自制三相供電電纜的漏電電阻測量與顯示畢業(yè)論文VIP

1、高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文姓 名： 學(xué) 號： 系 部： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 設(shè)計題目：三相供電電纜的漏電電阻測量與顯示 指導(dǎo)教師： 職 稱： 助理講師 2012 年 5 月高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計任 務(wù) 書系部 系 專業(yè)年級 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 2011年 5 月 6 日畢業(yè)設(shè)計日期： 2011 年 5 月 6 日至 2012 年 5 月 4 日畢業(yè)設(shè)計題目：三相供電電纜的漏電電阻測量與顯示畢業(yè)設(shè)計專題題目：三相供電電纜的漏電電阻測量與顯示畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：本次設(shè)計采用愛特梅爾公司的AT89C51單片機(jī)，對井下三相不接地供電網(wǎng)絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時檢測，并通過數(shù)碼顯示出絕緣電阻數(shù)值我們根據(jù)傳統(tǒng)的

2、絕緣電阻在線檢測技術(shù)，設(shè)計出用單片機(jī)來控制的在線絕緣電阻檢測裝置本設(shè)計中采用外加直流電源，通過人為制造中性點(diǎn)加入到三相不接地系統(tǒng)電網(wǎng)中，則三相對地絕緣電阻上將有一直流電流通過，此電流的大小變化能直接反映電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，為將這一直流變化采樣并送到單片機(jī)處理，考慮可以通過串接在此回路的電阻Rg，將此直流電流工的變化轉(zhuǎn)換為檢測電壓Ug的變化，即通過電阻Rg實(shí)現(xiàn)工V的變化，使檢測電壓Ug的變化也直接開始反映了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化為了將模擬檢測電壓信號Ug轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在此可考慮采用AD轉(zhuǎn)換器件，從而通過將此數(shù)字信號傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，最終結(jié)果通過LED顯示被測絕緣電阻值。系主任

3、簽字： 指導(dǎo)教師簽字：高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：該生的三相供電電纜的漏電檢測與顯示，總體的設(shè)計思路是明確的，這個設(shè)計的實(shí)際運(yùn)用價值也很大，此設(shè)計涉及到了很多知識，甚至多門學(xué)科，包括：單片機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，測量和數(shù)據(jù)處理等，難度還是不小的，但學(xué)生不畏困難，多方查閱資料，虛心向老師請教積極和學(xué)生討論，解決了不少硬件設(shè)計難題和突破軟件編程難點(diǎn)，經(jīng)過努力最終達(dá)到了預(yù)計的設(shè)計要求，但論文的圖片處理部分略顯粗糙。同

4、意答辯。成 績： 80 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績答辯委員會主任簽字： 年 月 日系部領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績系部領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要本設(shè)計中采用外加直流電源，通過人為制造

5、中性點(diǎn)加入到三相不接地系統(tǒng)電網(wǎng)中，則三相對地絕緣電阻上將有一直流電流通過，此電流的大小變化能直接反映電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，為將這一直流變化采樣并送到單片機(jī)處理，考慮可以通過串接在此回路的電阻Rg，將此直流電流工的變化轉(zhuǎn)換為檢測電壓Ug的變化，即通過電阻Rg實(shí)現(xiàn)工V的變化，使檢測電壓Ug的變化也直接開始反映了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化為了將模擬檢測電壓信號Ug轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在此可考慮采用AD轉(zhuǎn)換器件，從而通過將此數(shù)字信號傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，最終結(jié)果通過LED顯示被測絕緣電阻值。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；數(shù)碼顯示；附加直流電流法；絕緣電阻在線檢測目 錄緒論11設(shè)計任務(wù)的分析與系統(tǒng)的總體計211

6、設(shè)計任務(wù)的分析212 系統(tǒng)的總體設(shè)計22 系統(tǒng)硬件設(shè)計421、硬件邏輯設(shè)計、器件介紹與選擇4211、AT89CSI單片機(jī)概述4212、AD轉(zhuǎn)換器 AD574622、硬件系統(tǒng)模塊電路73 系統(tǒng)軟件設(shè)計931、軟件系統(tǒng)分析932、程序編制思路1041、硬件調(diào)試1342軟件調(diào)試13結(jié)論16附錄一：程序設(shè)計清單17附錄二30附錄三31緒論信息科學(xué)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在不斷地沖擊著人類的方方面面，并將從根本上改變我們的生活70年代以來，由于微處理機(jī)的發(fā)明和發(fā)展，使計算機(jī)走出了科學(xué)家的深院，為計算機(jī)的普及和推廣應(yīng)用開創(chuàng)了現(xiàn)實(shí)的可能性。當(dāng)面向?qū)崟r檢測控制的單片機(jī)誕生以后，由于其諸多的獨(dú)特特點(diǎn)，已經(jīng)成為檢

7、測控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種。本次設(shè)計采用愛特梅爾公司的AT89C51單片機(jī)，對井下三相不接地供電網(wǎng)絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時檢測，并通過數(shù)碼顯示出絕緣電阻數(shù)值我們根據(jù)傳統(tǒng)的絕緣電阻在線檢測技術(shù)，設(shè)計出用單片機(jī)來控制的在線絕緣電阻檢測裝置本設(shè)計中采用外加直流電源，通過人為制造中性點(diǎn)加入到三相不接地系統(tǒng)電網(wǎng)中，則三相對地絕緣電阻上將有一直流電流通過，此電流的大小變化能直接反映電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，為將這一直流變化采樣并送到單片機(jī)處理，考慮可以通過串接在此回路的電阻Rg，將此直流電流工的變化轉(zhuǎn)換為檢測電壓Ug的變化，即通過電阻Rg實(shí)現(xiàn)工V的變化，使檢測電壓Ug的變化也直接開始反映了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化為了

8、將模擬檢測電壓信號Ug轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在此可考慮采用AD轉(zhuǎn)換器件，從而通過將此數(shù)字信號傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，最終結(jié)果通過LED顯示被測絕緣電阻值。1設(shè)計任務(wù)的分析與系統(tǒng)的總體計11 設(shè)計任務(wù)的分析對井下不接地的三相電源系統(tǒng)的絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對供電安全極為重要，絕緣電阻過低，將導(dǎo)致操作者觸電電流過大，造成人身傷亡，這時要求排除故障或更換設(shè)備使絕緣電阻達(dá)到規(guī)定要求之上。首先人為制造三相不接地系統(tǒng)的中點(diǎn)，通過該點(diǎn)向三相電網(wǎng)加附加直流的方法，實(shí)現(xiàn)電壓的在線測量，利用單片機(jī)前置電路實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用單片機(jī)的程序資源設(shè)計出信號處理和計算絕緣電阻值，最后通過單片機(jī)后置硬件和軟件實(shí)現(xiàn)絕緣電阻的

9、數(shù)字顯示。12 系統(tǒng)的總體設(shè)計一、傳統(tǒng)的附加直流電源在線絕緣電阻檢測系統(tǒng)簡介 這種方法是在三相電網(wǎng)與大地之間附加一直流電源，則在三相對地絕緣電阻上將有一直流電流通過，該電流的大小變化就直接反應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化電氣原理圖如下： 圖1電氣原理圖二、硬件功能與框圖設(shè)計1、硬件功能 本設(shè)計中采用外加直流電源，通過人為制造中性點(diǎn)加人到三相不接地系統(tǒng)電網(wǎng)中，則三相對地絕緣電阻上將有一直流電流通過，此電流的大小變化能直接反映電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，為了將這一直流變化采樣并送到單片機(jī)處理，考慮可以通過串接在此回路的電阻Rg，將此直流電流1的變化轉(zhuǎn)換為檢測電壓Ug的變化，即通過電阻Rg實(shí)現(xiàn)1八的變化，使

10、檢測電壓Ug的變化也直接開始反映了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化為了將模擬檢測電壓信號vg轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號號在此可考慮采用a周轉(zhuǎn)換器件，從而通過將此數(shù)字信號傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，最終結(jié)果通過LED顯示模塊發(fā)光顯示被測絕緣電阻值。 2、硬件框圖設(shè)計圖2硬件框圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計21硬件邏輯設(shè)計、器件介紹與選擇該三相127伏不接地系統(tǒng)的絕緣電阻檢測系統(tǒng)可分為以下五個部分：1、模擬檢測電路 主要由三相電抗器L1（R1），單相電抗器L2（R2），外加直流電源12伏，被測電纜（R）等組成。2、電源部分 主要由變壓器（220V15V、9V）、CW7805、CW7815、CW7915、和整流橋等元器件所組成，

11、為數(shù)字電路提供十15V直流電壓，為模擬檢測電路提供十12V直流電壓，為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供正負(fù)15V的直流電壓。3、檢測采樣與AD轉(zhuǎn)換電路 主要由AD574及其外電路、檢測電阻（I/V變換）Rg等組成。4、數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理單元 主要由AT89C51單片機(jī)及其外圍電路組成。5、動態(tài)顯示模塊主要由段選驅(qū)動器74LS07作為數(shù)據(jù)線、P3口線為位選端，四塊共陰極LED數(shù)碼管等組成。211AT89CSI單片機(jī)概述 AT89CSI單片機(jī)是一種低功耗、高性能、內(nèi)含 4KB的閃速存儲器呼用（FlashMemory）的8位CMOS微控制器這種器件系以ATMEL高密度不揮發(fā)的存儲技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)和

12、引腳完全兼容片內(nèi)閃速存儲器的程序代碼或數(shù)據(jù)可在線寫入，也可通過常規(guī)的編程器編程。一、AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)： 1、與 MCS51產(chǎn)品兼容 2、片內(nèi)有4K字節(jié)的閃爍可編程及可擦除只讀存儲器 3、寬工作電壓VCC范圍：2.76V 4、全靜態(tài)工作方式：OHZ24HZ 5、三級程序存儲器鎖定 6、低功耗的閑置與掉電模式 二、AT89CSI芯片內(nèi)部資源： 1、4KB閃速存儲器 2、128個字節(jié) RAM 3、32條 I0線4、兩個16位定時計數(shù)器 5、五源兩級中斷結(jié)構(gòu) 6、全雙工串行口 7、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路 三、AT89CSI程序存儲器編程 AT89CSI的片內(nèi)程序存儲器售后通常處于擦除狀態(tài)，即每

13、地址單元的內(nèi)容均為FFH，人們隨時可對其編程，編程電壓為：5V，12V 1）低壓編程方式 5伏：在用戶系統(tǒng)內(nèi)對 AT89CSI進(jìn)行編程較方便。 2）高壓編程方式 12V：與常規(guī)的閃速存儲器或 EPROM編程器相兼容。 1、編程步驟 a、向地址線上輸人存儲單元地址 b、向數(shù)據(jù)線上輸人欲寫進(jìn)該單元的數(shù)據(jù) c、給出正確的控制信號組合 d、若為高壓編程方式芯片，則 EA/VPP接5V e、向ALE/PROG引腳施加一編程脈沖，字節(jié)寫入周期為自定時的，通常不大于15msf、改變地址及數(shù)據(jù)，重復(fù)15步，直至整個存儲器陣列寫入完畢，或目的文件結(jié)束編程接口如下：圖3編程接口圖2、數(shù)據(jù)查詢 AT89CSI提供有

14、數(shù)據(jù)查詢功能，以探知寫周期是否已經(jīng)結(jié)束，在寫周期進(jìn)行期間，若試圖讀剛剛寫入的字節(jié)，則在PO.7引腳上將得到所寫數(shù)據(jù)最高位的反碼，一旦寫周期完成，則在PO口所有輸出引腳上會得到剛剛寫久的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)查詢可在每個寫周期啟動后動任何時刻開始。 3、RDYBSY 字節(jié)編程的進(jìn)展情況亦可以通過RDY/BSY輸出信號進(jìn)行監(jiān)視在編程期間ALE升為高電平之后，P3.4被拉成低電平，表示BUSY；當(dāng)編程完畢時，P3.4復(fù)又變成高電平，表示READY，即已為下個字節(jié)的寫入做好了準(zhǔn)備。 4、程序校驗(yàn)若封鎖位LB和LB2未經(jīng)編程，則所寫人的代碼數(shù)據(jù)可通過地址及數(shù)據(jù)線被讀出來進(jìn)行校驗(yàn)。212 AD轉(zhuǎn)換器 AD574AD5

15、74A是美國AD公司制造的12位 A/D轉(zhuǎn)換芯片。 AD574A是具有三態(tài)輸出的緩沖器，可和8位或16位微處理器總線直接接口的完整的12位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器它是目前國際市場上較先進(jìn)的高集成度、價格低廉的12位逐次逼近型的 A/D轉(zhuǎn)換器。一、AD574的特點(diǎn)： 1、無需外部緩沖器或者外圍控制器，就可以與大多數(shù)具有8位或16位總線的通用微處理器連接。 2、經(jīng)激光校準(zhǔn)的高精度分壓電阻和雙極性偏移電阻提供四檔經(jīng)調(diào)整的輸入范圍，這就是單極性的010V和020V，雙極性的-5V+5V和-10V+1OV。 3、內(nèi)部齊納參考電源電壓校準(zhǔn)到1000V，最大誤差為1，溫度系數(shù)為15PPM，基準(zhǔn)電源可以為外部

16、提供1.5mA電流。二、AD574主要特性： l、全8位或全12位微機(jī)處理接口 2、高速轉(zhuǎn)換速率：12位時為25us，8位時16us 3、片內(nèi)具有電壓基準(zhǔn)和時鐘電路 4、250us總線取數(shù)時間，能滿足一般微處理器的要求 5、轉(zhuǎn)換精度為0.05 功耗為390Mk。三、AD574作原理 當(dāng)控制部分接受啟動轉(zhuǎn)換命令后，便啟動芯片內(nèi)部時鐘電路，同時將逐次逼近寄存器SAR清0.然后，按逐次逼近的比較原理，控制 SAR 順序轉(zhuǎn)換根據(jù) SAR的狀態(tài)，內(nèi)部 12位電流輸出型 A/D轉(zhuǎn)換電路逐次輸出位權(quán)電流，以平衡輸入信號電流比較器則根據(jù)A/D輸出電流與輸入信號電流的大小將SAR中對應(yīng)的位保留或清除所有位比較完

17、后，逐次逼近寄存器的內(nèi)容即為轉(zhuǎn)換結(jié)果的二進(jìn)制碼。在比較完所有位后，逐次逼近寄存器向控制邏輯饋送1個轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，停止時鐘脈沖，并允許外部命令控制讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。狀態(tài)信號STS在啟動時由低變高，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行（BUSY）在STS變高期間，輸人模擬信號可以變化，從轉(zhuǎn)換開始到STS再次變?yōu)榈碗娖街?，模擬輸入信號必須保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)換結(jié)束時，STS變?yōu)榈碗娖?。AD574的啟動控制和讀數(shù)操作由5個控制信號共同作用，這5個控制信號是CE、CS、RC、128和AO. 操作真值表如下：22 硬件系統(tǒng)模塊電路一、模擬檢測電路設(shè)計 第一章中的系統(tǒng)總體設(shè)計方案中，我們提出了采用傳統(tǒng)的附加直流電源在線絕緣電阻檢測系統(tǒng)

18、（如圖1），為了檢測到絕緣電阻值，我們采用串接檢測電阻Rg，通過檢測Rg兩端的電壓，來反映被測絕緣電阻數(shù)值的變化，最后通過計算得出絕緣電阻的公式如下： r（12VU1）*RgR2*3R1 取Rg3.0k R1為三相電抗器的電抗，R11.5K； R2為單相電抗器的電抗，R2=1.25K； 被測絕緣電阻 r（12VU-1）*3-1，25*3-1.5k；Ug為檢測電阻兩端的電壓，送到AD574的模擬信號輸入端，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將其變?yōu)橐粩?shù)字信號。二 AD574與89C51的接口設(shè)計AD574常用有兩種工作方式：（1）將12位數(shù)據(jù)線直接掛在數(shù)據(jù)線總線上，必須將見DB11-DB4接到數(shù)據(jù)總線D7-D3上

19、，而DB3采用向高位取齊，接到D7-D4，分兩次讀取數(shù)據(jù)。（2）”獨(dú)立式”既CE、128接+5V，CS、AO接地，僅用R/C來控制。 本次設(shè)計中采用了獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。 本電路采用單極性輸人方式，可對 010V、020V的模擬電壓信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換下圖中電位器問 （100K）用作零位調(diào)整，電位器（10O）用作增益調(diào)整無論是啟動、轉(zhuǎn)換，還是結(jié)果輸出，都要保證CE端為高電平，故CE端直接接+5V；AD574的12位轉(zhuǎn)換結(jié)果直接與PO、P3口相連輸出，所以12/8端接高電平根據(jù)AD574操作真值表，CS、AO兩端接地；STS、R/C兩端與單片機(jī)的控制信號相連。CPU可采用中斷、查詢、軟件延時等方式讀取AD574

20、A的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本次設(shè)計采用查詢方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)果結(jié)束狀態(tài)線STS接到AT89C51的P2.1口。 注意：AD574電源的濾波、穩(wěn)壓和無高噪聲是非常重要的，電源噪聲會使輸出代碼不穩(wěn)定。幾毫伏電壓會對ADC幾位的誤差，所以電源要加去耦電容01uF的瓷片電容或47uf的袒電容，數(shù)字地與模擬地要在芯片上就近接在一起，電路布線時應(yīng)使模擬輸入電路盡量遠(yuǎn)離數(shù)字輸入電路。三 AT89C51與數(shù)碼驅(qū)動顯示模塊的接口設(shè)計1 LED顯示器接口LED顯示一般有兩種方法：（1）靜態(tài)顯示，利用串口的RXD、TXD和串入并出移位寄存器作為硬件基礎(chǔ)或者直接利用8255A擴(kuò)展日線把數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線掛在口線上。（2）動態(tài)顯示，它的

21、優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約口線。 實(shí)際使用的LED顯示器都是多位的對多位LED顯示器本次設(shè)計采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個地循環(huán)點(diǎn)亮各個顯示器雖然在任一時刻只有1位顯示器被點(diǎn)亮，但由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果完全一樣 為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段（字型代碼）的輸入之外，還要對顯示器加位的控制，這就是通常所說的段控和位控因此，多位LED顯示器接口電路需要由兩個輸出口，其中一個用于輸出8條段控線（有小數(shù)點(diǎn)顯示）另一個用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)2 顯示緩沖區(qū)為了存放顯示的數(shù)字或字符，通常在內(nèi)部RAM中置顯示緩沖區(qū)，其單元個數(shù)與LED顯示器位數(shù)

22、相同在本程序中，4個顯示器的緩沖區(qū)單元是41H44H，與LED顯示器的對應(yīng)關(guān)系為： 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計31 軟件系統(tǒng)分析一 數(shù)據(jù)格式 單片機(jī)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時，常用的數(shù)據(jù)格式有整數(shù)、小數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)幾種，整數(shù)的表示范圍太小，如雙字節(jié)無符號整數(shù)，其表示的數(shù)范圍為065536，雙字節(jié)有符號整數(shù)為-32768+32767，而且它們均不能表示小數(shù)而小數(shù)則不能表示大于或等于二的數(shù)采用定點(diǎn)混合小數(shù)，雖然可表示小數(shù)和大于1的數(shù)，但其表示范圍太小，在實(shí)際使用時，數(shù)據(jù)的表示范圍一般比較大，如本設(shè)計中絕緣電阻的測量范圍為IK999.9K，故為了擴(kuò)大數(shù)的表示范圍，并保持一定的運(yùn)算精度，在設(shè)計中采用浮點(diǎn)數(shù)的表示方法，其小數(shù)點(diǎn)位

23、置可按數(shù)值大小自動變化。針對本次系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求，精度要求并不太高，遠(yuǎn)小于 0.1一0.01的精度，用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)表示方法己完全能滿足系統(tǒng)要求這種三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)表示法速度快，所需存儲量小。二、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)表示法 在浮點(diǎn)表示法中，小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的因此，有可能將任意的一個二進(jìn)制數(shù)N表示成以下的相同形式 一個浮點(diǎn)數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩個部分，并且都帶有表示正負(fù)的階浮與數(shù)浮，其格式如下：32 程序編制思路一 程序模塊設(shè)計框圖圖4程序模版設(shè)計框圖二 程序模塊設(shè)計（一）主程序 MAIN 主程序MAIN：用于系統(tǒng)的初始化、A/D轉(zhuǎn)換的調(diào)用、采集數(shù)據(jù)處理及顯示子程序的調(diào)用（二）浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算處理子程序1、D：實(shí)

24、際使用時，浮點(diǎn)數(shù)三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)取數(shù)子程序FML均放在存儲器中，其中常用數(shù)據(jù)一般放在MCS51的內(nèi)部 RAM中，所以需要有一個把內(nèi)部RAM中的浮點(diǎn)數(shù)取到工作寄存器中進(jìn)行運(yùn)算的子程序功能：把（R0）指向的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)送到R6（階）R2R3中，把（R1）指向的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)送到R7（階）R4R5中。它不改變RO，R1的值。人口時：RO，R1中的內(nèi)容分別為兩個浮點(diǎn)數(shù)的階碼字節(jié)地址。2、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化于程序FSDT：在實(shí)際應(yīng)用中，需要有一個程序來完成把一個非規(guī)格化數(shù)變規(guī)格化數(shù)的操作。A/D采集的電壓值一般為二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)，在進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算前必須將它轉(zhuǎn)換成規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)另外，在進(jìn)行加減運(yùn)算以及比較兩個浮點(diǎn)數(shù)的大

25、小時必須進(jìn)行對階處理，由于結(jié)果數(shù)不一定為規(guī)格化數(shù)，因此必須對結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化操作實(shí)際上規(guī)格化以及對階處理都是通過階碼調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。功能：入口地對時，執(zhí)行右規(guī)格化，右移輸入位為 3 gH 當(dāng)FO=0時，對R6（階）R2R3（尾數(shù)）進(jìn)行右移一位 當(dāng)PO=1時，對R7（階）R4R5（尾數(shù)）進(jìn)行右移一位 當(dāng)CY=1時，對R6（階）R2R3（尾數(shù)）進(jìn)行左規(guī)格化，第一次左移輸入位為FO入口：R6（階）R2R3中存放浮點(diǎn)數(shù)R7（階）R4R5中存放浮點(diǎn)數(shù)2出口：浮點(diǎn)數(shù)二規(guī)格化后存放在R6（階）R2R3（尾數(shù)）中，浮點(diǎn)數(shù)2規(guī)格化后存放在 R7（階）R4R5（尾數(shù)）中。 3、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)加減處理子程序FABP： 兩個

26、浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行加減運(yùn)算時，如果它們的階碼相等，則它們的尾數(shù)可直接進(jìn)行加減運(yùn)算；如果階碼不相等，則首先要對階，使它們的階碼相等，小數(shù)點(diǎn)對齊，然后對尾數(shù)進(jìn)行加減法運(yùn)算，最后對結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化操作。對階應(yīng)該是小的階碼向大的階碼對齊，即增大小的階碼，同時把它的尾數(shù)右移，保持?jǐn)?shù)值大小不變，直到小階等于大階為止。 功能：執(zhí)行R6（階）R2R3士 R7（階）R4R5一R4（階）R2R3 入口：位 3AH=0，執(zhí)行加法： 位 3AH=1，執(zhí)行減法 運(yùn)算：采用小階向大階靠 4、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)加法子程序FADD 功能：（RO）（RO1）（RO2）（R1）（R 1l）（R 12）送 R4（階）R2R3 人口：加數(shù)和被加數(shù)分

27、別放在 RO，RI指向的內(nèi)部RAN 出口：和存放在 R4（階）R2R3中 說明：需要調(diào)用PMLD、FABP子程序。 5、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)減法子程序FSUB： 功能：（RO）（RO1）（RO2）（RI）（R1l）（R12）送R4（階）R2R3入口：被加數(shù)和加數(shù)分別存放在R0，R1指向的內(nèi)部RAM 出口：差存放在R4（階）R2R3中 說明：需要調(diào)用WLD、FABP子程序 6、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)乘法子程序FMUL： 執(zhí)行浮點(diǎn)乘法不需要對準(zhǔn)小數(shù)點(diǎn)，只要將階碼相加，尾數(shù)相乘即可 功能：（RO）（RO1）（RO2）*（R1）（R11）（R12）送R4（階）R2R3 人口：（R0）為被乘數(shù)存放地址，（R1）為乘數(shù)存放

28、地址 出口：積存放上R4（階）R2R3中 說明：需要調(diào)用 DMUL、FSDT、FMLD子程序 7、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)除法子程序 FDIV：執(zhí)行浮點(diǎn)除法，應(yīng)先調(diào)整被除法數(shù)的階碼，使被除數(shù)的尾數(shù)小于除數(shù)的尾數(shù) 功能：（RO）（RO十1）（RO2）（R1）（R11）（R1十2）送 R4（階）R2R3 人口：（R0）指向被除數(shù)存放地址，（R1）為除數(shù)存放地址 出口：商存放在R4R2R3中，C1，除數(shù)=0 說明：需要調(diào)用DD、FSDT，F(xiàn)MLD子程序8、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)存數(shù)子程序FSTR： 功能：把 R4（階）R2R3的浮點(diǎn)數(shù)送到（R1）指向的RAM單元中 人口：R4（階）R2R3中存放三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù) 出口：三字節(jié)

29、浮點(diǎn)數(shù)存放在（R1）的指向單元中 9、三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)干程序FINT： 功能：把（R0）指向的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，存放在R5R6中 人口：RO、RO+1、RO+2中存放三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù) 出口：二進(jìn)制數(shù)放在R5R6中（三）、數(shù)據(jù)顯示模塊DISPLAY 功能：（R0）指向的四個單元的BCD數(shù)，分別送到數(shù)碼顯示區(qū)，位選端通過位操作，小數(shù)點(diǎn)的位置通過程序編制設(shè)定在第三位數(shù)碼管。 （四）模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 ADC功能：讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并存入RAM中。 AD574轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計方法： 1、定時采樣方式 2、中斷采樣方式 3、程序查詢方式我們在設(shè)計中采取第三種方式，在硬件電路上將AD574的STS

30、接89C51的P3.4口，通過查詢P3.4口的狀態(tài)，來判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若該端電平為1表示正在轉(zhuǎn)換，若為O則轉(zhuǎn)換結(jié)束。4 系統(tǒng)調(diào)試41 硬件調(diào)試一 靜態(tài)調(diào)試 1、在樣機(jī)加電之前，對樣機(jī)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，包括對照原理圖樣機(jī)線路檢查、元器件核對、電源輸出電壓穩(wěn)定性檢查等 2、加電檢查各個點(diǎn)電位是否存在異常情況，如樣機(jī)各電源電壓是否正常 3、模擬檢測電路加上u 電壓，測量檢測電阻Rg上是否有檢測電壓Ug 4、檢查無誤后，插上AD574、AT89CSI等集成塊，準(zhǔn)備連機(jī)調(diào)試 二 連機(jī)調(diào)試 1軟件介紹： LCASI軟件是 AEDK系列仿真機(jī)的調(diào)試軟件軟件支持 AEDK所有系列的51類仿真機(jī)，包括AEDK5l

31、S、AEDK51PH、AEDK5lHB、AEDK5ll、AEDK5lw、AEDK320y仿真機(jī)，AED5198、AEDK198A、AEDK5196（N仿真機(jī)的 51配置方式對于各種型號仿真機(jī)，軟件功能上會稍有不同，比如最多可設(shè)置的斷點(diǎn)數(shù)，支持的最高波特率等等，使用時清查閱相應(yīng)的仿真機(jī)使用手冊LCASI軟件是基于WINDOWSW98操作平臺的多窗口編輯、調(diào)試軟件軟件可使用兩種界面方式在高細(xì)戶界面方式，支持用戶定制界面，包括菜單，工具欄，熱鍵等用戶可以按個人習(xí)慣改變工作界面軟件采用多窗口和船塢化窗口相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試界面方式，界面友好，使用方便LCASI軟件全面支持匯編語言，CSI語言，PL川語言的

32、編譯連接、調(diào)試軟件支持單文件方式和工程化管理兩種模式用戶可自定義各種語言的關(guān)鍵詞軟件完全支持源語句級在線調(diào)試高級語言還支持源文件調(diào)試和匯編語言指令行對照調(diào)試用戶可同時打開多個窗體編輯、調(diào)試、變量觀察用戶可在線對源文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯誤源文件定位調(diào)試時用戶可動態(tài)觀察、修改設(shè)定變量（包括CPU片內(nèi)寄存器、特殊寄存器及外部寄存器、內(nèi)存）的值。2對于ADS 74調(diào)試時，因?yàn)槲覀儼袮D574接成單極性的，調(diào)整時必須使AD574的REF OUT 端的電平為10伏，DIP OFF端的電平為0輸入以下調(diào)試程序，用 2 OV的可調(diào)電源來模擬輸人電壓 Yin ， 同時接入一高精度數(shù)

33、字電壓表來測量其值，先后加上5V和15V電源，運(yùn)行下面的程序調(diào)節(jié)Vin的電壓，可以看到顯示器顯示出對應(yīng)的電壓值，然后調(diào)整零點(diǎn)，即當(dāng)模擬輸人電壓為 LSB/2=0.00012V時，調(diào)整零點(diǎn)電位器，使顯示器的數(shù)字在00001之間跳動，在調(diào)整滿刻度，即當(dāng)模擬輸入電壓為FSR3LSR/2=9.9964時，調(diào)節(jié)增益電位器，使顯示器的數(shù)字在FFEH乍FFH之間跳動最后進(jìn)行半刻度校正檢查，即當(dāng)Vin=5V時，顯示器的數(shù)字應(yīng)為 100H。42軟件調(diào)試一 源程序編寫和匯編 首先要新建文件，原程序編寫，編譯二 軟件調(diào)試 1、程序加載 在源程序編寫、編譯完成后，加載文件 2、程序調(diào)試 調(diào)試程序順序：浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算子程序

34、、顯示子程序、A周轉(zhuǎn)換子程序 3調(diào)試的技巧 通常一個調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能： ·跟蹤 ·斷點(diǎn) ·查看變量 ·更改數(shù)值3l跟蹤調(diào)試 調(diào)試應(yīng)用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應(yīng)用程序。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運(yùn)行應(yīng)用程序時，看到PC指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置，LCASI提供以下方法對程序的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤。 ·跟蹤型單步 熱鍵F7 ·通過型單步 熱鍵FS 跟蹤型單步僅執(zhí)行一條源語句程序。但是，如果調(diào)用一函數(shù)，則進(jìn)人函數(shù)中，在執(zhí)行函數(shù)的第一條源語句行前停止。 ·通過型單步僅執(zhí)行下一條源語句程序，然后又停止J果是調(diào)用一函數(shù)，

35、運(yùn)行完整個函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。32斷點(diǎn)調(diào)試 如果已知程序中某塊代碼實(shí)際運(yùn)行正常的情況下，仍用跟蹤調(diào)試方法，將大大浪費(fèi)時間，而且很枯燥，因此調(diào)試中第二個重要工具是在源代碼中預(yù)定處設(shè)置斷點(diǎn)，大多數(shù)調(diào)試程序通過使用斷點(diǎn)中止程序執(zhí)行。LCASI軟件提供以下方法來設(shè)置斷點(diǎn)達(dá)到中止程序執(zhí)行目的：·設(shè)置或取消斷點(diǎn)CTRL刀·執(zhí)行到光標(biāo)所在行F4 在代碼中放置斷點(diǎn)方法是事先將光標(biāo)移動到用戶希望放置斷點(diǎn)的文本行位置時，按CTRL仔 熱鍵或者點(diǎn)擊相應(yīng)的工具欄圖標(biāo)就可設(shè)置斷點(diǎn)，最大斷點(diǎn)個數(shù)由仿真機(jī)型號所決定。 LCASI調(diào)試軟件還提供一次性斷點(diǎn)：執(zhí)行到光標(biāo)所在行。如果用戶按熱鍵F4，調(diào)試程序

36、繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達(dá)光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點(diǎn)。33查看變量 顯然，通過一系列指令查看應(yīng)用程序，了解導(dǎo)致某一錯誤的執(zhí)行也是一種非常有效的方法。LCASI軟件提供了以下幾種方法對變量進(jìn)行查看。·觀察窗口·數(shù)據(jù)窗口 程序空間窗口 內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口 外部數(shù)據(jù)窗口 通過添加觀察項(xiàng)菜單可以將用戶希望觀察的變量添加到觀察窗口中，長期進(jìn)行觀察。用戶程序在單步或斷點(diǎn)停下時，將更新變量的取值。 用戶可以直接移動鼠標(biāo)到相應(yīng)的變量名上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，將出現(xiàn)一個提示窗口，顯示這個變量的當(dāng)前值。 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)塊觀察。34更改數(shù)值 如果用戶在

37、調(diào)試過程中了解到變量的內(nèi)容（超值、未定義等）會對程序性能產(chǎn)生影響或引起異常時，立即更改變量的內(nèi)容是很有效的方法，以確保該值在正確范圍內(nèi)不會產(chǎn)生錯誤。LCASI軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€變量值范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個值而重新加載調(diào)試。在更改對話框中用戶輸人要更改的取值，點(diǎn)擊確定按鈕。用戶可以在輸入框中輸人十六進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)據(jù)。43 綜合調(diào)試一、仿真運(yùn)行 連接樣機(jī)和仿真系統(tǒng)，調(diào)試檢測電阻，在 AD574的 010V端輸入+5V電壓信號，仿真運(yùn)行程序若轉(zhuǎn)換后數(shù)字存儲單元有一定的數(shù)字量，則表示AD574己經(jīng)工作了然后連上模擬檢測電路，接上檢測電阻，運(yùn)行整個程序，觀察

38、數(shù)碼管顯示是否有誤。二、固化：1、關(guān)樣機(jī)及仿真機(jī)工作電源； 各種芯片VPP電壓可查資料或詢問供貨商，不能偏低，也不能過高通常標(biāo)志12.5V的 EPROM，VPP應(yīng)調(diào)整為13.V13.2V；標(biāo)志 21V的EPROM VPP應(yīng)調(diào)整為21.5V21.6V否則會損壞芯片，或者固化不可靠本次設(shè)計中VPP固化電壓為+12V。2、將 89C5插人到仿真機(jī)內(nèi) 875固化插座上； VPP電源僅在 EP命令時才能接上，固化完成后必須馬上拔掉（斷開）否則可能會損壞仿真機(jī)。3、打開樣機(jī)及仿真機(jī)電源十SV，并調(diào)節(jié)固化電壓十12V4、首先把程序加載到仿真機(jī)的程序存儲器中，再通過菜單工具中的芯片固化把程序固化到89C51里

39、，再通過讀人查看程序是否固化成功。 特別注意： 固化完后，立即斷開VPP，否則可能損壞仿真機(jī)。  總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，在畢業(yè)設(shè)計中，我將理論應(yīng)用到實(shí)際中去，同時明白了實(shí)際與理論的相互關(guān)系，提高了實(shí)踐動手能力根據(jù)任務(wù)書我就開始查資料，方案論證，拿出設(shè)計方案，主要從下面幾個方面展開工作一、硬件電路設(shè)計、組裝、調(diào)試在這一方面，我根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，進(jìn)行模塊設(shè)計，具體分四大模塊：檢測電路、前置通道（A/D周轉(zhuǎn)換）、單片機(jī)處理、后置通道（數(shù)碼顯示） 二、我是負(fù)責(zé)軟件與硬件設(shè)計的，首先硬件設(shè)計，在實(shí)驗(yàn)時不斷的進(jìn)行方案調(diào)整，優(yōu)化結(jié)夠，簡化配置在軟件設(shè)計時，我根據(jù)設(shè)計模塊的類別，主要分

40、三大模塊設(shè)計：A周轉(zhuǎn)換程序編制、浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)碼顯示程序設(shè)計我們從整個設(shè)計的流程圖入手，各功能子程序?qū)崿F(xiàn)模塊化、子程序化這樣，既便于調(diào)試、連接，又便于移植、修改對各部分程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)進(jìn)行合理分配當(dāng)然，在整個設(shè)計過程中，我們也遇到了很多困難我們先計劃調(diào)節(jié)數(shù)碼顯示部分，一開始數(shù)碼顯示數(shù)字有誤，后來經(jīng)過重新編制，終于編制成功，人工隨便置四個數(shù)，都能顯示出來，最終顯示部分用了74LS04作為位選驅(qū)動有夠的功率而且設(shè)計任務(wù)書要求數(shù)碼顯示小數(shù)點(diǎn)前三位，小數(shù)點(diǎn)后一位，根據(jù)這一要求，我們又在第三位數(shù)碼管上通過程序編制加人了小數(shù)點(diǎn)顯示在浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理部分，由于浮點(diǎn)數(shù)處理起來較麻煩，為力保程序正確，我們采

41、用逐個調(diào)試子程序方法，使每個子程序首先都能正確運(yùn)行，然后在主程序中直接調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)處理 三、應(yīng)用軟件的連接調(diào)試、固化、脫機(jī)運(yùn)行 在整個系統(tǒng)連接調(diào)試過程中，遇到了一些比較棘手的問題，我們的程序在仿真機(jī)上能正確運(yùn)行，可脫機(jī)運(yùn)行總是不行能夠正確仿真，說明我們的程序、前置電路、后置顯示電路都沒有問題，原因可能是 89C5沒有工作所以我檢測了一下 89C5的復(fù)位電路，發(fā)現(xiàn) 89C5復(fù)位電路的復(fù)位電壓沒有瞬時電壓于是我檢查復(fù)位電路，是電容斷路 總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計本人在各方面收益很大首選，本人學(xué)會了如何對所設(shè)計的課題進(jìn)行綜合分析，主要是對其可行性的分析它包括電路原理的可行性以及實(shí)際電路設(shè)計、安

42、裝等方面的可行性其次，這次畢業(yè)設(shè)計對培養(yǎng)本人的毅力、耐心、細(xì)心也是大有好處的最后，通過本次畢業(yè)設(shè)計 另外，本次畢業(yè)設(shè)計能夠取得圓滿成功，我要特別感謝導(dǎo)師王曉娟的悉心指點(diǎn)，從老師那里學(xué)會了好多事情，如何對待工作，生活。 這畢業(yè)設(shè)計對我收益非淺。不但讓我學(xué)到了很多新的理論知識，培養(yǎng)了我的動手實(shí)踐能力，更重要的是讓我在面臨問題時，不再惶恐， 不再猶豫，而是大膽、細(xì)致、全面的對它進(jìn)行綜合分析，再通過各種途徑解決問題。另外，這次畢業(yè)設(shè)計也培養(yǎng)了我的毅力恒心和耐性。相信這些東西在我以后的工作、生活中肯定會發(fā)揮它們的作用，助我前進(jìn)!   附錄一：程序設(shè)計清單*主程序* org 0000h

43、 ajmp main org 0030h main：mov ro, 60h mov rl，70h mov sp, 07h clr 41h clr 42h olr 43h olr 44h mov p2, 02h Icall dushu setb 3ch mov r3, 61h mov r2, 60hIcall intf  mov a, 04h ；乘法 mov ro，a i nc r0 mov a，0a0h mov ro，a inc r0 mov a，00h mov ro，a dec r0 dec r0 Icall fmulIcall fstr0  mov a, 0dh ；除法

44、 mov r0，ainc rImov a, 0ffhmov rl，ainc rImov a, 0f0hmov r1, adec r1dec rlIcall fdivIcall fstrl， mov a，06h ；u 檢mov r0，ainc romov a，90hmov r0，ainc romov a，00hmov r0,adec r0dec r0Icall fdivIcall fstr0 mov a,#01h ;-1.25mov r1,ainc r1mov a,#0a0hmov r1,ainc r1mov a,#00mov r1,ainc r1mov a,#00mov r

45、1,adec r1dec r1Lcall fsub mov a,#02h ;-3mov r1,ainc r1mov a,#0c0hmov r1,adec r1dec r1Lcall fsubLcall fstr0 mov a,#02hmov r1,ainc r1mov a,#0c0hmov r1,ainc r1mov a,#oohmov r1,adec r1dec r1Lcall fmulLcall fstro mov a,#01hmov r1,ainc r1mov a,#80hmov r1,ainc r1mov a,#00hmov r1,adec r1dec r

46、1Lcall fsubLcall fstr0Lcall ;調(diào)用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)存放在r5,r6 mov 40h,r2Lcall bcdzh ;bcd轉(zhuǎn)換mov a,#0fhanl a,r3mov 41h,3mov a,#0f0hanl a,r4swap amov 42h,amov a,#0fhanl a,r4mov 43h,afbcd: mov r0,#44h :小數(shù)轉(zhuǎn)化為BCDLoop1: clr cmov r2,40hmov a,r2mov b,#10mul abmov r2,axch a,baddc a,#0mov r0,ainc r0djnz r4,loop1

47、0;d: lcall displaydjnz r4,djnb p2.1,duLjmp disk1du :ljmp dushudisplay:clr p2.0 ;查字型碼表 clr p2.1mov dptr,#tabmov a,41hmovc a,a+dprtmov a,42hmov a,43hmovc a,a+dptradd a,#80hmov 43h,amov a,44hmovc a,a+dprtmov 44h,amov 44h,#66hsetb p3.0setb p3.1setb p3.2setb p3.3 diskl:mov pl,41hclr p3.0Lcall de110s

48、etb p3.0mov p1,42hclr p3.1Lcall de110setb p3.1mov p1,43hclr p3.2Lcall de110setb p3.2mov p1,44hclr p3.3Lcall de110setb p3.3clr p2.0sjmp diskldel10:mov 20h,#05 ；延時子程序del11:mov 21h,#08deli2:djnz 21h,del12 djnz 20h,del11 retdushu:mov r0,#60hclr p2.0clr p2.1jb p2.1,$steb p2.0mov r0,p0inc r0mov r0,p3mov a,r0anl a,#0f0hmov r1,aret雙字節(jié)整數(shù)轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)子程序 intf:： mov r6,#16mov r1,#70hsteb cclr f0Lcall fsdtmov a,r6clr cmov acc.7,cmov