时间：2023-06-05 09:58:38
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单片机设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
一、引言
在开发单片机系统时，可以用计数法作为初次测量频率的主程序，然后根据测量结果选择二次精确测量应选用两种方法中的那种，计数法和周期法能够比较容易的计算出被测量的频率，适合一般的应用，但是由于单片机本身执行指令需要时间，因而采用以上两种方法测量都存在误差，要的精确的测量结果必须根据所用单片机性能参数在程序中补偿，这里不再讨论。频率计由AT89C51、信号予处理电路、串行通信电路以及测量数据的显示电路还有系统软件所构成的，在当中信号的予处理电路包含了波形变换、波形整形以及分频电路。信号的予处理电路当中的放大器所实现的是对待测信号的一个放大的功能，能够降低对待测信号的幅度的一个要求，波形的变换和整形电路实现将正弦波样的一个正负交替的号波形转换成为能够被单片机所接受的一个信号，分频电路所用于扩展的单片机的频率测量范围并且通过实现单片机频率测量以及周期测量使用统一的一个输入的信号。系统软件有测量初始化的模块、显示的模块以及信号频率测量的模块等等。
二、频率的测量在单片机设计中的相关处理方法
以AT89C51单片机作为我们频率计的核心，通过它内部的一个定时计数器来进行对待测信号周期的一个测量。在89C51当中有2个16位的定时器，它们都是通过编码来进行事先定时、计数以及产生计数溢出中断要求的这一功能。在构成定时器的时候，每一个机器的周期加上一，然后这样就能够使得机器周期作为一个基准从而来测量出一个时间的间隔。然而在构成计数器的时候，就应当在相应的外部引脚发生一个从一到零的一个跳变时计数器加一，这样计数的闸门就能够在门的控制之下用来测量待测信号的一个频率。在外部输入每个周期进行采样一次，这样就能够检测出从一到零的跳变至少要两个周期，所以说最大的计数速率是时钟频率的二十四分之一。
定时器的工作通过相应的一个运行的控制位进行控制，当控制为一时，那么定时器就要开始计数了，当控制位为零时，那么就停止计数。设计的时候还要综合考虑到频率测量的精度以及测量反应时间的一个要求。譬如说当要求的频率测量结果是3位的有效数字，那么这个时候如果说待测的信号是1Hz的话，那么计数闸门的宽度就必须大于1000s。也是为了能够照顾到测量精度以及测量时间的需要，因此就将测量工作分成了两种方法进行。也就是说当待测信号的频率大于100Hz的时候，定时器也就成为了一个计数器，当以机器的周期为基准的时候，就通过软件产生一个技术闸门，这个时候当然要满足频率测量的结果是为三位的，如果技术闸门的宽度大于了一秒，那就表示为合格了。然而当待测信号的频率小于了100Hz的时候，也就构成了定时器，通过频率计的予处理电路将待测信号转换成了一个方波信号，当方波的宽度同待测信号的周期相等的时候，那么方波就作为了计数的一个闸门，也就是说当待测信号的频率等于了100Hz的时候，那么使用12MHz时钟的时候，最小的计数值就是10000，这样以来就能够完全满足到测量精度的一个要求。在当使用技术方法来实现频率测量的时候，此时外部的待测信号就是计数源，通过软件延时的程序能够实现计数闸门。
三、频率的测量在单片机设计系统硬件
在系统硬件的设计方面，必要介绍的一个就是信号的予处理电路：该电路是由四级的电路所构成，第一级通常是为零偏置的放大器，在当输入信号时零或者是负电压的时候，三极管是一个截止的状态，输出的信号为高电平，在当输入的信号时正电压的时候，三极管才导通，输入的电压会随着电压的上升而下降着。零偏置放大器将正弦波样的正负交替波形转换成为了一个单向的脉冲，这样就能够使频率计不仅能够测量方波的信号，而且还能够测量正弦波信号的一个频率。并且三极管所采用的开关三极管能够保证放大器有着良好的高频的响应。在第二级上所采用的是一个带施密特触发器的反相器7414，它能够将放大器生成的单相的脉冲转换成为同电平相互兼容的一个方波。
在显示电路上面所要采用的是静态的显示方式。频率测量结果通过译码，然后通过89C51的串行口送出。串行口工作于模式0，即同步移位寄存器方式。这时从89C51的RXD（P3.0）输出数据，送至串入并出移位寄存器74164的数据输入口A和B;从TXD（P3.1）输出时钟，送至74164的时钟输入口CP.74164将串行数据转换成并行数据，进行锁存。74164输出的8位并行数据送至8段LED，实现测量数据的显示。使用这种方法主程序可不必扫描显示器，从而单片可以进行下一次测量。这种方法也便于对显示位数进行扩展。
四、设计系统软件设计数据处理过程
在频率计开始工作，或者完成一次频率测量，系统软件都进行测量初始化。测量初始化模块设置堆栈指针（SP）、工作寄存器、中断控制和定时/计数器的工作方式。定时器/计数器的工作首先被设置为计数器，用于测量信号的频率。在计数的定时器/计数器0寄存器，运行控制位TR1，开始计数的抽样信号。计数闸门采用软件延时程序实现，从最小值计数闸门，是从大范围的启动频率测量。清末0计数闸门TR，停止计数。16米的寄存器的值以10进制数的转换程序转换成10进制数。确定在10进制数的位置，如果数字不是0有效位元，满足测量数据，测量和距离信息显示模块；如果该位为0，计数闸门宽度扩大10倍，对计数信号，直到满足要求的数据的有效位数。完成周期测量信号，需要做一个交互操作获取信号的频率。然后对其处理浮点运算，接收到的信号的频率与浮点格式表示的值。浮点数到BCD码转换模块，通过浮点格式表达式值的显示格式转换成本频率计的信号频率，发送到显示模块显示信号的频率值。该频率计是需要完成的周期频率转换，以确保测量结果的准确性，这里应用点算法。转换过程的周期，频率转换，包括：3字节固定浮点浮点运算和浮点数到BCD码。由于通过多次的转换精度，整个转换过程是不是很高，通过测量，精度约为2/1000.
五、结语
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，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计，一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。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，因此频率的测量就显得更为重要。在单片机和数字电路中，经常需要测量脉冲个数、脉冲宽度、脉冲周期、脉冲频率等参数。利用单片机内部高稳定度的标准频率源和定时/计数器，可方便地测量信号的频率和周期，实现计数器和频率计的功能。本文所介绍的频率计的设计方法，所制作的频率计需要器件较少，适宜用于嵌入式系统。该频率计应用周期测量和相应的数学处理实现低频段的频率测量，因此很容易扩展实现信号的周期测量和占空比测量。相信在投入使用过程当中一定能够取得良好的应用效果。
参考文献：
关键词：单片机 模糊控制 电熔焊机 设计 应用
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0065-01
该文就基于单片机技术和模糊控制技术的电熔焊机的设计及应用情况进行简单的分析和探讨，从而更好的强化电熔焊机在焊接领域中的应用地位，促进和推动电熔焊机更好的发展。
1 电熔焊机的设计原理
基于单片机和模糊控制的电熔焊机其设计系统主要是由温度检测电路、继电器控制电路、单片机、独立式按键盘、LCD显示器、双向晶闸管、扫描器、键盘接收电路等设备部件构成的。它的工作原理主要是利用对系统加热来实现的。因此，在电熔焊机的整个系统设计中，温度控制是其中最为关键的核心环节。只有将温度控制设计的科学、恰当，才能在焊接操作过程中，运用温度检测电路对实际的施工场地温度情况进行科学、准确的检测，并利用聚乙烯管道接头上的条形码所示温度进行PID模糊运算，而后推算出合适的温度控制量，在经过进一步的系数修正后，确定最终的加热时间，从而将电熔焊机的温度调节到最为适宜的温度，进而有效提高焊接操作的质量和效率。在整个加热过程中，单片机进行加热时间和电压的自动调节，LED显示器进行加热时间的倒计时显示。当时间显示为0时，系统会自动进行断电操作，从而完成焊接任务。其电熔焊机的加热操作过程如图1所示。
2 电源控制设计
电熔焊机的工作过程是以电力为动力保障的，因此，其对电源的控制设计非常的重要。在单片机和模糊控制电熔焊机的电源设计中，其继电器和芯片的电源采用的是LM2576（单片降压型开关稳压器）。这种开关稳压器具有较强的电流输出驱动能力以及工作效率，从而能够更好的保障电熔焊机控制系统在运行过程中的可靠性和稳定性，进而确保了电熔焊机的正常、运行工作。
3 环境温度检测设计
单片机和模糊控制电熔焊机在运行时的温度设定同其所处的实际施工现场环境温度具有较高的关联性，通常情况下，电容焊机对施工环境的温度要求在-30～50 ℃之间。在单片机和模糊控制电熔焊机的温度检测设计中，采用了AD590型传感器作为外部环境温度的传感器。这是因为AD590型传感器属于一类半导体型的传感器，它同其他型号的热电阻和传感器比较，避免了线性化问题的出现，在设计和工作过程中，不需要进行微弱信号和电桥放大器的输入，也不需要实行冷端补偿操作，能够选择相应不同的工作电压，使得设定温度同输出电流之间形成完整的线性关系，从而有效缩小了测量的范围。AD590型传感器是一种低温传感器，它的操作过程是采用抗恒高阻流源形式实现输出，并在不影响电流输出的情况下降低传输线的电压，从而更好的实现远距离电压的传输。之后，利用转换器保持和采集输入的模拟信号，并将之转变成相应的数字信号，从而更加准确的测量外部环境的温度情况。
4 信息保持和显示设计
单片机和模糊控制电熔焊机在信息数据保存显示设计中，采用LCD显示器作为数据显示工作，不仅使操作人员能够直观、实时的获取系统温度及加热时间情况，还方便了操作人员对电熔焊机的使用操作。设计人员将电熔焊机的单片机同LCD显示器连接起来，并采用相应的计算机软件进行焊接数据编程，使其在LCD显示器上能够直观、清晰的显示出设置温度、当前温度、加热时间、系统菜单等相应信息，便于人员的随机观察和操作调整。同时，在机器操作面板上设置清晰的LED指示灯，使操作人员能够通过LED指示灯的亮灭或颜色及时的检查和判断电熔焊机系统的实际运行情况，从而使操作人员能够更好的进行焊接作业。此外，LCD显示系统还能够将焊接工作过程中的一些需要长久保存的数据进行完善、系统的保存（通常是存入相应的储存卡），以便于相关操作人员的查看和核对。
5 模糊控制设计
在单片机和模糊控制电熔焊机中，模糊控制技术能够有效的避免外部环境因素对系统计算的影响，并降低了对精确数学模型的依赖性。在系统工作过程中，模糊控制技术主要是通过模糊推理以及模糊化计算等操作将所输入的数字量利用输入的隶属函数变换成模糊数据变量，从而寻找出相对的隶属度。而模糊推理的运行则是根据相关的控制规则，在模糊概念的基础上实现相关的数据计算推理。这也是电熔焊机中模糊控制系统器的关键性核心内容。也就是说，电熔焊机中的模糊控制系统是通过变量中的相应关键词等模糊变量进行数字量的逻辑转换，从而实现同精确控制相同效果的模糊控制。在电熔焊机模糊控制系统的实际运行过程中，操作人员要依照实际焊接工作的具体要求调整相应的PID模糊参数，以便于得到更为满意的焊接成果。
6 结语
随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，电熔焊机在各行各业中的应用和推广也越来越广泛。因此，设计人员要不断加强基于单片机技术和模糊控制技术的电熔焊机的设计和应用，从而更好的推动和促进单片机和模糊控制电熔焊机在焊接领域中的应用和发展。
参考文献
[1] 杨晓玲，朱群雄.基于单片机和模糊控制的电熔焊机设计及应用[J].仪器仪表学报，2008（7）.
[2] 葛洪军，郑国华，李萍.基于单片机的木材干燥窑温度模糊控制器的设计方法[J].黑龙江工程学院学报，2013（3）.
[3] 陈星，甘方成.基于单片机模糊控制技术在恒压供水中的应用[J].科技广场，2009（10）.
【关键词】单片机 程序设计 有效 策略
单片机是一门理论与实践相结合的综合学科，在传统的单片机程序设计中，一般只是为传递一些总线、地址、数据、中断和串行通信口等抽象的理论知识，对于实践却很少实施，由此工作人员便会在不理解的前提下对单片机程序设计产生一种畏惧心理，加之，工作人员本身的专业知识不够扎实，学起来非常困难。为了进一步提高工作人员单片机程序设计的能力，提高单片机工作人员专业水平，单片机程序设计师们必须根据工作人员和实践各方面特点对单片机设计方法和策略进行改革和创新，以能够使基础薄弱的工作人员也能够很好的掌握单片机程序设计方法和应用。
1 加强单片机程序设计的实践分析
一般来说，初上岗位的工作人员在思维方式上更偏向于形象思维，对于编程设计等这些抽象的理论知识而言，工作人员却显得力不从心。为此，应该在工作过程中抓住这一特点，将理论知识融入到实践教学中去，让工作人员在自我摸索中、实践中了解单片机程序设计知识，由此激发工作人员的学习兴趣，提高工作人员的积极性。
例如，在指令系统和汇编语言程序实践中，工作人员可以在首先将基本理论知识了解清楚，然后对工作人员的操作仿真软件加以强化训练，让工作人员在不断的操作中深刻理解指令系统和汇编语言程序的具体操作技巧和应用价值，做到会编辑程序、会汇编原程序等。
再如，工作人员可以在训练操作中了解指令，从而确保工作人员应用指令的能力。单片机的指令系统共有111条，助记符共有42种，寻址方式有7种，如果这些内容仅仅由教师来逐条讲解和介绍，工作人员不仅难以理解，还有可能无法认真研究，这样只能导致适得其反的效果。因此，为了让工作人员更有兴趣的认真了解指令系统，工作人员应该被安排学生在软件平台上操作，按照相应的汇编语言程序命令格式对不同的指令程序进行编辑，使用“仿真器”对单片机的真实状态进行仿真，经过反复练习和操作之后，工作人员必然会对各种程序格式、指令格式、指令助记符和寻址方式等产生深刻的印象。
2 单片机设计必须要理论与实践相结合
单片机技术实际上是一种硬件与软件相结合的综合技术，在设计的过程中，工作人员只有根据单片机程序设计的特点，坚持理论与实践并重和相互穿插渗透的原则，才能充分而全面提高工作人员单片机技术的综合应用能力。
首先，设计人员应该在实践之前，对实践内容进行必要的筛选。由于单片机的相关理论较为抽象和深奥，硬件内容优势交错渗透的，所以在筛选实践内容时应始终坚持够用原则，在参照经典应用实例的基础上，将实践内容分为若干个知识模块，以能够满足技能训练和基本应用所需要的理论知识支撑。在筛选实践内容过程中，设计人员应该从工作人员的单片机的初级性、基础性和工具性的角度出发，删除单片机系统扩展与开发技术等章节的内容，加强基本应用理论教学，为设计人员后续逐步提高单片机理论打下良好的基础。
其次，在汇编语言程序设计中，设计人员应该尽量采用灵活多变的方法促进编程能力的提高。例如，设计人员可以采取指令更换的方法对选择的不同的指令完成同一功能的要求；采取参数改变法，对相关参数进行修改，定时器或技术器工作方式等都可以采用参数改变法；采用地址变更的方法，对中断源、中断入口地址和相关标志位等进行变更等。
最后，在实践教学中巧妙的插入理论知识，加强对工作人员理论知识应用能力的培养。例如，设计人员在指导中应用模块试验时，应该提前将中断的来源、中断控制的方法、中断请求、中断响应、终端服务等及其相关理论知识点讲解给学生，让试验过程中通过硬件和软件两方面分析中断应用，从而提升分析问题和解决问题的能力。
3 创新单片机设计的方法
针对单片机程序设计的特点，工作人员在进行教学时可以采用一些创新型的方法来提高工作人员对学习单片机程序设计课程的兴趣。
3.1 讨论法
提高工作人员对单片机设计的兴趣和充分发挥积极性和主动性都是非常重要的环节，而单片机程序设计作为一题多解的学科，更需要充分调动工作人员的主动性和创新思维。工作人员在采用讨论法的过程中，可以依照提问、答辩、论证、反驳和判断等程序，让工作人员围绕一个知识点进行讨论，以达到工作人员之间、师生之间相互启发、相互协作去分析问题、发现问题、解决问题和总结经验的教学目的。
3.2 分组法
注重培养团队精神，以竞求进上机编程实践是学好程序设计语言的关键但在上机实践过程中工作人员如果各自为战，或在设计人员的统一指挥下以完成不同题型的任务为实践内容，对于工作人员而言很容易失去上机兴趣，也很难达到上机实践的目的 因此，针对工作人员的特点，适当转变上机实践的形式也不失为一种好的方法。
4 结束语
伴随着市场对单片机的需求不断扩大，单片机程序设计在社会中得到了广发的应用，为此，单片机设计公司对单片机程序设计越来越重视。为了迎合社会的需求，在单片机程序设计过程中，应该在吸收传统优秀经验的基础上，不断创新方法，提高设计质量，从而培养出更多社会适应性单片机程序设计人才。
参考文献
[1]黄贞，李俊雄，周朱武.Proteus软件在单片机实验教学中的应用[J].中国教育技术装备，2009（09）.
[2]周红明，张萍珍.项目教学法在"单片机应用"教学中的实践[J].科教文汇（上旬刊），2009（04）.
[3]周灵彬，张靖武.PROTEUS的单片机教学与应用仿真[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（01）.
关键词：LabVIEW 温度采集 串口 单片机 DS18B20
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-134-02
1 引言
环境温度监测在工农业生产、科研、工作和生活中占有重要地位。温度监测仪器的功能和质量对于温度测试的结果有着很大影响，因此开发高性能的温度监测仪是十分必要的。本文基于虚拟仪器技术设计了一个温度监控系统。
2 下位机设计
本系统采用STC89c52单片机作为下位机，利用DS18B20温度传感器实时检测环境温度，计算机机作为上位机，二者通RS- 232串口接收或发送数据和指令。
2.1 温度采集部分
温度传感器采用单总线方式的集成温度传感器DSl8B20，它的测量范围从-55℃到+125℃，可以满足常用的环境温度检测需要，同时它能在1s内将周围环境温度信号转化为单片机能识别的数字信号。DSl8B20与单片机的P10口相连。电路原理图如图1所示。
2.2 串口通讯模块
下位机与上位机之间利用RS- 232实现串口通讯，由于单片机和PC机之间电平不匹配，所以需要用MAX232芯片进行电平转化。如图2所示。
2.3 下位机软件设计
下位机的软件由C语言编写，主要包括DS18B20的读取和串口通讯两个部分，串口通讯主要采用中断方式，波特率为9600，测温单元主控单片机串口工作方式为1。下位机工作流程图如图3所示。
3 基于LabVIEW的上位机设计
本系统上位机采用虚拟仪器技术，即用NI公司的LabVIEW软件进行模块化编程，实现环境温度的数据采集、处理、显示、存储等功能。LabVIEW通过VISA串口驱动程序和单片机进行通讯，采集温度数据。上位机软件设计了丰富的控制旋钮，可以满足特定场合的需求，如开始、暂停、上下限设置等。同时本系统还具有良好的人机界面，可以通过温度计和波形图的方式实时显示温度数据 。仪器前面板如图4所示。
4 小结
本系统采用模块化设计思想，主要包括温度数据采集模块、温度上下限设置模块、温度数据显示模块、数据存储模块、报警模块等，从而实现了环境温度的监控。同时系统还具有良好的扩展性，可以根据监控需要设置多路温度数据采集，只需要对程序框图进行相应修改即可。
参考文献：
[1] 余成波，胡新宇，赵勇.传感器与自动检测技术[M].北京：高等教育出版社，2004：58-65.
关键词:单片机软面板AT89S51 RS232串行通讯
中图分类号: TP368.1 文献标识码:B
信号发生器的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的信号发生器各有特点,但它们性格和功能都已固定,并且价格昂贵。然而基于PC的数字信号发生器,可借助PC的丰富资源,通过软件开发设计出性能优良的仪器,更为重要的是可以根据实际要求,进行二度开发提高,功能升级方便,从而实现了“软件就是仪器”的现代测试仪器理念。所以这种类型的数字信号发生器无论在功能和实际应用上,都具有传统信号发生器无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的发展前景。
1 新型数字信号发生器的整机设计
该新型数字信号发生器产生信号类型有正弦波、方波、三角波以及脉冲信号等,频率和幅度均可调。整机电路包括:数/模转换电路的单片机最小化设计、信号幅度调理电路、信号电流/电压及极性转换电路、单片机与PC机接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,D/A转换采用AD7520LN芯片。通过RS232串行口与PC机进行通信,传送所设置的信号参数。整机系统电路如图1所示。
图1 数字信号发生器电路原理
1.1 数/模转换的原理
在单片机数/模转换电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD7520LN转换芯片的操作。
运用ADG408电子模拟开关和8个精密电阻,构成分压电路,给AD7520LN转换芯片的Vref端提供8种不同的参考电压,用来调理产生信号的幅度,这样所产生的信号有8种可调输出电压范围。LM324运算放大器电路完成电流/电压转换,以及信号极性的转换。信号产生中,周期和幅度值(peak-peak)的设定至关重要。在系统中,这些参数值在主机界面相应输入框设定,然后单片机根据这些参数来发生具体的信号。
为了提高A/D转换精度,设计了一精密稳压电源模块,输出16V直流电压,这样提高了AD7520LN的Vref端参考电压精度。
1.2 RS232接口电路的设计
AT89S51与PC机的接口电路采用芯片Max232。Max232产品是由德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。Max232芯片是起到电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC机的RS232电平达到匹配。串口通信的RS232接口采用9针串口DB9。用定时器T1作波特率发生器。
2 软件编程
软件程序主要包括:PC机可视化界面程序、单片机与PC机串口通讯程序、单片机信号发生程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具。
2.1 单片机编程
单片机主程序流程如图2所示、信号发生子程序如图3所示。单片机系统开发仿真调试借助uVison3集成调试软件,完成程序的编辑、编译、仿真,要完全符合AD7520LN的时序规范要求。最后将调试成功而生成的.bin文件编程固化到AT89S51的flash单元中 ,最后实现脱机工作的应用系统板。
2.2 人机界面编程
利用VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。PC机界面主程序流程如图4所示。
VC可视化界面编程中运用了NI公司Measurement Studio6.0控件,实现了输出信号波形显示和幅度指示功能。数字信号发生器的操作界面如图5所示。
3 功能结果
通过实践运用,软硬件方案实现了既定功能,整机的各项指标都达到了预定的设计要
求。AD7520LN数/模转换器件的分辨率为10位,这为整机系统的较高精度提供了保障。整机系统工作稳定可靠,可视化界面显示正常。
关键词:单片机 电子产品 节能 应用
1、单片机在电动机节能控制中的应用
在电动机运行过程中,大部分时间机器处于轻载或变动负载下,负载一般低于60%的额定负载。电动机节能控制技术成为提高效率的必然要求,整个行业转向节能装置的研发。最新电动机节能控制器应运而生,这种节能装置是附加于不同应用场合的电动机上获得节能效果的。采用单片机技术,由三端双向可控硅组成三相调压电路,是电动机节能装置中一种新的节能控制器。
单片机节能控制器的节电原理。通常情况下,定子铜损,转子铜损、铁损,机械损耗是电动机运行时三种基本损耗。其中定子铜损,转子铜损、铁损耗与电动机运行时的电压与电流的平方成正比。通过降低电机绕组端电压可以在电动机空载、轻载运行时,起到节约电能之目的。根据对不同元件的调压设计的节能装置目前都分为三大类:电抗器调压,电机定子绕组星三角转换调压,双向晶闸管调压,这几种由调压原理指导设计的节能装置从稳定性和经济效益出发,双向晶闸管调压的技术被得到的更广泛的应用。
2、单片机在人际语言互动方面的开发利用
(1)设计初衷。语言是人类特有的通信方式,在漫长的人类社会发展过程中发挥着无可比拟的作用。让机器“说话”一直是电子技术不断努力的方向,语言合成是人机语声通信的一个重要组成部分。近年来,随着大规模集成电路的发展,多种外围电路简单性价比高专用语音处理芯片相继问世,如uM6101、8P101等。但这些芯片多缺乏“智能”组合合成的能力,有的甚至只能实现简单的语音录放功能,因此,应用范围受到一定的限制。最近一些研发人员利用单片机改造电子闹钟的语音自动报时功能在单片机的智能化应用方面迈出了建设性的步伐。
(2)软件设计原理。波形编码技术在众多语音合成编码方案脱颖而出,让单片机工作在定时计数方式,当单片机接收到需报时(或整点自动报时,或定闹时间到)的请求时,压缩固化在EPROM中的语音数据编码,单片机就能根据不同应用场合的实际情况,自动组合,调用不同的编码语音数据,实现语音的“智能”组合合成。电路的工作原理是:根据当前计时值,取出事前经编码压缩固化在EPROM中的相应语音数字信号,经解码组合,送至单片机Pl口作D/A变换,然后经平滑滤波和功放,还原成报时语音。鉴于语音报时电子闹钟的词汇量不大,要求注重语音的合成质量。本系统EPROM中所存贮的语音数据和常用数字声等音节。获得相应的语音报时信号,分时调用对应的语音数据。当接收到外部请求脉冲时,单片机按“点”+“分”的组合方式,经解码送往单片机P,口作D/A变换。
(3)硬件设计原则。降低功耗和降低制作成本节约有限空间、有效布局是总体设计原则,根本出发点是尽量缩短CPU的运行时间,延长待机时间。具体设计时鉴于袖珍型便携需用干电池供电的特点尽可能多使用80C31和27C256等低功耗CMOS芯片,只在需要报时时才接通功放和DZA等支路的电源,从而使整机静态工作电源下降到0.6mA,即使两节普通5号电池,也能满足将近一个月的供电要求,达到降低功耗的目的。其次是,减少芯片数量,如采用数据和程序存贮器多合为一,实现一芯多用。在此时是将单片机设置成空闲节电运行方式,同时在硬件上采用电子开关。具体措施是:1.将单片机设置成空闲节电运行方式。2.多用中断方式,少用软件查询。3.采用并联结构的程序散转方法,减少程序的执行时间。4.充分利用CPU内部的定时/计数器,少用软件定时、计数。
3、单片机开发在自动报警控制器的应用
(1)自动报警控制器重要性。火灾危害自古有之,城市化进程的加快,使火灾预防工作已成为保障人民财产安全的重中之重。伴随电子技术的发展,形成以电子集成电路为代表的防火报警产品。20世纪八九十年代以来,随着微型计算机的开发利用,出现了以微机为核心的火灾报警控制器,它的广泛安装与使用,理想的防火报警装置,使人们对火灾的控制能力大大增强,大大降低危害损失。
(2)单片机在设计原理。在开发利用单片机时,应对它的串行通讯口的性能充分加以利用。以微机为核心的火灾自动报警控制器最初是晶体管继电器为分立元件的产品就是很好的例子。通用火灾报警控制器的主要心脏部件是MCS51系列单片机,通过它来接收火灾探测器的报警信号,经过确认后,发出声光报警,显示报警位置,并能发出控制信号启动消防设备,迅速灭火。另外兼有现场编程、事故广播、打印、自检等功能。总线制报警控制器工作时,主要采用火警与故障自动交替巡回检测技术,控制器不断地对所有探测器、建筑布线和报警控制器进行故障巡检,能及时报警,同时,火警信号优于故障信号。可见,从信号的接收到处理,从时,产品不但功能多,体积小,而且形式多样,既可挂在墙上,又可做成台式或柜式,操作简单直观,总线制报警控制器是利用单片机的串行口进行信号的输入、输出。输入和输出全部采用二总线,即两根线,每两根为一路,每一路可带127个报警信号,每一报警信号有一地址号,出现故障和火警时,由总线将信号输入,显示报警点的地址。这样只利用单片机本身的串行口,就可带一百多个报警信号,如果再对其进行扩展,8路就可带1096个探头,而从控制器引出的也只有十几根线。单片机串行口的利用问题:l)设计系统硬件、软件时,要考虑并行口硬件复杂、软件简单、而串行口正好相反的特点,针对不同的控制对象,具体分析,灵活对待;2)要充分认识单片机串行口在控制方面的作用,它不仅仅是与主机通讯的接口,还可以作为信号的输入、输出口;3)开发利用单片机时要从整体出发,决不能因某一部分的优化而影响整个控制系统的性能。
关键词 单片机;电子频率计;多周期同步测量法
中图分类号TP368 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)31-0250-02
1 数字频率计简介
频率计又称为频率计数器,是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。数字频率计具有测频速度快且测频精度高而被广泛使用于科教、军事、生产等各个领域。目前,数字频率计的种类以及功能在不断地完善,实际使用中出现了专用和通用的数字频率计,它们的基本功能是测量正弦信号、方波信号、三角波信号以及各种周期性变化的非电量。
2 多周期同步测量法简介
基于传统的测频原理如直接法和间接法,它们各有优势,直接法比较适合用于高频测量,间接法比较适合对低频测量,在实际的应用中有很大的局限性。多周期同步测量方法较传统式测量方法具有较高的测量精度,在真个测频区能保持恒定的测量精度,适合实际测量的需求。并用单片机作为控制中心来进行控制,比如使用MCS-51系列单片机作为控制中心。MCS-51系列单片机具有数据的存储运算处理功能以及多个大容量的程序存储器和多个多功能的I/O通信接口、中断单元和定时单元、A/D转换等完善的电路,其功能十分强大,可以将测量的结果用十进制数显示,使整个测量系统得到极大的优化,不但能使测量系统的响应速度变快,而且能满足实用的精度要求,方便测量,关键的一点是设计成本比较低。基于此种原因,本设计将采用多周期同步测量法,使用单片机作为控制中心设计数字频率计,利用单片机内部的计数与计时功能对完成信号的测量。
3 基于单片机的数字频率计的硬件设计
基于单片机的数字频率计硬件部分大体上可分为单片机主控电路,输入电路(包括放大电路、整形电路、分频选通电路、同步电路),显示电路,以及电源电路。系统总体设计框图如图1所示:
图1系统总体设计框图
单片机AT89C51具有编程灵活、易调试的特点,而且AT89C51的引脚较多,利于电路的扩展。它集成了CPU,RAM,ROM,定时器/计数器和多功能I/O口等一台计算机所需的基本功能部件,有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含两个外中断口,两个16位可编程定时计数器,两个全双工串行通信口。其片内集成了4KB的FLASHP EROM用来存放应用程序,这个Flash程序存储器除允许一般的编程器离线编程外,还允许在应用系统中实现在线编程,并且还提供了对程序进行三级加密保护的功能。AT89C51的另一个特点是工作速度更高,晶振频率可高达24MHz,一个机器周期仅为500ms,比MCS-51系列单片机快了1倍。
51单片机内部有两个16位定时/计数器,他们的工作方式可以定义为定时方式或者计数方式,这些分别由定时器控制寄存器和工作方式控制寄存器控制,可以通过软件设置来实现不同的工作方式。当设置为定时工作方式时,定时器计数单片机内部振荡器输入的12分频后的脉冲,每计数一个机器周期定时器自动加1,知道溢出为止。但设置为计数工作方式时,通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)对外部脉冲信号计数。当该引脚读到输入的信号产生高电平到低电平变化的下降沿时,计数器自动加1。
基于以上优点,基于单片机机设计的数字频率计,系统的精度比较高,处理测量结果速度是比较快的。
4 基于单片机的数字频率计的软件设计
系统的软件设计主要包括待测信号测量方法及算法程序。系统软件设计采用模块化设计方法。整个系统由系统初始化模块,频率测量模块,频率数据转BCD 码模块,显示数据处理模块,频率数据显示模块,定时器中断服务模块等各种功能模块组成(如图2)。上电后,进入系统初始化模块,系统软件开始运行,不断实时地将所测频率在液晶模块上显示。
图2系统软件框图
多周期同步法设置单片机内部T0为定时器,T1为计数器,对机器周期进行计数。待测信号分别输入T1端及74LS74的CLK端,此时T0和T1分别受和的控制,和端为同步电路的Q端。开始测量时,单片机P1.0脚被置“1”,在P1.0状态改变时,fx即CLK端正处于某一周期的高电平或者低电平当中,Q端输出地状态不会立即改变,而只能是在CLK的上升沿到时Q端才能把P1.0脚即D端的状态输出,此时T0和T1才开始启动,实现可二者的同步启动。当定时器溢出时,将P1.0清零,此时触发器Q端仍维持高电平,fx直到下一个上升沿到来才变为低电平。
5 结论
AT89C51单片机是一种性能优越的单片机,是一种高效的微控制器。为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活而优质的设计方案,并且具有很高的性价比。本文了介绍了基于单片机的多周期同步测量法的电子频率计的设计方案。相比于传统的电子频率计的设计,该方案具有诸多的优点。并且系统硬件电路结构简单,软件设计容易,具有较高的信号频率的测量精度。
参考文献
[1]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京:北京航天航空大学社,2003.
关键词：USB；电压；多路；可调
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7904-04
一定范围内可调的电压输出在很多场合有重要的应用，例如电子器件维修检测等。手动调节电源电压输出的方法很麻烦，精确度低，而且只能输出少数的几路电压，显然不能满足快速、精确和多路电压输出的要求，为此，设计了本方案，以单片机作为下位机控制D/A转换器实现电压的转换输出，单片机通过USB接口与上位机电脑通信，接收上位机的命令，实现快速、精确、多路的电压输出，而且实现了任意一路电压可调。
1 硬件电路设计
硬件电路主要包括单片机最小系统、电源模块、USB接口电路、D/A转换电路。考虑到应用的实际需求和开发的成本，单片机采用STC89S52，可以在线编程，开发十分方便，晶振频率为12MHz。
1.1 电源设计
本系统中需要用到的电源有5V、正负10V和正负15V，交流电通过变压器降压在经过整流以后，接到稳压模块上，输出各种需要的电压。7805输出5V电压，7810和7910输出正负10V电压，7815和7915输出正负15V电压。
1.2 USB接口芯片
近年来，随着计算机技术的快速发展，特别是USB技术的发展，使用USB移动存储设备变得非常普遍，因此很多USB移动存储设备接口的芯片推出，例如南京沁恒公司的CH375就是其中之一，在一些需要转存数据的设备、仪器上被应用了。该文采用CH375做USB接口通信芯片。CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式，是一个USB总线的通用接口芯片，与单片机/DSP/MCU等控制器的连接非常方便。图2是CH375与单片机的连接示意图：
1.3 D/A转换电路
D/A转换芯片选用DAC8420，具有4个通道，各DAC的地址均由一个16位串行字单独确定，它由一个12位数据字和一个地址表头组成。初始化电压值可通过可编程复位控制CLR，使四个DAC输出零电平或中间电平。参考电压范围是正负10V，能实现电源电压范围内的正/负单极性或双极性信号摆幅，用户通过设置输入VREFHI和VREFLO而确定输出电压范围，从而提供极大的设计灵活性。具有12位电压输出，三线式串行数字输入与以10 MHz速率工作的微处理器便可轻松实现接口，只需极少的附加电路即可。该文DAC8420的电源电压接正负15V，参考电压接正负10V，可实现-10V～+10V范围内的电压可调。为提高输出的负载能力，可以将输出电压接到运放上，接成电压跟随器模式。
2 程序设计
2.1 上位机设计
上位机的软件界面用VC++6.0开发，利用CH375动态链接库提供的函数，编程实现数据的下传。12路电压数据存放在文本文件中，单击“通道数据下传”，即可将12路电压数据下传给单片机。也可以对其中的任意一路进行修改下传。界面如图3所示：
2.2 下位机设计
下位机的程序主要有两个方面的内容，USB接口程序和D/A转换程序。电脑的下传数据通过USB接口传输给CH375芯片，CH375会输出一个低电平信号通知单片机，使单片机产生外部中断，进入中断以后处理所收到的数据，进而按要求启动D/A转换，输出电压信号。单片机先初始化USB接口芯片CH375，再开放外部中断以等待电脑数据下传。USB初始化如下：
void USB_Init（ void ） {
UINT8 i；
#ifdef TEST_USB_FIRST
/* 测试USB与单片机的物理连接是否正常以及是否正常工作，可选操作，通常不需要 */
UINT8 j；
USB_WR_CMD_PORT（ CMD_CHECK_EXIST ）； /* 测试USB是否正常工作 */
USB_WR_DAT_PORT（ 0x55 ）； /* 写入测试数据，任意数据 */
i = ～ 0x55； /* 返回数据应该是测试数据取反 */
if （ USB_RD_DAT_PORT（ ） ！= i ） { /* USB不正常 */
for （ i=80； i！=0； i— ） {
USB_WR_CMD_PORT（ CMD_RESET_ALL ）； /* 多次重复发命令，执行硬件复位 */
USB_RD_DAT_PORT（ ）；
}
USB_WR_CMD_PORT（ 0 ）；
for （ i=250； i！=0； i— ） for（ j=100； j！=0； j— ） Delay2us（ ）； /* 延时50mS */
}
#endif
三个DAC8420芯片相应的数据传输引脚接于相同的单片机引脚，片选端分别连于单片机不同的引脚。函数DAC8420（high，low，channel）是D/A转换函数，high和low参数分别是输出到DAC8420芯片的16位串行数字量的高、低8位，其中最高的2位的四种排列分别对应于DAC8420的四个输出电路，参数channel用于选择三个DAC8420芯片的片选，程序如下：
sbit DAC8420_LD = P2^5；
sbit DAC8420_CS0 = P2^2；
sbit DAC8420_CS1 = P1^7；
sbit DAC8420_CS2 = P1^6；
sbit DAC8420_SDI = P2^7；
sbit DAC8420_CLK = P2^6；
sbit DAC8420_CLR = P2^4；
sbit DAC8420_CLSEL = P2^3；
void DAC8420（unsigned char high，unsigned char low，unsigned char channel）
{
unsigned char i=0 ，m=0x80；
if（channel==0）
{ DAC8420_CS0=0；
DAC8420_CS1=1；
DAC8420_CS2=1； }
else if（channel==1）
{ DAC8420_CS0=1；
DAC8420_CS1=0；
DAC8420_CS2=1； }
else if（channel==2）
{ DAC8420_CS0=1；
DAC8420_CS1=1；
DAC8420_CS2=0； }
DAC8420_LD=1；
for（i=0；i
{ if（m&high）
DAC8420_SDI=1；
else
DAC8420_SDI=0；
DAC8420_CLK=0；
DAC8420_CLK=1；
m=（m>>1）； }
m=0x80；
for（i=0；i
{ if（m&low）
DAC8420_SDI=1；
else
DAC8420_SDI=0；
DAC8420_CLK=0；
DAC8420_CLK=1；
m=（m>>1）； }
DAC8420_LD=0； //将数据移入DAC寄存器
DAC8420_LD=1； //寄存器DAC数据保持
DAC8420_CS1=1；
}
3 结束语
本文设计了一种基于USB通信的多路可调电压输出系统，电脑控制下位机，可以同时输出12路-10V～+10V之间的电压，而且任意一路电压均可通过上位机调整，电压精度可达到0.2mV，大大提高了效率和精度，而且操作十分方便。
参考文献：
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关键词：单片机；数字秒表；汇编语言；仿真
中图分类号：TP368.1文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)22-5344-03
Digital Stopwatch Based on AT89C51
GAO Wen-qing, LV Ying-ying
(Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650051, China)
Abstract: The article designed a digital stopwatch based on AT89C51.The digital stopwatch used the Assembly language to develop, nixie tube was used to show, and the system was simulated by Proteus and Keil, which was up to the expectation effect.
Key words: singlechip; digital stopwatch; assembly language; simulate
1概述
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器或计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。单片机与编程语言的结合可以快速高效的实现各种功能，该文结合单片机设计实现了一种基于AT89C51单片机的数字秒表。
2系统概述
2.1设计任务
数字秒表设计由单片机AT89C51、数码管、开关、电阻、电容等部分组成。其功能要求是用AT89C51设计一个2位LED数码显示的“秒表”，显示时间为00-99秒，每秒自动加一。另外还设计了一个“开始”按键、一个“复位”按键和一个“暂停”按键。按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加一；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00；按“暂停”按键，系统暂停计数，数码管显示当时的计数。
2.2总体方案
图1系统整体设计
系统主要有三部分构成：按键控制信号，单片机软件处理，数码管显示。电路运行时，由开关按键决定其运行方式，经过单片机内部的程序进行相应的处理，在数码管上显示出来。利用12M晶振的一个机器周期为1微秒,通过循环产生1秒时间延迟，扫描单片机中所存放的时间值（可正记时，也可倒计时），并通过输出显示在数码管上。此外，数码管各段连接了上拉电阻，是为了保证引脚外接的按键在未按下时，作为电流负载一直保持引脚为低电平。系统整体设计如图1所示。
3数字秒表的proteus软件仿真电路设计
3.1整体仿真电路
Proteus软件仿真设计如图2所示。
图2系统Proteus软件仿真图
3.2 AT89C5l单片机和数码管显示电路的接口设计
使用动态显示电路接法，LED灯采用共阳极数码管，电路中采用P0口输出，并联控制两个数码管的8个段选控制端，P2.6、P2.7作为分别采用两个控制LED数码管的位选控制端,其中P2.6接显示个位数，P2.7接十位数，P0.0—P0.7对应了两位数码管的a,b,c,d,e, f,g。
3.3按键控制信号
三个按键采用独立式键盘接法，开始按键接P3.5，暂停按键接P3.6，清零按键接P3.7，低电平有效，三个按键功能均在子程序中显示。定时器0中断程序主要是延时程序。
3.4其他管脚的设计
单片机中的Vss端接地，Vcc端接+5V电源，另外，三极管发射极端也接+5V电源，保证数码管有足够的电源供应。
图3程序设计流程图
4计时器的软件程序设计
软件设计的思路为：在这个复杂的程序中，先根据设计的总体要求划分出各功能程序模块，分别确定主程序、子程序以及中断服务程序结构，并对各程序模块占用的资源进行统一的调配，最后根据流程图绘制具体的程序。因此在这个秒表程序中可划分为主程序、键盘控制、秒表计时程序三大模块。其中主程序完成初始化作用，动态显示程序，键盘控制程序，秒表计时程序等，延时程序由定时器中断服务子程序构成。
主程序：即初始化程序，用EQU命令首先对三个按键进行了定义，规定了堆栈指针和数据指针的首地址，对定时器进行设定，选用定时器0为工作方式1，50ms为定时时间，则要定时1s可以循环20次，设置中断程序的入口，并开中断EA,ET0等。
子程序：包括按键功能子程序和显示子程序。按键子程序对三个按键功能进行设定，其中P3.5口起到开始的功能，P3.6口连接的按键可以控制数码管的进度，P3.7对数码管数字进行复位，使数码管清零。三个按键均为低电平有效，JB命令先判断按键是否按下，若按下则跳转到显示子程序，JNB命令判断按键按下后是否弹起，若弹起来就执行开始、暂停、清零等功能。显示子程序：定义了P2.6、P2.7两个位选口，在单片机输出时，先选择字位选口，然后在所在的位口上进行字形选择，选择要点亮的字形。
中断程序：中断程序即定时器延时程序，当中断来临时，定时器重新装入初值，判断是否循环了20次，若循环20次说明定时器延时到达1s，就进行加一运算。程序设计流程图如图3所示。
重要程序段说明：
将0到99的数据通过对10整除和对10求余，将数据的个位和十位分开。
MOV A,R4
MOV B,#10
DIV AB;当前值除以10
MOV 40H,A;得出的商送给十位
MOV 41H,B;得出的余数送给个位
这段程序是将要显示的数字分别放到两个数码管上，使两个数码管分别显示十位和个位数字。
5结论
该文使用AT89C51单片机设计了一款具有计时开始、暂停、复位功能的数字秒表，利用Proteus和Keil软件进行了仿真及调试，达到了期望的效果。系统结构简单，抗干扰能力强，具有较好的应用前景。
参考文献：
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航天航空大学出版社,2005.
[2]王爽.汇编语言[M].北京:清华大学出版社,2008.
【关键词】数字频率计;单片机;显示
1.引言
数字频率计是直接用十进制码来显示被测信号频率的一种测量装置。作为一种基础测量仪器，已在教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域有较广泛的应用。
试验中设计的频率计测量的频率范围在1Hz-10MHz之间。能够测量任何该频率段内的周期信号的频率，延时要小，测量迅速，以十进制数显示，便于读数，单位以Hz或KHz显示，自动转换单位。
方案1：目前市场上的频率计多数使用专用计数芯片和数字逻辑电路计数，测量原理图如图1所示。
图1 计数芯片设计频率计的基本原理
计数芯片是通过外部时钟电路产生的时间基准信号控制计数器的计数和保持状态的，计数器的测量精度很大程度上就取决于时间基准信号的精度。其次，要实现量程转换，需要人为选择量程，对时钟电路产生的时间信号分频得到不同量程所需的时间基准信号，完成一次计数后要对电路产生控制信号送入计数器，使计数器清零以便下一次计数，这使得电路比较复杂。再者，这种专用芯片的价格比较高，就决定了制作的频率计的成本会很高。基于以上考虑，就否定了这种用计数芯片计数的方法。
方案2：现在单片机的使用比较广泛，我们可以考虑用单片机设计频率计。使用单片机设计时通常采用两种办法：1）使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数，或者测量信号的周期;2）单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数值再由单片机读取。这里我们用第一种的直接测频法。以AT89C2051单片机为核心，利用其内部的定时（计数）器来完成待测信号频率的测量。单片机的其中一个定时/计数器定时，另一个计数。另外还可以通过软件编程实现自动换档，使电路结构大为简化。
比较以上两种方案，很容易发现两者的优缺点：
方案1需要人为选择量程，电路复杂，专用芯片的价格比较高，制作的频率计的成本高;
方案2可实现自动换档，取材方便、电路简单，制作成本低。
从而确定了使用单片机计数的方案。
2.数字频率计的基本原理
频率的定义是单位时间（1s）内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为：
F=N/T
所以测频就是测量单位时间内脉冲个数，则首先就要对输入信号整形，变换成矩形脉冲，送入计数，计数完成后显示频率值。据此，设计原理如图2所示。
图2 数字频率计的基本组成
3.软件设计
软件部分主要包括实现选择对不同分频信号计数程序、对数据处理程序及显示程序。为使CPU不把大部分时间用在等待定时/计数结束，数码管在单片机在计数的同时仍能显示，就需要采用中断方式。在主程序中，对定时/计数器设初值并开中断，运行显示程序，当T0定时到时产生中断，在中断处理子程序中对数据处理，并重新对定时/计数器设初值。由于中断服务子程序时间非常短，所以视觉上数码管没有停止显示。
具体的工作过程为：
通过软件设置单片机P1.5和P1.6，即设置了数据选择器的地址端A和B，选择对100分频的信号测频，清零标记位（25H）.0表示选择100分频;T1清零，T0定时100MS同时启动T1计数和T0定时;
定时到时产生中断，T1停止计数，判断标记位（25H）.0，为零表示单片机对100分频的信号计数100MS，判断计数值是否小于5000，（小于5000说明信号未经分频的频率值小于5MHz），若大于5000表明信号频率大于5MHz，信号实际频率为：计数值×100×10Hz，所以信号频率值可直接用计数值表示，单位为KHz;
若计数值小于5000，继续判断计数值是否小于500（小于500说明信号未经分频的频率值小于500KHz），若大于500表明信号频率在500 KHz-- 5MHz内，这时就没必要对信号100分频，只需要10分频就可以，通过软件设置单片机P1.5和P1.6，即设置了数据选择器的地址端A和B，选择对10分频的信号测频，标记位（25H）.0置1，标记位（25H）.1置1，表示计数值为10分频的计数，重新把T1清零，T0定时100MS同时启动T1计数和T0定时，定时到时产生中断，T1停止计数，判断标记位（25H）.0为1，表示不是100分频的计数，判断标记位（25H）.1为1表示计数值为10分频的计数，信号实际频率为：计数值×10×10Hz，所以信号频率值为计数值除以10，单位为KHz，实际上可以直接在计数值的左边第二位加小数点，表示对计数值进行了除以10的处理，设置标记位P1.7为1，表示是分频的计数，需加小数点，这时需要把所有标记位清零以便下一次计数;
若计数值小于5000也小于500说明信号未经分频的频率值小于500KHz，这时就没必要对信号分频，通过软件设置单片机P1.5和P1.6，即设置了数据选择器的地址端A和B，选择对不分频的信号测频，置1标记位（25H）.0清零标记位（25H）.1，表示计数值为不分频的计数，重新把T1清零，T0定时100MS同时启动T1计数和T0定时，定时到时产生中断，T1停止计数，判断标记位（25H）.0为1，表示不是100分频的计数，判断标记位（25H）.1为0，表示计数值不是10分频的计数，所以计数值为不分频的计数，信号实际频率为：计数值×10Hz，所以信号频率值为计数值乘以10，单位为Hz;但在低频时，如果信号频率小于10Hz，计数100MS就无法测量信号频率，所以这时还有必要重新对T0置数，使其定时1S，T1也重新计数，设置标记位P3.2为0表示计数值是1S的计数，不用对计数值乘10。
由以上分析可知，通过软件编程就可实现量程的自动转换。
计数完成后需要对数据处理：
（1）由T1得到的计数值为二进制，需要转换为十进制才能显示，可通过软件编程实现;
（2）进制转换完后卫压缩的BCD数，要把压缩BCD数转换为分离BCD数。
程序流程图如图3、4、5所示。
各子程序流程图如图5所示。
4.总结
把已知频率的标准信号输入到制作好的频率计上，观察频率计显示数值发现与标准信号的频率值存在一定的延迟和差值，这种误差的产生主要是因为电路中各芯片的延迟和程序中对T0定时和T1计数时间并不是完全相等。但测得值与标准值相差不大，考虑到做模拟电路实验时用到的频率范围及对频率计的性能要求，在此制作的频率计完全可以应用在模拟电路实验中。
注：由于某种原因，在此，设计的程序不予刊发。
参考文献
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关键词:工程机械;回转接头;试验装置;测控系统;设计方案分析
引言
回转接头能够在固定部分及回转部分之间进行流体输送，故被我国市场上各种加工业与制造业广泛地应用［1］，如冶金业、机床业、石油业、橡胶业、塑料业及卷烟业等。回转接头试验装置作为工程机械中的重要部件，对其进行检测时必须由专门、科学的试验设备仪器才能完成。但根据现阶段国内的工程机械设备情况来看，大部分的检测设备存在着缺失与较多的问题，不够成熟与完善，故对工程机械回转接头试验装置测控系统进行设计，并制定一套科学化、合理化与规范化的设计方案，是工程领域急需思考与探索的问题［2］。
1回转接头试验装置的整体设计
工程机械回转接头试验装置由三个部分组成:液压控制系统、测控系统与驱动回转系统。其中，液压控制系统的工作内容有:压力加载、卸载及保压回转接头的高压通道及低压通道。测控系统的工作内容有:采集与处理相关数据。驱动回转系统的工作内容有:装夹与回转接头。而测控系统内的PLC(可编程逻辑控制器)的工作范围指:在进行各式工位的测试时，及时切换电磁阀通断电、启动与停止高低压系统的电机设备、正转与反转伺服电机设备等。
2回转接头试验装置的采集与处理数据
2．1数据的采集系统设计
按照回转接头试验装置的相关要求与性能测试项目，要求在检测回转接头时，主要的参数应该为:回转接头低压通道压力应当保持为4个，回转接头的扭矩与转速为1个，还应当在高压通道内保持一定的压力。在测控系统的整体方面，单片机主要是从各个传感器方面采集信号，再将信号转换为数据处理与A/D转换，然后利用上位机的命令与接收，可将相关的数据进行采集与控制，通过控制器RS－232把数据有效传到上位机，最终可以实现数据的显示、采集、打印及保存［3］。
2．2测控系统软件的设计
1)串口通信协议。目前，大多数的测控系统利用的通信方式主要为:RS－232串口通信，而串口通信协议中规定的上位机主要为LabWindows/CVI，单片机主要为下位机。格式要求:起始位一位、数据位八位、停止位一位以及校验的累积。因工业环境中存在的干扰因素较多，所以在通信过程中应当使用双绞线的屏蔽功能，将波特率调低到4800bps，以此可以起到防止数据丢失与误传的作用［4］。这样的通信协议主要是用上位机更好地对下位机的压力、转速及扭矩等数据进行命令发送，下位机能更好地将压力、转速及扭矩等相关的数据进行传达。简单来说，当上位机在向下位机下达数据的命令时，下位机可以受到命令的信号，如果校验正确，则下位机将会返回给上位机对应的测试数据与信息。反之，如果校验错误，则下位机将及时报告错误的信息给上位机。2)数据采集的系统程序。在数据采集的系统程序内，程序对于系统中采集到的压力、转速以及扭矩，应当采取循环的扫描方案，对于串口方面应当使用整体的中断方式。单片机系统应及时对这三方面因素开展循环采集工作。一旦上位机下达命令，便会在串口处出现立即中断的情况，而单片机系统利用串口来接受命令，根据命令来执行操作。当操作执行完毕后，系统又将继续进行循环扫描的工作，等到上位机又一次传达命令后，串口将会再一次出现中断的情况。
3结语
工程机械回转接头试验装置测控系统主要采用了单片机，将其当作单片机来采集与处理信息，能够便于测控系统进一步开拓与延伸。选取PLC当作电气内部的控制器，一方面可以提高测控系统的稳定度、可靠度和抗干扰能力;另一方面也能充分保障电磁阀得以快速切换的精确度与准确度。笔者主要对回转接头试验装置的整体设计进行分析，对液压控制系统、测控系统及驱动回转系统进行介绍，最后对回转接头试验装置的采集与处理数据展开研究。
参考文献:
［1］刘朋，董万莹，李永奇，等．中央回转接头性能试验台的对比研究［J］．液压气动与密封，2014，34(19307):40－42．
［2］范华志，尹立松，李永奇，等．中央回转接头性能试验系统的设计与开发［J］．工程机械文摘，2015(19705):67－69．
［3］宋飚，陈惠明，邬逵清，等．工程机械回转接头出厂检测系统设计［J］．机床与液压，2012，40(31105):64－66+70．
关键词：单片机；AMPIRE128*64LCD显示；Proteus
1 引言
随着社会的发展，越来越多的地方需要应用显示功能，例如，各种数字显示仪器中的显示、广告屏、数码产品等。传统的数码管显示已经远远不能满足各行各业的需求。基于单片机LCD显示是一种用单片机来控制的显示系统，它不仅能显示各种数字、字母，还能显示各种字体的汉字以及一些简单的图像和动画，使用起来极为便利，只要通过对单片机写入一定的程序来控制LCD的显示即可完成，根据程序的不同而产生不同效果以满足各种需求。
本设计采用AT89S52模拟仿真，大致要求为：设计12864液晶显示与单片机的显示接口电路，显示简单的静态/动态汉字，图片以及由多个图片组成的简单动画。
2 硬件电路设计
图1为总设计框图。此设计控制系统由AT89S52单片机芯片、LCD显示电路、电源电路、复位电路、晶体振荡电路组成。
单片机所使用的电源根据实际需要设计，这里将220v电压转变为+5v电压。图2为+5V直流电路，如图2所示，利用桥式整流电路将220v电压降压整流，然后经过电容滤波，LM7805稳压电路，最后转为+5v直流电压。稳压二极管VD3的作用有两个：一个是降低集成稳压电路7805（U1）的输入电压；二是防止总线断电时，电容C5上所存储的电荷向总线释放。电容C8、C9是滤波电容，7805是+5V的集成稳压电路，C10、C11是去耦电容，发光二极管VD4是电源指示灯，R13是VD4的限流电阻。
图3为振荡电路图。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得到的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。
图4为按键与上电复位电路。单片机在启动运行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51系列单片机本身，一般不能自动进行复位，必须配合相应的外部电路才能实现。复位电路的作用就是使单片机在上电时能够复位或运行出错时进行复位状态。
3 结论
本次设计虽然没有特别的复杂，但是由于初次涉及这样的设计，没有任何的经验，过程还是倍感吃力的。首先就是LCD的选择，因为之前没有学习过这样的器件，算是一个新的概念，所以认识不全，有些不知所措。其次就是软件的编写，要得到正确的汉字以及图片的地址信息，花费了较长时间才找到相匹配的取模软件。然后研究如何获取正确的参数，其中图片的取模就很令我苦恼，最后在老师的辅导下才得以提取正确。程序有了之后，再进行相关的变换，最终得到新颖的效果。
参考文献
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[2] 张志良. 《单片机原理及控制技术》（第2版）.北京：机械工业出版社， 2005.
[3] 余永权. MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版， 1993.
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[5] 薛小铃. 单片机接口模块应用与开发实例详解[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2010.
[6] 李光飞. 单片机C程序设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2005.
[7] 楼然苗. 51系列单片机设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2003.
[8] 李光飞. 单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2004.
作者简介
汤文洪，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。
