人耳听力测试仪(频率计)【毕业论文】.pdf

摘要近年来，因环境噪声污染、意外事故导致耳聋的人数逐渐增多。这一人数众多、特 殊困难的残疾人群体，已引起全社会，特别是卫生部门的高度重视。本文设计的听力测试仪由信号发生器和频率计并联复合而成，融合了这两分支电 路，并通过审口将数据上传至上位机，存储进数据库，为听力保护提供可参考的数据。本论文主要针对整个听力测试仪系统进行了研究设计。具体如下：先设计一个信号发生 器，再设计功率放大器，将信号发生器产生的信号送给功率放大器，同时将信号发生器 输出另一路送进到单片机里，用单片机读取出信号的频率，进而显示在液晶显示器上，与此同时，把信号的频率向上位机进行传送，将采集到的数据送入电脑，并且存入数据 库中，以试验数据为依据，同步测算不同人能听到的频率范围，根据数据，为被测试者 提供相应的听力保护建议，从而更好有效保护听力。关键词：听力测试仪；频率；信号发生；功放精品毕业论文AbstractIn recent years,due to the environmental noise pollution,an accident that the number of deafness increase gradually.This number,special difficulties of the disabled group,has caused the whole society,especially the attention of the health department.In this paper the design by hearing tester signal generator and the frequency meter parallel compound and into,shirt-sleeve the two branch circuit,and through a serial port will upload data first place machine,stored in the database,for hearing protection can provide reference to data.This thesis mainly for the whole listening test instrument system design.Providing them with the corresponding hearing protection advice to better protect effective listening.Keywords:the hearing test instrument;Frequency;Signal occurred;Power amplifier精品毕业论文目录摘要.IAbstract.II1绪论.11.1 听力测试仪研究背景和研究现况.11.1.1 听力测试仪研究背景.11.1.2 听力测试仪国内外研究现况.11.2 听力测试仪技术的研究目的及意义.11.3 听力测试仪设计方法.21.4 课题任务要求和目标实现.22系统总体方案设计.32.1 总体方案描述.32.1.1 总计方案的控制综述.32.1.2 总计方案系统结构.32.2 工程标准.32.2.1 课题的设计标准.32.2.2 课题的设计原则.42.3 总体方案的确定.42.3.1 多种方案的理论定性描述.42.3.2 方案论证与选择.42.3.3 可选方案优化设计.53系统硬件电路设计.63.1 硬件电路的构成与电路设计.63.1.1 功放电路设计.63.1.2 信号发生器电路设计.123.1.3 显示电路设计.143.2 电路调试.153.2.1 功放电路调试.153.2.2 信号发生电路调试.154系统软件设计.16精品毕业论文4.1 下位机程序设计.164.2 上位机程序设计.195系统调试.28结论.32致谢.33参考文献.34附录.35精品毕业论文1绪论1.1 听力测试仪研究背景和研究现况1.1.1 听力测试仪研究背景纯音听阈测定是受检耳对不同频率的纯音恰能听到的最轻声音，是判断听敏度的标 准行为测听法，按gb7583-87规定某人的听阈是在规定条件下，以一规定的声信号，在 多次重复试验中，有一半以上的次数能正确引起听觉的最小声压级。同时纯音测听法是 现代较为普及的一种听力测试方法，是一种既能定性又能定量的听力测验法，可判断分 析听力损失的程度和性质。1.1.2 听力测试仪国内外研究状况听力计的品种有三种：手控听力计(manual audiometer),自动记录听力计(automatic audiometer),和电脑控制测听听力计(micro-processing audiometer)。而一个完整的、功能齐全的听力计，至少有三十多种测试功能，包括气导纯音测听、骨 导纯音测听、言语测试，掩蔽声、多频道控制、病人反馈，特殊测试等。纯音听力计是听功能测试的声学电子仪器,可为听力损失的定性、定量和定位诊断 提供参数依据,是近代耳病诊治和听力学研究的重要设备。系统采用微处理器MEG128控 制信号发生电路、音量控制系统、通讯接口和电源等功能模块的协同工作，通过审行通 讯实现上、下位机的数据传输。上位PC机完成人机交互的功能，医生通过应用程序设置 测试参数、观察检测状态并记录病人信息,并可随时调出已存储的听力数据，便于及时诊 断和提供治疗方案。由于白噪声的实现方法复杂多样，且要求质量高、可控性强，因此产 生稳定高质的噪声信号是系统开发的重点和难点。设计中通过采用优化的随机算法、精 密的后期处理、高效的D/A转换电路等手段输出符合国标要求的声音信号，在实际应川 中取得了良好的效果。手控听力计：常用的有国产TLJ-1型，进口 MadsenTBH-85型以及西德、丹麦产品 等。1.2 听力测试仪技术的研究目的及意义听力计是测定个体对各种频率感受性大小的仪器，通过与正常听觉相比，就 精品毕业论文可确定被试的听力损失情况。心理学上的听力计通常都是指纯音听力计。使用时，仪器主件自动提供由弱到强的各种频率刺激，自动变换频率，测听时被试戴上封 闭隔音的耳机，当听到声音时，即按键，仪器可根据被试反应直接绘出可听度曲 线。在医学上经常使用听力计来检查听力和测量听力的损失，听力损失的程度是 用低于正常阈限的分贝数来衡量的。听力测定能评定一个人的听觉。因此，它在 听力保护工作中是必不可少的仪器。1.3 听力测试仪设计方法听力测试仪设计方法简单，通过简单的信号发生电路产生在听力范围内的可调方波 信号，然后把方波信号通过功率放大器把声音放出来，通过测试者的反馈，确定被测试 者的听力能力范围，然后再通过串口把数据传到电脑上位机中，存储进数据库，可以对 被测试者的听力能力进行进一步的分析，并提出相应的听力保护建议，以更好的保护听 力。1.4 课题任务要求和目标实现首先设计川+5V低电源电压进行工作，输出功率为0.3W（8Q负载），电压增益20dB,频率特性20Hz到20kHz,失真率1%以下的微小型功率放大器。信号发生器使川CD4046 芯片产生0到20kHz的方波信号。最后，单片机在整个系统中的主要作用为将从信号发 生器取到的方波信号进行计数，并通过12864液晶显示屏显示出频率来。即可完成课题 任务要求，焊接电路，经过调试达到要求后，即可实现目标。精品毕业论文2系统总体方案设计2.1 总体方案描述2.1.1 总体方案的控制综述方波信号发生器产生方波信号一路送进功率放大器，一路送进单片机最小系统，送 入功放的一路信号经过功放进行功率放大，送入单片机的一路信号通过单片机的频率计 数，把频率的大小数值通过12864液晶显示器显示出来，与些同时把频率的数值送至上 位机，存储到数据库中。系统流程图见下图。2.1.2总体方案系统结构图2-1系统控制结构流程图2.2工程标准2.2.1课题的设计标准功放：电源+5V,输出功率为0.3W（8Q负载），电压增益20dB,频率特性20Hz到 20kHz,失真率1%以下。信号发生器：频率特性20Hz到20kHz范围内。方波信号发生器精品毕业论文2.2.2课题的设计原则功放部分要求用分立原件搭建，同IC比，分立的可以细细的调声，调整每一个环 节，力求出好声。最重要的是分立件的声音可以做到比IC的柔和，没有IC那般的晶体 管声。分立件每个元件可以通过大的电流，不必须象在芯片上那么几微米的地方通过不 算小的电流,而造成令人烦躁的晶体管声。信号发生部分使用CD4046压频振荡器芯片产生。单片机部分使用80C52即可满足要求。显示部分使用带字库的液晶12864进行显示。2.3总体方案的确定2.3.1多种方案的理论定性描述方案一、信号发生器部分采用555定时器的多谐振荡电路也能产生方波信号；功放 部分可以采用LM358功放IC；液晶采用1602液晶进行显示。方案二、信号发生器部分采川LM331压频转换IC产生方波信号；功放部分可以采 川LM358功放IC；液晶采用1602液晶进行显示。方案三、信号发生器部分采用CD4046压频转换IC产生方波信号；功放部分采用分 立原件搭建电路；液晶米用12864液晶进行显不。2.3.2方案论证与选择方案一中川555定时器产生方波对于本设计的要求达不到，也就是说不能产生达到 20Hz到20KHz的频率范围变化的方波，而方案二中使川LM331的话可以产生满足要求的 方波信号，但是由于LM331电路搭建比较麻烦，相比CD4046来说，CD4046电路比较简 单，很容易产生20Hz到20KHz的方波，所以信号发生器部分选川CD4046作为方波发生 器。方案二与方案一中显示部分都选用了 1602液晶，1602液晶价钱便宜，但是它只能 显示数字与字母，对于一个智能系统来说，如果不能显示汉字，则不能体现出智能系统 的界面友好性，因此，在此选用了带字库的液晶12864,这款液晶不仅可以显示字母与 数字，而且可以显示汉字，系统完成后，界面好看。方案三与前两个方案还有一处不同在于功放部分采用的是分立原件搭建，同IC比,分立的可以细细的调声，调整每一个环节，力求出好声。最重要的是分立件的声音可以 做到比IC的柔和，没有IC那般的晶体管声。分立件每个元件可以通过大的电流，不必 精品毕业论文须象在芯片上那么几微米的地方通过不算小的电流,而造成令人烦躁的晶体管声。由以上分析可知，方案三是最隹方案，因此，在本设计中选用方案三进行设计。2.3.3可选方案优化设计对于方案三，显示部分可以用更高级的液晶，比如说可以使用手机液晶显示器，这 种液晶分辨率一般比较高，而且可以在编程进对液晶显示进行菜单设置，真正实现智能 系统的智能化。功放部分可以加上音量调节部分，以防止在对人耳进行测试的时候声音过大，频率 过高对测试者与被测试者听力产生不利影响。精品毕业论文3系统硬件设计3.1硬件电路的构成与电路设计3.1.1功放电路设计设计用+5V低电源电压进行工作，输出功率为0.3W（8。负载）的微小型功率放大 器。即使是如此小的功率输出，也能够得到足够大的音量。由于必须驱动扬声器阻抗很 低的负载，所以，无论多小的输出，都存在射极跟随器热击穿的可能性。为此，在射极 跟随器的偏置电路里必须加上温度补偿。这就是说，即使输出小，在电路上也不能潦草 从事。下面先介绍一下电压放大与电流放大，如图3-1表示功率放大电路的框图。将输入 信号的电压放大之后进行电流放大以驱动扬声器等负载。电压放大电流放大共发射机电路 射极跟随制电路图3-1功率放大电路框图（首先，进行电压放大得到必要的输出；之后放置能驱动低阻抗负载的电流缓冲放 大器。这是功率放大器的一般规律）制作电压放大级，通常可用共发射极或者共基极以及源接地或栅极接地的有电压增 益的电路。这些电路仅进行电压放大，因电路的电流小，故没有发热问题。在制作电流放大极时，要对电压放大级放大后的电平信号进行处理。因此，电源电 压与电压放大级一样，且由于进行电流放大需要大电流，所以晶体管变得很热。通常，在电流放大级使用射极跟随器和源极输出电路，但在器件发热很严重的情况 下，电路空载电流的温度稳定度就成为问题。首先解决这个问题是最为重要的。接下来介绍推挽电路，在图3中表示射极跟随器的偏置方法。其中图（a）为无信 号时，加与4截止、空载电流没有流动的情况，此种情况完全不必考虑温度稳定性问 题。但是，该电路开关失真大，因此在本论文设计的声频功率放大电路中没有被使用。在声频以外的用途中（例如驱动电机和各种传动装置），不考虑温度稳定度也行，所以 精品毕业论文它是很有“作为”的电路。下面对开关失真进行修正介绍图3(b)是对晶体管的基极发射极间电压/用二 极管的正向压降/进行抵消、进而来消除开关失真的电路。晶体管/的值具有温度越高就越小的负温度系数(-2.5mV/)o因此，由这样 的电路取出大量负载电流时，配与心的温度就升高(由集电极损耗引起的发热)，嚷的 值就变小。图3-2射极跟随器的偏置方法(称无信号时的集电极电流为空载电流。空载电流小，波形没有失真，也没有热击 穿，是理想电路)然而，即使心和加的温度变高，二极管，和2上流动的电流变化也不大，所以，其正向压降/也几乎是一定值。就是说，/。匕的关系被破坏，而成为%这样一来，在心和心中，与和之差相对应的基极电流不是在负载上流动，而是通过配与却在电源一电源(GND)之间流动。这样，进一步增加了集电极电流，因此，晶体管的温度变得更高，力和的电压 差变大，集电极电流变得更大。这种情况反复地进行着，最后，流过非常大的集电极电流，导致加和&发生热损 坏，这就是晶体管的热击穿原理。如图3-2(b)所示电路，当电流流过时，有热击穿的担心，但在负载电流小的情况 下，这又是很常用的电路。设计时要注意防止热击穿，图3-2(c)是在图3(b)电路中接入发射极电阻来吸 收与的电压差，从而限制发射极电流的电路。空载时的集电极电流被限制在(Vf-Vbe)/Ro该电路比图3-2(b)电路更安全。但想减少空载时的集电极电流，则必须增大R 的值。例如，/与的电压差为100相丫时(。2与0，加的温度差为40。，约 产生100根丫的电压差)，为了将空载时的集电极电流控制在10加L,则必须设定R=10Qo精品毕业论文这样一来，即使射极跟随器输出阻抗为0,该电路的输出阻抗也为Z0=10。因该发射极电阻引发的损失，在大电流输出的电路中就不能驱动如扬声器那样的低 阻抗负载（扬声器的阻抗为6 8Q）。还有一点，该电路因温度产生的电压差仅由电阻吸收，所以没有根本地解决空载电 流随温度变动的问题。对于抑制空载电流随温度的变动作一下介绍，图4是在射极跟随器的晶体管与偏置 电路中使用晶体管进行热耦合的电路。随着温度的变化，偏置电压发生变化，以达到根 本解决空载电流随温度变动的问题。在该电路中，如设心的基极一发射极间电压为VBE,贝MR1的基极偏置电路&、Rb 上流动的电流i为：Rr另一方而，如的集电极一发射极间电压/（二七与的偏置电压）为%=（，=（七+（）,，将士善代入上式中，得匕=色卢/口总之，改变七与&之比，可以将设定为匕口的任意倍。在图3-3电路中，必须对（2与（3的基极基极间电压设定在晶体管的两个上（-%2+%3）因此，如设此二尺，则匕二2匕口（2个匕石）从而得到电压的平衡（这里，认为一%2 一%3）进而，由于配 配是热耦合的（例如，预先将管壳靠近，使它们成为相同的温度）,即使七2与%3随温度而变化，/口也同样发生变化，一直维持七二2%口二%2+%3的 关系。这样图3-4的电路就没有热击穿的问题了。图3-3温度稳定度好的偏置电路最后对实际电路的设计进行介绍，在实际电路中，Tri。的晶体管品种是不同的,精品毕业论文基极电流值也不同，所以前述的七 口二石2二%0的关系不成立。但是，把（与（中任何一个做成可变电阻，对它进行调整，就能够将其电压设定 在七二%2+%3的点上。其次，即使每个晶体管的VBE值不同，因VBE的温度系数却几乎是相同的（NPN与 PNP管也几乎相同）。由于热耦合作用，即使温度发生变化，也能维持所设定的电压关系。还有一点值得注意，在声频功率放大器中，若设/二%及+%3,则在TR2与TR3会 发生微小的开关失真（集电极电流为0时，晶体管处于ON与OFF的临界处），所以设定%2+%3,使得集电极电流仅仅有稍许流动（由发射极电阻R的电压降可以测出电 极电流值）。下面谈一下具体的相关参数计算：先谈一下电路规格，输出功率0.3W,电压+5V,电压增益20dB,频率特性20Hz到 20kHz,失真率1%以下。图3-4中，表示已设计出的功率放大器的电路图，该电路是单声道的，要想播放立 体声，还需要另一声道电路，当然在这里已经用不着了。作为整体的电路结构，用共发射极放大电路对输入信号进行电压放大。在共发射极 电路集电极插入的偏置电路，产生射极跟随器的偏置电压，用推挽发射极跟随器进行电图3-4制作完成的声频放大电路精品毕业论文电源电压由输出功率来决定。最大输出功率，对于8Q的负载（扬声器的阻抗）为0.3W。所以此时的输出电压%为：=展下=V0.3Wx8Q=1.5VrmsZ二负载阻抗该值为有效值，如输入信号为正弦波，则输出波形的峰一峰值为4.3V（1.5V_xV2x2）o对于输出电压4.3V,将电源电压匕0的值设定在电路产生的数伏损失以上，其中包 括共发射极电路发射极上产生的压降、射极跟随器发射极电阻产生的压降以及晶体管集 电极一发射极间的饱和电压等。在这里，设匕。=5V（单电源）。下面确定共发射极放大电路的工作点，将共发射极电路的集电极电流设定在很大值 上，比供给下级的射极跟随器基极电流还要大得多。当负载为8。、输出功率为0.3W时，输出电压%为1.5匕侬（设波形为正弦波）。其峰值为2.IV（651x0）。此时的负载电流（二7；或者的集电极电流）为265mA（=2.1V/8Q）（也是峰值）。在这里，设射极跟随器使川的晶体管幻为100,由共发射极电路提供的基极电流为 2.65mA（=265mA/100）o在图3-5中，模拟表示电流流动的样子。图3-5提供给射极跟随器的电流（在功率放大电路中，为了设定各部分的工作电流，通常是由输出侧的电流倒推。其结果可知，共发射极放大电路必须提供2.65mA的电流）设共发射极电路的集电极电流比基极电流2.65mA大得多的值，为20mA,对于。要选择20mA以上、集电极一基极间电压与集电极一发射极间电压为5V（电源电压）以 上的器件。（选定型号为9013的晶体管）若如的发射极电位太高，则不能得到大的集电极振幅；而过低时，集电极电流随温 度的变化又增大。综合考虑，在这里取为0.8V。为了将集电极电流（二发射极电流）设 定为20mA,Q的发射极与GND间的电阻用o+&取作40。（=0.8V/20mA）o计算放大倍数，如图3-6所示，若将Q的集电极电位设定为0.2V,则能得到最大 振幅（这里略去&产生的射极跟随器的偏置电位）。为了使集电极电位为2.8V,在凡上的压降取为4.8V（=5V-0.2V）即可，所以精品毕业论文心就“240。还有，将招。+居100。分成两部分，用G接地后，该电路的交流电压放大倍数为&_ 240QA=-=12v Re 20。由于英标放大倍数要比上式求得的值小以及射极跟随器发射极电阻上的损失等原 因，4的设定值要设定在比设计规格稍大的值。止匕外，G是对“进行旁路，用以提高放大度的电容。号0,4与G形成高通滤波 器。为了满足设计规格的频率特性，g取为g=470尸。与与与起着稳定决定基极电位的作川。为了使发射极电位为0.6V,基极电位取 1.2Vo在这里，设尺7与飞上流动的电流为01mA,T?7=39KQ,7?9=10KQo因此，该电 路的输入阻抗为7.9KQ（=7?9%0）。输入侧的耦合电容g与共发射电路的输入阻抗形成的高通滤波器的截止频率为 20Hz以下，以此来决定O的值。在这里。4=1尸。&是调整输入电平（音量）的可变电阻，取作10KQ。如图3-4所示，为射极跟随器的偏置电路，为了省略耦合电容，射极跟随器的偏置 电路插在共发射极电路的晶体管2的集电极与负载电阻居之间。在图3-6中，表示偏置电路各部分电压与电流的关系。图3-6射极跟随器偏置电路的各部分的电压与电流这里选用的晶体管（2（2），只要满足最大集电极电流在20111A以上，集电极一基极 间与集电极一发射极间最大额定值匕加与匕为L2V以上（两个的条件，不管什 么型号的器件都可以。在该电路基极侧流动的电流由凡决定，这里取凡=620。C3对偏置电路进行旁路，是为了使由2与。2的基极“见到”的阻抗相等。由于g 的插入，高频失真率得到改善。3的值越大，3与。2的基极基极间的阻抗越低，但是太大也无意义，这里取 C3=3.3/F o精品毕业论文3.1.2信号发生器电路设计本信号发生器使用CD4046芯片产生0到20kHz的方波信号。先对CD4046芯片介绍，CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压 范围宽（为3V18V）,输入阻抗高（约100MQ）,动态功耗小，在中心频率f0为10kHz 下功耗仅为600 uW,属微功耗器件。CD4046锁相的意义是相位同步的自动控制,功能是完成两个电信号相位同步的自动控 制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟 同步等技术领域。锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VC0）o低通滤波器三 部分组成,如图3-7所示。Y0图3-7 CD4046结构原理图CD4046工作原理：输入信号Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相 位比较器I、II的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器I将从3脚输入的比较信号Uo与 输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压U中则反映出两者的相位差。UW 经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振 荡频率f2,使f2迅速逼近信号频率fl。VCO的输出又经除法器再进入相位比较器I,继 续与Ui进行相位比较，最后使得f2=fl,两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。若 开关K拨至13脚，则相位比较器H工作，过程与上述相同，不再赘述。CD4046采用16脚双列直插式，各管脚功能：1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。2脚相位比较器I 的输出端。3脚比较信号输入端。4脚压控振荡器输出端。5脚禁止端，高电平时禁止,低电平时允许压控振荡器工作。6、7脚外接振荡电容。8、16脚电源的负端和正端。9 脚压控振荡器的控制端。10脚解调输出端，用于FM解调。11、12脚外接振荡电阻。13 脚相位比较器H的输出端。14脚信号输入端。15脚内部独立的齐纳稳压管负极。如图3-8为可以产生最大20kHz的电路，用+5V供电，从3端口输出方波信号，6、7脚接振荡电容，11、12脚接振荡电阻，通过调节9脚的电位器可以调节输出频率从0 到20kHz变化。精品毕业论文3.L 3显示电路设计单片机在整个系统中的主要作用为将从信号发生器取到的方波信号进行计数，并通 过12864液晶显示屏显示出频率来。下面谈一下单片机最小系统本系统频率计由于所计频率不会超过25kHz,所以选用 80C51单片机即可，晶振采用12MHz无源晶振，电路图如图3-9o许下 飞本12UHZ用 堂 主生之XTAI1XTAL2RSTPSEN ALEEAP1WT2 P1.1/T2BCPDUADD PO.l.ADI PD2D2 PO3WD3 PP.MMH P0SWD5 P0J&WD6 PO.7JWD7P2IW P2.1JW9P22W10 p2 ami P2.4A12 P2S0K13 P2j6WU P2.7A1SP3MXD P3.1/TXD P321Nn P3JHNT1P3.4/TDP3JSH1 P3J6 P3.7/RF1卷盘一盘一aHi嗦嗦图3-9单片机最小系统主电路本系统显示电路12864显示屏采用带字库的，这样可以节省单片机所需要的内存。详细规格如下（原理简图如图3T0）：ST7920的字型产生ROM通过8192个16X16点阵的中文字型，以及126个精品毕业论文16义8点阵的西文字符，它用2个字节来提供编码选择，将要显示的字符的编码 写到 DDRAM上，硬件将依照编码自动从CGROM中选择将要显示的字型显示再屏幕上。ST7920的字型产生RAM提供用户自定义字符生成(造字)功能。显示RAM提供64X2字节的空间，最多可以控制4行16字的中文字型显示。当写入显示资料RAM时，可以分别显示CGROM,HCGROM及CGRAM的字型。三种字型的选择：(1)显示半宽字型将一个字节的编码写入DDRAM中，范围是027FHo(2)显示CGRAM字型将2个字节的编码写入DDRAM中，共有0000H,0002H,0004H 及 0006H 四种编码。(3)显示中文字型将2字节的编码写入DDRAM中，先写高8位,后写低8位 范围是 A140H-D75FH(BIG5),A1A0H-F7FFH(GB)o下而是12864液晶与单片机的连接电路图，如图3-10。JP1图3-10液晶12864与单片机的引脚连接图3.2电路调试3.2.1功放电路调试功放调试电路时最关键的是要确定好工作点，调整工作点偏置电路上的电位器，通 过信号源的信号输入，并通过示波器对波形进行观察，防止出现削顶与削底失真，只要 精品毕业论文通过调节电位器就可以了，对于峰值的调节，可以通过调整输入端的电位器进行调节。3.2.2信号发生电路调试信号发生电路在调试的时候要注意振荡电容与振荡电阻的选择，我在调试之前，先 进行过软件仿真，但是当真正电路焊接出来的时候，却发现实际情况与仿真相差很大，于是我经过查资料并且与老师讨论后得出结论，可能是因为振荡电容的问题，可能是太 小，因为刚开始时的频率上限达不到要求，经过并联电容后发现情况有所改善，接下来 就是一个接一个电容的试，因为CD4046关于频率值并没有一个定量的计算公式，在调 试中还要注意11脚也要接上电位器进行相应的微调整，以达到上限与下限的要求。精品毕业论文4系统软件设计4.1 下位机程序设计本系统在进行程序设计时，考虑到80C51中断源不多，将定时器与外部中断通过分 时处理，完成了要求。通过使用外部中断对送入P3八2 口的方波信号进行捕捉，定时好 1S计下读入的方波脉冲（捕捉上升沿）个数，由于计时周期为1S,所以计下的脉冲个 数即为频率，然后通过液晶12864显示出频率的读数，程序任务就完成了。需要注意的 是，采集与显示一定要分开进行，也就是说，计完数后，把所有中断关闭之后再进行显 示，否则，会导致显示被不定时中断，造成不能正确显示频率，当然，显示完成之后，不要忘记打开中断，进行下一轮的计数采集。（全部程序见附录）。程序流程图如下。序T始I.叶泞京泞”关闭定时器中断0程序初始化图4-1下位机程序流程图精品毕业论文下面截取的是主函数的程序段，先进行初始化程序，包括外部中断与定时器中断的 初始化，还有液晶12864的相关端口与延时初始化，为下面的程序做好相应的准备，具 体程序如下：void main()(init();TR0=0;f_culi();display();while(l)(if(flag=l)(flag=O;f_culi();display();EA=1;)上面程序中需要说明一下f_culi()函数，请看下面程序段：void f_culi()(strl=(int)f/10000;万位str2=(int)(f/1000)%10;千位str3=(int)(f/100)%10;百位str4=(int)(f/10)%10;十位str5=(int)f%10;/个位table 0=0 x30+str 1;table l=0 x30+str2;table2=0 x30+str3;table 3=0 x30+str4;table4=0 x30+str5;)上半部分是对数据进行处理，把要显示的频率值进行分位提取，以方便显示，下半 部分的程序是把处理好的数据存储进一个table口数组中，这样是为了方便在显示程序中 直接调用显示函数直接把频率值显示在液晶上面。下面是外部中断。的函数段：void ISR_Key(void)interrupt 0 using 1i+；TR0=l;)精品毕业论文下面是定时器中断0的函数段：void TimerO_isr(void)interrupt 1 using 1(TH0=0 x3C;TL0=0 xB0;t+；if(t=20)(f=i；fl=f;i=0;t=0;EA=0;flag=l；)else f=fl;)从上面函数可以知道flag是一个标记，它的作用是为了确定是否进入了定时器中 断，当然最后在主函数中不要忘记把标记清零，相关函数可以参考主函数的程序段。下面是液晶12864的初始化程序：void lcd_init()(LCD_PSB=1;/并 口方式LCD_RST=0;/液晶复位 delayms(5);LCD_RST=1;delayms(5);lcd_wcmd(0 x34);扩充指令操作 delayms(5);lcd_wcmd(0 x30);/基本指令操作 delayms(5);lcd_wcmd(0 x0C);显示开，关光标 delayms(5);lcd_wcmd(0 x06);/光标的移动方向 delayms(5);lcd_wcmd(0 x01);清除LCD的显示内容 delayms(5);)下面的程序段是液晶的核心代码：这段程序中最主要的是函数lcd_wdat(strnum+),后面会对这个函数进行具体的 精品毕业论文介绍，这段程序可以通过把要显示的字符串数组的开头地址指针传送给这个函数，就可 以正确的显示出字符审数组中的内容，频率也就是这样显示出来的。void wr_string(unsigned char str)(unsigned char num=0;while(strnum)(lcd_wdat(strnum+);写数据delayms(lO);/延时形成逐字显示效果)请看下面lcd_wdat(str口)的程序段：void lcd_wdat(unsigned char dat)(while(lcd_busy()LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=1;P0=dat;delayNOP();LCD_EN=0;)4.2上位机程序设计先介绍一下串口通信相关理论：审行总线是一种久远但目前仍常用的通信方式，早期的仪器、单片机、PLC等均使 用审口是计算机进行通信，最初多用于数据通信上，但随着工业测控行业的发展，许多 测量仪器都带有串口总线接口，因此了解掌握审口通信技术及其编程是非常有必要的。串行通信接口，按电气标准及协议来分包括：RS232、RS422、RS485,USB等。RS232、RS422与RS485标准只对接口的电气特性做出决定，不涉及插件、电缆或协议。USB是 近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。舟口的技术简单成熟、性能可靠、价格低廉，所以要求的软硬件环境或者条件都很低，广泛应用与计算机及相 关领域，遍及调制解调器、串行打印机、各种监控模块、PLC、数控机床、单片机及相 关智能设备，甚至路由器也不例外(通过审口设置参数)。通信的主要目的是将数据从一端发送到另一端，以实现数据的交换。计算机与设备 问的数据交换，计算机与计算机间的数据传输都属于通信的范畴。精品毕业论文一个完整的通信系统包括发送端、接收端、转换数据的接口及发送数据的实际信道 或媒质。一般情况下，发送与接收的节点称为DTE（Data Terminal Equipment,数据终 端设备）。数据在到达正确目的地之前，可能需要经过一系列中间节点，它们负责数据 的转送工作，以送达目的地，这些中间节点称为DSE（Data Switching Equipment,数据 交换设备）。终端设备发送数据时，必须先将数据转换为电气信号，以便在线路上传递,而负责数据与电气信号转换的设备称为DCE（Data Communication Equipment,数据通信 设备）。DTE与DCE间的数据传输线路通常使用RS232审行通信，而DCE与DSE间的媒质 则包括了双绞线、同轴电缆、光纤或无线电等。在计算机内部的记录中所有的数据都是0与1,任何数据都是这两个数字的组合。所有电子仪器的基础均来自“开”、“关”两个状态的改变，可以将它们表示为0与1或 表示为“高电位”、“低电位”，不管表示方法如何，目的在于造成“状态的改变”，将很 多的。与1组合成一大串的数字序列后，就可以定义它们所代表的意义了。传输过程就是在传输线上不断地产生高低电位的变化，发送端造成传输线上的电位 变化，而接收端则是解读此高低电位变化而还原出原始的信息。审行通信端口在系统控制的范畴中一直占据了极其重要的地位，它不仅没有因为时 代的进步而被淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。为了不同厂商的计 算机和各种外围设备审行连接的需要，已经制定了一些审行物理接口的标准。其中，最 著名和广泛采用的是EIA-RS-232C,现在，串行通信端口 RS232是计算机上的标准配置,既可以用于计算机和设备之间近距离连接的直接通信，也可以用于连接调制解调器来进 行远距离的审行数据传输。（1）物理接口特性EIA-RS-232C是由美国电子工业协会EIA制订的一种审行物理接口标准，EIA-RS-232c关于机械特性的要求，规定使用一个25针的标准连接器，对该连接器的尺 寸及每个插针的排列位置等都有明确的规定。随着使用的不断发展，演化出9针接口的 RS 232端口，计算机上通常配备COM1端口，即以9针脚引出的RS232通信端口。表4-1 给出了 9针RS232端口引脚说明。（2）电气特性数字电路和计算机接口中大部分为5v的TTL或3.3v的CMOS电平，而RS-232的电 平定义则不相同，它采用的是负逻辑。信号要被发送，一定要定义所谓的0或1的状态。在RS-232的标准中，电压在+3v.+15V（一般使用+6V）之间称为0或Space,一般用途是 作为OIL电压在-3-15v（一般使用-6v）之间称为1或Mark,一般用途是作为Off。有 时候以High和Low更能表现出其实际状态。精品毕业论文引脚(9针)信号 类型源 类型 描述表4-1 RS232端口引脚缩写功能说明1CDDCE控制接收信号检出，高电平有效。当CD=1,表示已 经收到通信线路另一端Modem送来的信号。2RDDCE控制将远程的串行数据接收进来3TDDTE控制将计算机的数据发送出去4DTRDTE控制此弓1脚有计算机控制，当DTR=1时，表明可以 传输数据。5GNDDET控制接地端，信号地和保护地信号6DSRDCE控制数据装置准备准备好，当它为高电平时，Modem 将通知计算机准备就绪，可以发送数据。7RTSDTE控制请求发送，用来表示DTE请求DCE发送数据，当它为高电平时，计算机向Modem请求发送数据。8CTSDTE控制清除发送，用来表示DCE准备好接收DTE发来 的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。9RIDCE控制响铃指示,RI=1时,表明Modem收到了交换台 送来的振铃信号，用它来通知终端。几种其它的串口通信方式：(1)RS-485标准是RS-422标准的改进增强版本，因其技术性能先进，得到了广泛应 川。RS485不仅传输距离远，通信可靠，而且使用单一+5V电源或+3V电源，逻辑电平与 传统的TTL兼容。止匕外，它对传输介质没有任何严格的要求，只需将普通双绞线捆绑在 一起即可简便地组成网络，除了点对点与广播通信方式外，还具有多点通信方式。RS-485标准的共模电压最大与最小值为+12V、-7v,差分输入电压范围为-7V+12V,接受器输入灵敏度为200mVo其特点是抗干扰能力强，传输速率高，距离远。在采用双 绞线，不使用MODEM的情况下，在100Kb/s的传输速率时，可以传送1200m,若速率为 9600b/s,则传送距离可达1500m,它允许的最