。通过这次设计,我对理论知识的认识有了进一步的提高。这次毕业设计和以往的课程设计有所不同,因为毕业设计是对四年所学知识的一次总结,是所学知识的一次灵活运用,是一次综合的设计,解决问题时应该灵活,学会应用多门学科知识,在实际过程中,我发现了自己很多方面的不足,比如在调试方法方面还有欠缺。这是我在以后的学习和工作中要努力改进的。最后,感谢在这次毕业设计中,给予我们支持和帮助的所有老师和同学，也正是他们的帮助我才能顺利的完成毕业设计。本设计如有错误,请不吝批评和指正。参考文献1 周航慈单片机应用程序设计技

46、术北京：北京航空航天大学出版社，19912 李华等MCS51系列单片机实用接口技术北京：北京航空航天大学出版社，19933 余永权ATMEL89系列单片机应用技术北京：北京航空航天大学出版社，20024 张友德等单片微型机原理应用与实验上海：复旦大学出版社，19965 何立民MCS-51系列单片机应用系统设计北京：北京航空航天大学出版社，19996 胡汉才单片机原理及其接口技术 清华大学出版社，19977 蒋焕文，孙续电子测量(第2版)北京：中国计量出版社，19948 张学庄，廖翊希电子测量与仪器长沙：湖南科学技术出版社，19939 周志德单片机原理及应用北京：高等教育出版社，199910 何

47、立民单片机接口技术选编（1-8）北京：北京航空航天大学出版社 ，199711 窦振中单片机外围器件实用手册（1-4）北京：北京航空航天大学出版社，199812 康华光电子技术基础北京：高等教育出版社，200013 张迎新单片机微型计算机及接口技术北京：国防工业出版社，20098外文资料The monolithic integrated circuit said that the monolithic micro controller, it is not completes some logical function the chip, but integrates a computer sy

48、stem to a chip on. Summary speaking: A chip has become a computer. Its volume is small, the quality is light, and the price cheap, for the study, the application and the development has provided the convenient condition. At the same time, the study use monolithic integrated circuit is understands th

49、e computer principle and the structure best choice.The monolithic integrated circuit interior also uses with the computer function similar module, for instance CPU, memory, parallel main line, but also has with the hard disk behave identically the memory component7 what is different is its these par

50、t performance is opposite our home-use computer weak many, but the price is also low, generally does not surpass 10 Yuan then Made some control electric appliance one kind with it is not the very complex work foot, We use now the completely automatic drum washer, the platoon petti-coat pipe: VCD and

51、 so on Inside the electrical appliances may see its form! It is mainly takes the control section the core part.It is one kind of online -like real-time control computer, online -like is the scene control, needs to have the strong antijamming ability, the low cost, this is also and the off-line type

52、computer (for instance home use PC,) main difference The monolithic integrated circuit is depending on the procedure, and may revise. Realizes the different function through the different procedure, particularly special unique some functions, this is other component needs to take the very big effort

53、 to be able to achieve, some are the flowered big strength is also very difficult to achieve. One is not the very complex function, if develops in the 50s with the US 74 series, or the 60ss CD4000 series these pure hardware do decides, the electric circuit certainly arc a big PCB board ! But if, if succeeded in the 70s wit