基于单片机电压频监测系统研究设计书可行性研究设计书.docVIP

基于单片机的电压频率监测系统设计 目录 摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1问题的提出 1 1.2 设计的意义 1 1.3 设计的主要内容 1 第二章 系统概述 3 2.1 电压/频率的测量方法 3 2.1.1频率的测量原理 3 2.1.1.1周期测量法 4 2.1.1.2直接测频法 7 2.1.2电压测量方法 10 2.1.2.1 A/D转换法 10 2.1.2.2 V/F转换法 14 2.2方案选择 16 2.3系统框图 17 第三章 系统硬件电路的设计 17 3.1 单片机处理控制电路 18 3.2 频率信号预处理电路 20 3.2.1小信号放大电路 20 3.2.2整形电路 21 3.4 A/D转换电路 22 3.5 复位电路部分 26 3.6 晶振电路部分 28 3.7 LCD显示电路 29 3.7.1 LCD选型 29 3.7.2 接口说明 30 3.7.3 指令描述 31 3.7.4 接口时序说明 33 3.8 电源电路的设计 35 3.9 串口通信电路 37 第四章 系统控制软件设计 41 4.1系统软件框图 41 4.2 频率测量子流程图 42 4.3 A/D转换子流程图 44 4.4 显示子程序 45 4.5延时子程序 46 第五章 误差分析 47 5.1 ±1误差 47 5.2 时基误差 47 5.3 周期测量法的误差 48 5.4 多周期同步法的误差 48 5.5进一步提高频率测量精度的方案 49 参考文献 51 中英文翻译 52 总结体会 53 致谢 55 附录 56 图目录 图2. 1 AT89C52定时/计数器基本组成 3 图2. 2 测周法测量频率时序图 4 图2. 3 周期测量法流程图 5 图2. 4 多周期同步法测频原理图 6 图2. 5 同步法测量频率时序图 6 图2. 6 多周期同步测量法的流程图 7 图2. 7 直接测频率测频原理图 8 图2. 8 计数法设计软件流程图 8 图2. 9 直接测频法原理框图 9 图2. 10三位并行A/D转换器原理图 10 图2. 11逐次逼近型A/D转换器的工作原理图 12 图2. 12 双积分型AD转换器的框图 13 图2. 13 双积分AD转换器波形图 14 图2. 14 施密特触发器型压控振荡器的原理性电路和电压波形 15 图2. 15 电容交叉充、放电型压控振荡器的原理图 15 图2. 16 LM331的电路结构框图 16 图2. 17 电压、频率检测系统框图 17 图3. 1 AT89C52单片机引脚图 19 图3. 2 频率信号预处理电路 21 图3. 3 降压电路 22 图3. 4 小信号放大电路 22 图3. 5整形电路 23 图3. 6施密特触发器对波形整形的原理图 23 图3. 7 ADC0809芯片管脚图 24 图3. 8 ADC0809内部结构图 25 图3. 9 X25045引脚图 27 图3. 10 X25045看门狗电路硬件连接图 28 图3. 11 晶振电路 29 图3. 12显示电路 29 图3. 13 LCD管脚图 30 图3. 14 读操作时序 33 图3. 15 写操作时序 34 图3. 16直流稳压电源基本组成框图 35 图3. 17 常见整流滤波电路 36 图3. 18 电源电路 36 图3. 19 串口通信电路 37 图3. 20 九针串口引脚功能图 38 图3. 21 MAX232的引脚图 39 图4. 1系统总流程图 41 图4. 2频率测量子流程图 43 图4. 3 A/D转换子流程图 44 图4. 4 显示流程图 46 图5. 1 原理波形图 49 图5. 2 量化时延原理 50 表目录 表2.1并行比较型AD转换器的输入输出关系 11 表3.1 P3口的第二功能 20 表3.2 X25045指令及其含义 28 表3.3 X25045状态寄存器 28 表3.4 LCD接口说明表 30 表3.5 RAM地址映像表 32 表3.5 LCD接口时序表 34 表3.6 RS-232C接口信号表 38 表5.1相对误差 49 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，设计出电压频率监测系统，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