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1、摘要随着、数字化在各行各业的迅猛进展，工业系统中的信息化、数字化也将成 为以后的进展趋势。尤其在狭小的空间操作时，常常要面对功能众多、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 员的误操作或反映滞后，给操作带来没必要要的麻烦。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，能够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、量化取得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，专门好的实现了对系统电压频率 的测量。设计结
2、构简单、测量误差小，具有很高的有效价值。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 func
3、tions, sizes, 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, de
4、sign the voltage frequencyT *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 vol
5、tage sampling, 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.Key
6、words：single chip computer；frequency；voltage；sampling；AT89C52； AD0809；目录1 绪论1问题的提出1设计的意义 1设计的要紧内容1本设计的要紧内容1设计实现的要紧功能1设计的要紧技术指标22 系统概述3电压/频率的测量方式 3直接测频法3转换法5系统方案选择5系统整体框图53 系统硬件电路的设计7单片机处置操纵电路7频率信号预处置电路7降压电路8放大电路8整形电路9D 转换电路10晶振电路部份11显示电路 12选型12接口说明13电源电路的设计14串口通信电路154 系统操纵软件设计19系统软件框图19频率测量子流程图20D 转
7、换子流程图21显示子程序22总结体会24致谢26参考文献27外文资料28中文翻译291 绪论问题的提出随着、数字化在各行各业的迅猛进展，工业系统中的信息化、数字化也将成 为以后的进展趋势。运算机和智能仪器等各类设备已经大量进入各个领域。尤其 在狭小的空间操作时，常常要面对功能众多、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，在情形紧急时，容易造成工作人员的误 操作或反映滞后，给操作带来没必要要的麻烦。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，能够简化系统的操作空间，提高工作效率。设计的意义本设计提出一种进行交流电频率、电压测量的方式，以简化系统的操
8、作空间。 使操作人员加倍直观的进行系统供电频率、电压的测量，节省了操作时刻。电压和频率是反映电能质量的两个要紧指标，本设计中介绍了电压、频率的 测量原理和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、价钱 低，具有很高的有效价值，能够作为测试仪器利用，也能够作为监测装置的一部 份。设计的要紧内容本设计的要紧内容该设计要紧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大体 功能，包括显示功能，传感器数据搜集及处置功能和单片机系统与上位机通信的 功能。设计实现的要紧功能 提出系统的硬件方案和方案论证优化； 依照
9、要求完成单片机的大体系统功能结构设计； 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。设计的要紧技术指标 电压范围：500V,50V,5V； 频率范围：OTOOOHZ； 测量精度：电压误差5%，频率误差1% 设计操纵电源电压5V，误差5%。2系统概述电压/频率的测量方式关于单片机为核心组成的检测仪器，测量电压、频率时有多种方式，一样依 照不同的要求，采纳不同的测量方式，如此能够提高测量的准确度。更好的达到 设计要求。直接测频法适用于高频信号。充分利用单片机内的两个按时/计数器。一个作为按时器, 给出标准闸门信号T；另一个作为计数器，对f的转变次数
10、直接进行计数得N,XXx得f二N/T。测量原理如下图。x x z图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按时器/计数器T0和T1,使一个工 作在按时模式，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 如下图。计数旳（被测脉冲个数H i定时卓T1|峠一甬用按时器T1来产生一个1S的时钟基准，同时计数器TO对由口输入的周期图 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，如此在按时闸门信号的操纵下能够用来测量待测信号的频率。将 51 单 片机内的两个按时/计数器别离概念为：T0为计数器，片为按时器，均采纳方式 1,即
11、方式操纵字TMOD为#51H。外部输入在每一个机械周期被采样一次，检 测一次从到的跳变需要个机械周期，因此最大计数频率为。按时计数没有溢出的 最大计数值为 65535。/D 转换法所谓 A/D 转换法确实是将被测电压信号通过阻抗匹配,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，这种转换器工作速 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（如时刻、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 转换器那么属于间接型 A/D 转换器。逐次
12、 逼近型 A/D 转换器，在精度、转换速度和价钱上都适中，是最经常使用的 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、价钱低廉等特点， 但转换速度低。系统方案选择依照本设计的技术指标，综合考虑电压、频率测量精度和外测量范围、反映 时刻等等，频率测量选择用直接测频率法来测量，采纳这种方式测量简单而且能 够保证测量的准确度。而关于电压测量那么采纳 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式来进行测量，如此能够达 到更好达到测量的精度要求，同时也专门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。系统整
13、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、量化取得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，专门好的实现了对系统电压频 率的监测。测量系统的硬件电路要紧包括降压稳压电路、信号预处置电路、A/ D 转换电路和单片机 AT89C52 处置操纵电路、串口输出电路几部份组成，测量 系统框图如下图。图 电压、频率检测系统框图系统电路的工作原理简述如下：交流电压通过隔离隔离降压、限流变成 A/D 转换器和单片性能同意电压范围，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
14、、稳压处置，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，启动按时计数器对方波信号进行按时计数，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，输入信号通过度压被送到 AD 转换部份，通过 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，取得量 化电压值；同时，串口电路部份那么负责将取得的频率值、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。如此能够专门好的实现本设计 所要求的功能。3系统硬件电路的设计单片机处置操纵电路测量电路选用AT89C52作为频率计的信号处置核心AT89系列
15、单片机是 美国ATMEL公司最近几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微型运算机。它的显著优势是：内含FLASH存储器，这在系 统的开发进程中，可随意进行程序修改，既便错误编程以后仍能够从头编程， 故不存在废品且大大缩短了程序的开发周期；同时在系统工作进程中能有效地 保留数据信息。采纳静态时钟方式，节省电能，这关于降低便携式产品的功 耗十分有利。由于它是以8031核组成的，因此它与MSC-51系列单片机相 兼容，这关于熟悉MSC-51系列的广大用户来讲，用AT89系列单片机取代51 系列进行系统设计是轻而易举的。XTAL1XTAJL2PO.VAD-1血-P04jAD4 旳盼M PQWHDS P0 7/AD7PNifM P2.2/A10 曲奶十ALEP10.IT2PS.SiiAUP3JRXDP1 1JT2EXPS.iiTXOP1 2P3胡顽P1 5門 3ANT1P1 4P3 4/TOP1 5P3&T1P1 6P3.6iWRP1 7P3 F.RD1-U1图3. 1 AT89C52
