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　　beat365中国在线体育最常用的光功率计原理图针对国内市场上的光万用表存在测量不够精确或者功耗过高的问题，设计了一款手持式光万用表，并给出了主要模块的硬件原理图、系统软件流程图及光功率计校准方法。

　　光衰减器的原理光衰减器是光纤通信设备检测（如光功率计计量，光功率衰减，接收机灵敏度测量等）中必不可少的测试仪器之一。随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信设备和器件生产厂商对光衰减器的性能指标要求也越来越高。在这里我们探讨一下光衰减器的原理。光衰减器的原理如框图1所示，入射光通过光纤准直器进行准直，经过两片衰减器片进行衰减后，通过光纤准直器进入输出光纤。在两片衰减片中，一片为固定衰减片，，其衰减量从0db到50db以10db步距变化，另一片为连续衰减片，其衰减量从0db到15db的连续变化，通过两片衰减片进行组合可以实现0db到60db范围内连续可变的光衰减器。图1中，光衰减器片与光轴之

　　助力2017年电赛—电路城历届电赛作品集新鲜出炉:15年电赛-STM32 风力摆控制系统 2017年电赛高频组必备（第一个）模块数字频率合成模块 2015电赛风力摆一等奖 13年电赛芯片—AD9854电路板设计（包含原理图、代码）（电赛B题）风力摆控制系统设计（原理图+源代码+设计报告等） 2015年参加了全国电子设计大赛，命题:多旋翼自主飞行器，任务:设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器，在玩四轴前首先要明确，你要做的是一个不仅能够上天，还要能够执行航拍等各种任务的空中平台，而不仅仅是一个飞行玩具。同时要制作一个自己的四轴，你还需做到以下四点:足够的软妹币；足够的精力；足够的时间；一定的电路基础。参加大赛时自己收集了2015年电子设计大赛主要元器件、模块资料，今天借电路城平台免费分享给大家，望能给参与2017年电赛的小伙伴帮助。首先先说一下2015年全国大学生电子设计竞赛仪器【本科组】仪器清单 60MHz；双通道数字示波器；100MHz；双通道数字示波器；500MHz；双通道数字示波器；低频信号发生器（1Hz~1MHz）；高频信号发生器（1MHz~120MHz）；300MHz；信号源；双通道函数信号发生器（100MHz，DDS）；函数发生器（10MHz，DDS）；低频毫伏表；高频毫伏表；150MHz；频率计；数字风速仪；电子称（最大称重5kg）；五位半数字万用表；秒表；量角器；单片机开发系统；PLD；开发系统【高职高专组】仪器清单 60MHz；双通道数字示波器；低频信号发生器；函数发生器（10MHz，DDS）；低频毫伏表；三位半数字万用表；秒表；量角器；单片机开发系统；PLD；开发系统 2015年全国大学生电子设计竞赛主要元器件 RL78/G13MCU板（芯片型号R5F100LEA），R5F100LEA数据手册带防撞圈的多旋翼飞行器，外形尺寸:长度≤50cm，宽度≤50cm；续航时间大于10分钟带保护板的18650型、容量2000~3000mAh的锂离子电池滑线A）光电传感器:主要芯片-LM393数据手册 100MHz晶体振荡器无线数据手册具有AV端子输出的彩色摄像头（彩色制式不限）大功率电阻（30Ω/50W,5Ω/25W）大功率开关管、大功率二极管小型轴流风机（直径5~10cm，5~12VDC）万向节（连接杆直径10mm以下）三维角度传感器或电子陀螺仪:GY-50-L3G4200数据手册变容二极管（2~20pF） 2015年全国大学生电子设计竞赛主要元器件【高职高专组】单片机最小系统板小型继电器光电传感器角度传感器:ADXL335数据手册大功率开关管、大功率二极管电动机（20W以内，步进电机或带减速器直流电机）小型直流风机附件包含的元器件资料如下:

　　概述任何科学领域的进步都依赖于对被研究对象给出精确测量的能力。光纤通信惊人的发展，要求光纤测量技术和光纤测量仪器也必须同步发展起来。稳定化激光源作为光纤测试中的重要设备已经得到广泛应用。例如：稳定化激光源与光功率计配合使用可以测量光纤传输损耗、光纤连接损耗等参数。随着光纤通信的进一步发展，稳定化激光源应用前景必将更为广泛beat365中国在线体育。本文详细阐述了稳定化激光源电路设计的工作原理及实验调试结果。工作原理稳定化激光源的工作原理如图1。由图1可以看出，流入激光二极管的电流包括驱动电路的电流和APC电路的预偏置电流。驱动电路保证激光二极管中有电流流过，使激光二极管能正常工作。APC电路通过电流负反馈电路抑制由于

　　功率计 aPCmeter是一个基于Arduino Nano的开源，发光的老式CPU和RAM仪表盒项目。它仅为娱乐而设计。它以模拟方式显示PC的CPU和RAM利用率。该存储库专用于PCmeter设备，包括木箱图纸，Arduino固件，电路原理图。此存储库未向其提供必需的PC软件。如果有任何可用的PC软件，请检查项目网页。您可以在项目网页上找到所有详细信息：此项目根据CC BY-NC-SA 4.0许可发布照原样，绝对不作任何担保资料夹 Board ：包含使用Fritzing，BOM和Arduino Nano引脚图绘制的原理图和面包板布局。 Firmware ：包含Arduino软件及其使用Doxygen生成的文档。 Doxygen代码也包括在其中。 HowToBuild ：包含有关硬件的详细构建指南。 Gauge ：包含矢量和静态格式的CPU和RAM仪表的图形。

　　8月2日瑞萨配合组委会及专家组公布了2017年全国大学生电子设计竞赛仪器和主要元器件清单，作为2017年的参赛者，时刻关注着国赛的最新动态，这不，元器件清单刚公布，马上就开始搜罗相关器件资料，下面是我自己收集的大赛消息和器件资料，应电路城小编所邀，借助电路城平台和大家共享，希望大家在2017年共同进步。好了，下面是2017年全国大学生电子设计竞赛器件资料和消息，大家开始划重点吧！全国大学生电子设计竞赛命题信息: 互联网+、超高频及光学红外器件的应用—这是本届竞赛新增的出题内容；互联网+不会专门出题，可能会结合测试方法等；高频题的频率将提升到300MHZ,需准备300MHz以上信号源、500MHz以上示波器；多旋翼飞行器控制平台不限，保证基本的飞行姿态（不计分），指定功能使用瑞萨32位MCU,系统将具有检测/图像声音/导航/识别/跟踪等功能，重量有限制；可能有两道题设计汽车电子相关？放大器必考，三种出题方式:①单独考放大器 ②加点AGC或其他的功能 ③出现在仪器题中，如前端宽带放大，也可能是信号输出级的后端，如功率放大；可使用现成的芯片（非分立管子）；强电方面还是电力电子类题目（老八股），可能会有新内容，与互联网有关；测试仪器的题，例如网分、频谱、误码、噪音等，也可能与通信结合；信号处理类:滤波、处理、音频感知、电机测速、光学定位、红外、可见光、电网在线检测等；控制类题目主要是控制对象:如一群小球，一个摆动杆 [本科组] 1.仪器清单 500MHz信号源（带AM调制）；低频信号发生器（ 1Hz~1 0MHzMHz ）；函数发生器（ 10 MHz 10 MHz ，DDS ）；单相电参数测试仪；频率特性测试仪（1MHzMHz ~1 50 MHzMHz ）；500MHz数字示波器；100MHz双通道数字示波器；功率分析仪；低频毫伏表；高频毫伏表；五位半数字万用表；秒表；单片机开发系统；PLD开发系统；FPGA开发系统；DSP开发系统 2.主要元器件清单组委会统一下发的2017全国大学生电子设计竞赛RX23T开发套件中RX23T MCU板（芯片型号R5F523T5ADFM，板上有“NUEDC”标识）。 2017年瑞萨电子为全国大学生电子设计竞赛研发的RX23T开发套件（快速入门教材、PCB和sch源文件、如何烧写RX23T开发板）四旋翼飞行器，带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为:长度，带防撞圈外形尺寸（含）限定为:长度≤ ，带防撞圈外形尺寸（含）限定为:长度≤ 50cm，宽度≤50cm。遥控小车，外形尺寸遥控小车，外形尺寸 :长度≤ 20cm，宽度≤ 15cm。直径不大于2.5cm的硬质小球直线cm的驱动电机摄像头大功率器件高频磁环电流互感器电压互感器单片机最小系统板 A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器、乘法器可编程逻辑器件及其下载板:小脚YFPGA开发板显示器件小型继电器小型电机及驱动器光电传感器:主要芯片-LM393数据手册白光发光二极管角度传感器:ADXL335数据手册、GY-50-L3G4200数据手册超声传感器激光笔无线数据手册扬声器 [高职高专组] 1. 仪器清单光学非接触式测速计；PH计（分辨率 0.01 ）；60MHz双通道数字示波器；低频信号发生器；函数发生器（10MHz，DDS ）；低频毫伏表；五位半数字万用表；秒表；量角器；单片机开发系统；PLD开发系统；FPGA开发系统；DSP开发系统 2.主要元器件清单长方形四轮电动小车（长≥26cm ，宽≥16cm，高 ≤20cm）木工板（244 cm×122cm）钢珠（直径 ≤14 mm）酸碱度（ PH 值）传感器液位传感器（分辨率1mm ）单片机最小系统板小型继电器摄像头光电传感器角度传感器:ADXL335数据手册大功率开关管大功率二极管附件包含以下电赛器件资料（更新中）: 2015年全国大学生电子设计竞赛题目——80MHz~100MHz频谱分析仪（E题）作品1:“瑞萨杯”电子大赛，80Mhz~100Mhz频谱分析仪电路原理图、源代码、SCH和PCB源文件作品2:[竞赛项目]基于STM32F4高速频谱分析仪完整版（原创）作品3:频谱分析仪LCD显示FFT库文件+原理图作品4:基于FPGA的数字频谱分析仪和发生器（电路+源码） 2015年全国大学生电子设计竞赛题目——多旋翼自主飞行器（C题）作品1:“瑞萨杯”电子竞赛作品，多旋翼自主飞行器，含原理图&源码&论文作品2:电子设计竞赛，工科男打造的旋翼自主飞行器作品3:开源基于STC15W4K61S4的微型四旋翼作品4:基于STM32 四轴飞行

　　光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。光通信实验报告光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第1页。实验一：测量光纤耦合效率【实验简介】：光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。【实验目的】： 1.了解光纤特性，种类 2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段 3.熟悉常用的耦合方法【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤输出光功率：0.78mW 光纤输入光功率：1.9mW 耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1% 【实验思考总结】耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。实验二：测量光纤损耗【实验目的】：通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。【实验原理】：光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。A=10lgP1P2(dB) 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第2页。被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为 α=AL(dB/km) 【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤长度L：6km 波长为1310nm的数据电流（mA） 22.5 17.0 7.3 P1(dBm) -7.1 -9.9 -13.2 P2(dBm) -9.2 -12.8 -15.5 损耗A（dB） 2.1 2.9 2.5 损耗系数α（dB/km） 0.44 0.41 0.383 波长为1550nm的数据电流（mA） 25.4 16.2 13.6 P1(dBm) -6.9 -10.0 -11.1 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。P2(dBm) 光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第3页。 -8.7 -11.9 -12.9 损耗A（dB） 1.8 1.9 1.8 损耗系数α（dB/km） 0.30 0.32 0.30 实验三：测量光纤的数值孔径【实验简介】：光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。【实验目的】：了解测量数值孔径的方法，对远场法有初步了解。【实验原理】：远场强度有效数值孔径是通过光纤远场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值的5%处的半张角的正弦值。【实验装置示意图】【实验数据】光功率最大值为162.5nW，下降到5%时对应的角度为8.5°和-8.3° 【数据处理】光纤的数值孔径： NA=sin8.5°--8.3°2=0.146 实验四：测量光纤的模场直径和折射率分布曲线【实验目的】：通过近场法测量光纤的折射率分布曲线，对近场法有一定了解通过近场法测量多单模光纤的模场直径，了解了解并掌握近场法测量多模光纤模场直径的方法【实验原理】 1.近场法是利用光纤输出端面上的光强度来测量光纤的部分几何参数的典型方光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。法。这种方法的原理为：光纤输出端面上的光强度分布NEP近似于折射率分布，这种方法控制简单，应用广泛，但精度不高。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。光通信实验报告(1)全文共16页，当前为第4页。 R=[（n1－n0）/（n1＋n0）]2 公式中n0为空气的折射率；n1为介质材料的折射率。根据光的折射定律，我们最终可导出如下公式： n(r)－ncl =k[Pcl－P(r)]/ Pcl k为取决于系统参数的校正系数；ncl和Pcl是常数，分别为光纤包层折射率和折射光功率。由此可见，折射光功率P (r)与n (r)有关，从而通过测量P (r)就可得到n (r) 。 2.根据光纤输出端面上的光强度分布绘制出光强分布曲线/e出的光斑半宽度，测出光纤的模场直径【实验结果】

　　第1 页共27 页 1 概述频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1 秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响本文。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或周期性变化的信号。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2 大类。数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及电子设备中。一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。 2 系统的总体设计： 2.1 原理设计本频率计的设计以AT89S52 单片机为核心，利用它内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。单片机AT89S52 内部具有2 个16 位定时/计数器, 定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出中断要求的功能。在构成为定时器时,每个机器周期加1 (使用12MHz 时钟时,每1us 加1)，这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从1 到0 的跳变时计数器加1，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。外部输入每个机器周期被采样一次，这样检测一次从1 到0 的跳变至少需要2 个机器周期(24 个振荡周期) ,所以最大计数速率为时钟频率的1/24 (使用12MHz 时钟时,最大计数速率为500 KHz) 。定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR 控制,当TR 置1 ,定时/计数器开始计数;当TR 清0 ,停止计数。设计综合考虑了频率测量精度和测量反应时间的要求。例如当要求频率测量结果为4 位有效数字,这时如果待测信号的频率为1Hz ，则计数闸门宽度必须大于1000s。为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求,把测量工作分为两种方法。当待测信号的频率大于等于2Hz 时,定时/ 计数器构成为计数器，以机器周期为基准,由软件产生计数闸门,这时要满足频率测量结果为4 位有效数字, 则计数闸门宽度大于1s 即可。当待测信号的频率小于2Hz 时，定时/ 计数器构成为定时器,由频率计的予处理电路把待测信号变成方波,方波宽度等于待测信号的周期。用方波作计数闸门，完全满足测量精度的要求。频率计的量程自动切换在使用计数方法实现频率测量时，这时外部的待测信号为定时/ 计数器的计数源，利用定时器实现计数闸门。频率计的工作过程为：首先定时/计数器T0 的计数寄存器设置一定的值,运行控制位TR0 置1，启动定时/ 计数器0；利用定时器0 来控制1S 的定时，同时定时/计数器T1 对外部的待第2 页共27 页测信号进行计数,定时结束时TR1 清0 ,停止计数；最后从计数寄存器读出测量数据，在完成数据处理后，由显示电路显示测量结果。在使用定时方法实现频率测量时,这时外部的待测信号通过频率计的予处理电路变成宽度等于待测信号周期的方波，该方波同样加至定时/ 计数器1 的输入脚。这时频率计的工作过程为: 首先定时/ 计数器1 的计数寄存器清0 ,然后检测到方波的第二个下降沿是否加至定时/ 计数器的输入脚；当判定下降沿加至定时/计数器的输入脚，运行控制位 TR0 置1 ,启动定时/计数器T0 对单片机的机器周期的计数，同时检测方波的第三个下降沿；当判定检测到第三个下降沿时TR0 清0 ，停止计数，然后从计数寄存器T0 读出测量数据，在完成数据处理后，由显示电路显示测量结果。测量结果的显示格式采用科学计数法,即有效数字乘以10 为底的幂。这里设计的频率计用4 位数码管显示测量结果。定时方法实现频率测量。定时方法测量的是待测信号的周期，这种方法只设一种量程，测量结果通过浮点数运算模块将信号周期转换成对应的频率值,再将结果送去显示。这样无论采用何种方式，只要完成一次测量即可,频率计自动开始下一个测量循环,因此该频率计具有连续测量的功能,同时实现量程的自动转换。数字频率计的硬件框图如图2.1 所示。由此可以看出该频率计主要由八部分组成，分别是： (1)待测信号的放大整形电路因为数字频率计的测量范围为峰值电压在一定电压范围内的频率发生频率发生周期性变化的信号，因待测信号的不规则，不能直接送入FPGA 芯片中处理，所以应该首先对待测信号进行放大、降压、与整形等一系列处理。 (2)分频电路将处理过的信号4 分频，这样可以将频率计的测量范围扩大4 倍。 (3)逻辑控制控制是利用计数还是即时检测待测信号的频率。 (4)脉冲计数/定时根据逻辑控制对待测信号计数或定时。将计数或定时得到的数据直接输入数据处理部分。第3 页共27 页 (5)数据处理根据脉冲计数部分送过来的数据产生一个控制信号，送入脉冲定时部分，如果用计数就可以得到比较精确的频率，就将这个频率值直接送入显示译码部分。 (6)显示译码将测量值转换成七段译码数据，送入显示电路。 (7)显示电路通过4 个LED 数码管将测得的频率值显示给用户。 (8)系统软件包括测量初始化模块、显示模块、信号频率测量模块、量程自动转换模块、信号周期测量模块、定时器中断服务模块、浮点数格式化模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD 码转换模块。由于数据处理、脉冲计数/定时、逻辑控制和显示译码都是在单片机里完成的，所以我们可以把系统分为以下几个模块：数据处理电路、显示电路、待测信号产生电路、待测信号整形放大电路，电源电路。 2.2 主要开发工具和平台 2.2.1 原理图和印刷电路板图设计开发工具：PROTEL DXP Protel DXP 是第一套完整的板卡级设计系统，真正实现在单个应用程序中的集成。设计从一开始的目的就是为了支持整个设计过程，Protel DXP 让你可以选择最适当的设计途径来按你想要的方式工作。Protel DXP PCB 线数字频率计的硬件框图显示译码待测信号的放大整形电路数据处理逻辑控制脉冲计数/定时显示电路待测波输入分频电路第4 页共27 页统完全利用了Windows XP 和Windows 2000 平台的优势，具有改进的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面。 Protel DXP 是一个单个的应用程序，能够提供从概念到完成板卡设计项目的所有功能要求，其集成程度在PCB 设计行业中前所未见。Protel DXP 采用一种新的方法来进行板卡设计，使你能够享受极大的自由，从而能够使你在设计的不同阶段随意转换，按你正常的设计流量进行工作。 Protel DXP 拥有：分级线路图设计beat365中国在线体育、Spice 3f5 混合电路模拟、完全支持线路图基础上的FPGA 设计、设计前和设计后的信号线传输效应分析、规则驱动的板卡设计和编辑、自动布线和完整CAM 输出能力等。在嵌入式设计部分，增强了JTAG 器件的实时显示功能，增强型基于FPGA 的逻辑分析仪，可以支持32 位或64 位的信号输入。除了现有的多种处理器内核外，还增强了对更多的32 位微处理器的支持，可以使嵌入式软件设计在软处理器， FPGA 内部嵌入的硬处理器，分立处理器之间无缝的迁移。使用了 Wishbone 开放总线连接器允许在FPGA 上实现的逻辑模块可以透明的连接到各种处理器上。引入了以FPGA 为目标的虚拟仪器，当其与LiveDesign-enabled 硬件平台NanoBoard 结合时，用户可以快速、交互地实现和调试基于FPGA 的设计，可以更换各种FPGA 子板,支持更多的FPGA 器件。 2.2.2 单片机程序设计开发工具：KEIL C51 keil c51 是美国Keil Software 公司出品的51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，和汇编相比，C 在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil c51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil c51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 Keil C51 可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或编辑器编辑C 或汇编源文件，然后分别有C51 及A51 编辑器编译连接生成单片机可执行的二进制文件（.HEX），然后通过单片机的烧写软件将HEX 文件烧入单片机内。3 2.2.3 单片机仿真软件：PROTEUS Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具。可以仿线系列、 AVR，PIC 等常用的MCU 及其外围电路（如LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件，...）其实proteus 与 multisim 比较类似，只不过它可以仿真MCU！唯一的缺点，软件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型。使用keil c51 v7.50 + proteus 6.7 可以像使用仿真器一样调试程序，可以完全仿真单步调试，进入中断等各种调试方案。 Proteus 与单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛第5 页共27 页盾和现象。 3 系统详细设计： 3.1 硬件设计 3.1.1 数据处理电路 ( 1 ) 中央处理模块的功能：直接采集待测信号，将分两种情况计算待测信号的频率：如果频率比较高，在一秒内对待测信号就行计数。如果频率比较低，在待测信号的一个周期内对单片机的工作频率进行计数。将得到的频率值通过显示译码后直接送入显示电路，显示给用户 ( 2 ) 电路需要解决的问题单片机最小系统板电路的组建，单片机程序下载接口和外围电路的接口。单片机最小系统板的组建： ①单片机的起振电路作用与选择：单片机的起振电路是有晶振和两个小电容组成的。晶振的作用：它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。MCS-51 一般晶振的选择范围为1～ 24MHz，但是单片机对时间的要求比较高，能够精确的定时一秒，所以也是为了方便计算我们选择12MHz 的晶振。晶振两边的电容：晶振的标称值在测试时有一个“负载电容”的条件，在工作时满足这个条件，振荡频率才与标称值一致。一般来讲，有低负载电容（串联谐振晶体），高负载电容（并联谐振晶体）之分。在电路上的特征为：晶振串一只电容跨接在IC 两只脚上的，则为串联谐振型；一只脚接IC，一只脚接地的，则为并联型。如确实没有原型号，需要代用的可采取串联谐振型电路上的电容再并一个电容，并联谐振电路上串一只电容的措施。单片机晶振旁的2 个电容是晶体的匹配电容，只有在外部所接电容为匹配电容的情况下，振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。最好按照所提供的数据来，如果没有，一般是30pF 左右。太小了不容易起振。这里我们选择30pF 的瓷片电容。我们选择并联型电路如图3.1 所示。 ②单片机的复位电路： 2 1 Y1 12Mz C2 30pF C1 30pF XTAL1 XTAL2 图3.1 第6 页共27 页影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分: 外因：即射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。内因：振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。为了方便我们选择RC 复位电路可以实现上述基本功能如图3.2 所示。但是该电路解决不了电源毛刺（A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整RC 常数改变延时会令驱动能力变差。增加Ch 可避免高频谐波对电路的干扰。复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。在选择元器件大小时，正脉冲有效宽度 2 个机器周期就可以有效的复位，一般选择C3 为0.1uF 的独石电容，R1 为1K 的电阻，正脉冲有效宽度为： ln10*R1*C3=230>

　　2，即可以该电路可以产生有效复位。 ( 3 ) 程序下载线自带有isp 功能，ISP 的全名为In System Programming，即在线编程通俗的讲就是编MCU 从系统目标系统中移出在结合系统中一系列内部的硬件资源可实的远程编程。 ISP 功能的优点： ①在系统中编程不需要移出微。 ②不需并行编程器仅需用P15，P16 和P17，这三个IO 仅仅是下载程序的时候使用，并不影响程序的使用。 ③结合上位机软件免费就可实现PC 对其编程硬件电路连接简单如图3.3 所示。 104 C3 1K R1 S1 VCC D1 1N4007 RESET Ch 0.1uF 图3.2 复位电路第7 页共27 页系统复位时，单片机检查状态字节中的内容。如果状态字为0，则转去0000H 地址开始执行程序这是用户程序的正常起始地址。如果状态字不0，则将引导向量的值作为程序计数器的高8 位，低8 位固定为00H，若引导向量为FCH，则程序计数器内容为FC00H 即程序转到FC00H 地址开始执行而ISP 服务程序就是从，FC00H 处开始的那么也就是进入了ISP 状态了，接下来就可以用PC 机的ISP 软件对单片机进行编程了。 ( 4 ) 去耦电容好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf 的去耦电容有5nH 分布电感，它的并行共振频率大约在 7MHz 左右，也就是说对于10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。 1uf，10uf 电容，并行共振频率在20MHz 以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf 或10uf 的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10 片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uf。最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f 计算；即10MHz 取0.1uf，对微控制器构成的系统，取0.1~0.01uf 之间都可以。从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u 等，而去耦合电容一般比较大，是10u 或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。去耦和旁路都可以看作滤波。正如ppxp 所说，去耦电容相当于电池，避免 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P6 P17 P16 RESET P15 GND GND VCC 图3.3 程序下载线页由于电流的突变而使电压下降，相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大，对更高频率的噪声，基本无效。旁路电容就是针对高频来的，也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC 串联模型。在某个频率，会发生谐振，此时电容的阻抗就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图，就会发现一般都是一个V 形的曲线。具体曲线与电容的介质有关，所以选择旁路电容还要考虑电容的介质，一个比较保险的方法就是多并几个电容。去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF 的去耦电容有5μH 的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz 左右，也就是说，对于10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF 的电容，并行共振频率在 20MHz 以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10 片左右集成电路要加一片充放电电容，或1 个蓄能电容，可选10μF 左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz 取0.1μF， 100MHz 取0.01μF，电路图如图3.4 所示。 ⑸单片机与外界的接口显示电路的段选使用P0 口，P0 口是属于TTL 电路，不能靠输出控制P0 口的高低电平，需要上拉电阻才能实现。由于单片机不能直接驱动4 个数码管的显示，需要数码管的驱动电路，驱动电路采用NPN 型的三极管组成，即上拉电阻又有第二个作用，驱动晶体管，晶体管又分为PNP 和NPN 管两种情况：对于NPN，毫无疑问NPN 管是高电平有效的，因此上拉电阻的阻值用2K——20K 之间的，具体的大小还要看晶体管的集电极接的是什么负载，对于数码管负载，由于发管电流很小，因此上拉电阻的阻值可以用20k 的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此上拉电阻的阻值最好不要大于4.7K，有时候甚至用2K 的。对于PNP 管，毫无疑问PNP 管是低电平有效的，因此上拉电阻的阻值用100K 以上的就行了，且管子的基极必须串接一个1～10K 的电阻，阻值的大小要看管子集电极的负载是什么，对于数码管负载，由于发光电流很小，因此基极串接的电阻的阻值可以用20k 的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此基极电阻的阻值最好不要大于4.7K。与外界的信号交换接口，电路图如图3.5。 104 CK11 104 CK12 104 CK13 104 CK14 VCC 图3.4 去耦电容第9 页共27 页数码管的段选通过P00～P07 口来控制的。数码管的位选通过P20～P23 口来控制的。计算待测信号的频率通过计数器1 来完成的所有待测信号解答计数器的T1 口上，即P3.5。 ⑹单片机的选型： AT89SC52 和AT89SS52 最主要的区别在于下载电压，AT89SC52 单片机下载电压时最小为12V，而AT89S52 仅在5V 电压下就可以下载程序了，而且AT89S52 支持ISP，即在线编程。为了使用方便，在本系统中我们使用AT89S52 单片机。 ①AT89S52 主要性能与MCS-51 单片机产品兼容。 8K 字节在系统可编程Flash 存储器。 l 1000 次擦写周期。全静态操作：0Hz～33Hz。 VCC 1 2 YK1 30pF CK1 30pF CK2 VCC P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P15 P16 P17 123456789 PK1 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2/ECI 3 P1.3/CEX0 4 P1.4/CEX1 5 P1.5/CEX2 6 P1.6/CEX3 7 P1.7/CEX4 8 9 RST 10 P3.0/RxD 11 P3.1/TxD 12 P3.2/INT0 13 P3.3/INT1 14 P3.4/T0 15 P3.5/T1 16 P3.6/WR 17 P3.7/RD 18 XTAL2 19 XTAL1 20 VSS P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 P2.7/A15 28 29 PSEN 30 ALE/PROG 31 EA/VPP P0.7/AD7 32 P0.6/AD6 33 P0.5/AD5 34 P0.4/AD4 35 P0.3/AD3 36 P0.2/AD2 37 P0.1/AD1 38 P0.0/AD0 39 VCC 40 UK1 AT89S52 图3.5 单片机与外界接口第10 页共27 页加密程序存储器。 32 个可编程I/O 口线位定时器/计数器。八个中断源。全双工UART 串行通道。低功耗空闲和掉电模式。掉电后中断可唤醒。看门狗定时器。双数据指针。掉电标识符。 ②功能特性描述： AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节Flash，256 字节RAM， 32 位I/O 口线位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止R8 位微8K 字节在系统可编程Flash P0 口：P0 口是一个8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8 个 TTL 逻辑电平。对P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高beat365中国在线体育，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0 和P1.2 分别作定时器/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash 编程和校验时，P1 口接收低8 位地址字节。引脚号第二功能P1.0 T2 （定时器/计数器T2 的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/ 重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI （在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用第11 页共27 页中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8 位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出P2 锁存器的内容。在flash 编程和校验时，P2 口也接收高8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3 口亦作为AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。引脚号第二功能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT0(外部中断0)P3.4 T0（定时器0 外部输入）P3.5 T1（定时器1 外部输入）P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器写选通)。 RST: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址8EH)上的DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，LE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR 的第0 位置“1”， ALE 操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC 指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH 的SFR 的第0 位）的设置对微处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接VCC。在flash 编程期间，EA 也接收12 伏VPP 电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 ③特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象如表1 所示。并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。定时器2 寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位（如表2 和表3 所示），寄存器对RCAP2H 和RCAP2L 是定时器2 的捕捉/自动重载寄存器。中断寄存器：各中断允许位在IE 寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE 中设置。 3.1.2 显示电路 LCD 与LED 的区别。第12 页共27 页 LED 仅仅是由8 个led 灯组成的数码显示器件，电路简单，操作容易。 LCD 是有点阵组成的显示器件，该器件电路和软件复杂，但是交互性好。该系统展示给用于的数据为频率值，用LED 数码管显示即可。 LED 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 ① 静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O 端口进行驱动，或者使用如BCD 码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要5×8＝40 根I/O 端口来驱动，要知道一个89S51 单片机可用的I/O 端口才32 个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 ② 动态显示驱动数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8 个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O 端口，而且功耗更低。由于我们使用的FPGA 芯片的型号为EPF10K10，有足够的IO 口分别去控制数码管的段选。这里我们采用动态显示方式。由于FPGA 的IO 口没有足够的驱动能力去驱动数码管，所以需要数码管的驱动电路，该驱动电路我们选择由三极管组成的电路，该电路简单，软件容易实现。其中一个数码管的驱动电路图如图3.6 所示。数码管为共阴极，当CS1=1 时，即三极管Q9 被饱和导通，则数码管的公共极被间接接地，数码管被选中，数据将在该管上显示，当CS=0 时，三极管Q9 被截至，则数码管的公共极被没有接地，即使CSA，CSB，CSC，CSD，CSE，第13 页共27 页 CSF，CSG，CSDP 被送入数据也不会有显示。 CSA，CSB，CSC，CSD，CSE，CSF，CSG，CSDP 分别为数码管的位选，哪一位为“1”，即相应的三极管饱和导通，则相应的数码管段被点亮。“0”为截止。相应的数码管段灭，这样数码管就有数字显示出来。我们在该系统使用了4 个数码管，使用动态显示，即通过片选，是每个数码管都亮一段时间，不断循环扫描，由于人的眼睛有一段时间的视觉暂留，所以给人的感觉是每个数码管同时亮的，这样4 个数码管就把4 位十进制数据就显示出来了。数码管驱动电路：由于单片机芯片没有足够的能力驱动4 个数码管，因此需要增加数码管驱动电路。驱动电路我们可以选择由三极管组成的电路，该电路简单，程序容易实现. 3.1.3 待测信号产生电路可变基准发生器模块的功能为：主要用于仿真外界的周期性变化的信号，用于电路的测试，对频率的精度没有要求，只要能产生周期性变化的信号即可。该部分不为频率计的组成部分，再加上为了节省成本我们使用LM555 芯片组建的多谐振振荡器电路电路如图3.7 所示，电容C,电阻RA 和RB 为外接元件，其工作原理为接通电源后，5V 电源经RA 和RB 给电容C 充电，由于电容上电压不能突变，电源刚接通时，555 内部比较器A1 输出高电平，A2 输出低电平，即RD=1,SD=0,基于RS 触发器置“1”，输出端Q 为高电平，此时，Q=0，使 A 1 2 f 3 g 4 e5 d A 6 8 c 7 DP 9 b10 a DS1 Q1 NPN Q2 NPN Q3 NPN Q4 NPN Q5 NPN Q6 NPN Q7 NPN Q8 NPN Q9 NPN VCC VCC VCC VCC VCC VCC VCC VCC A B C C D D E EF F G G DP DP AB 100 R1 100 R2 100 R3 100 R4 100 R5 100 R6 100 R7 100 R8 100 R9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P1 CS1 CSA CSA CSB CSB CSC CSC CSD CSD CSE CSE CSF CSF CSG CSG CSDP CSDP 图3.6 显示电路第14 页共27 页内部放电管截止。当电容两端电压Vc 上升到大于5V 的电压的三分之一时，RD=1,SD=1,基本 RS 触发器状态不变，即输出端Q 仍为高电平，当电容两端电压Vc 上升到略大于2*5V/3 是，RN=0,SD=1,基本RS 触发器置0，输出端Q 为低电平，这时Q=1，使内部放电管饱和导通。于是电容C 经RB 和内部的放电管放电，电容两端电压按指数规律减小。当电容两端电压下降到略小于5V 电压的三分之一时，内部比较器A1 输出高电平，A2 输出低电平，基本RS 触发器置1，输出高电平，这时，Q=0，内部放电管截止，于是电容结束放电，如此循环不止，输出端就得到了一系列矩形脉冲。如图3.8 所示。电路参数的计算：为了使Q 端输出频率可变，RB 用电位器来取代。电容选择如果选择105的独石电容，即C=1uF= uF ，RA选1K的电10106 2 TRIG OUT 3 4 RST CVOL5T 6 THR 7 DISC 8 VCC GND1 U1 LM555CJ RA C VCC RB 5V VCC 图3.7 待测信号产生电路图3.8 LM555 工作时电流变化第15 页共27 页阻，RB 选择5K的电位器，由公示f =1.443/RA+RBC计算可得：当RB=0 时，f=1.443KHz, 当RB=5K 时， f=240Hz, 由此可得，该电路的输出频率范围为： 240~1443(Hz)。元器件的简介 LM555/LM555C 系列是美国国家半导体公司的时基电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一种通用集成电路。LM555/LM555C 系列功能强大、使用灵活、适用范围宽，可用来产生时间延迟和多种脉冲信号，被广泛用于各种电子产品中。 555 时基电路有双极型和CMOS 型两种。LM555/LM555C 系列属于双极型。优点是输出功率大，驱动电流达200mA。而另一种CMOS 型的优点是功耗低、电源电压低、输入阻抗高，但输出功率要小得多，输出驱动电流只有几毫安。另外还有一种双时基电路LM556，14 脚封装，内部有两个相同的时基电路单元。特性简介：直接替换SE555/NE555。定时时间从微秒级到小时级。可工作于无稳态和单稳态两种方式。可调整占空比。输出端可接收和提供200mA 电流。输出电压与TTL 电平兼容。温度稳定性好于0.005%/℃。应用范围精确定时。脉冲发生连续定时频率变换脉冲宽度调制脉冲相位调制电路特点： LM555 时基电路内部由分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等组成，是模拟电路和数字电路的混合体。其中6 脚为阀值端（TH），是上比较器的输入。2 脚为触发端（ TR ），是下比较器的输入。3 脚为输出端（OUT），有0 和1 两种状态，它的状态由输入端所加的电平决定。7 脚为放电端（DIS），是内部放电管的输出，它有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定。4 脚为复位端（R），叫上低电平（2/3VCC 是高电平 1，1/3VCC 是高电平1，7V，由此可以看出 LM7805 将正常工作，输出电压为5V。电路如图3.10 所示。元器件的选型与电路参数的计算： LM7805 芯片简介：外形图及引脚排列H 7805 系列为3 端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。主要特点： 1 IN 3 OUT 2 GND U1 LM7805 Q1 PNP Q2 PNP Q3 NPN R1 R2 R3 0.33uF C1 0.1uF C2 D1 D2 1N4007 D3 D4 0.1uF C4 10UF C5 1 2 5V 图3.10 第20 页共27 页输出电流可达2A。输出电压有：5V。过热保护。短路保护。输出晶体管SOA 保护。 7805 的功能框图如图3.11：注意：输入电压，即为纹波电压中的低值点，都必须高于所需输出电压2V 以上。当稳压器远离电源滤波器时，要求用C1。 CO 可改善稳定性和瞬态响应。该模块的不足和对进一步完善提出建议：该模块的不足：转换的效率低：线性稳压器的效率直接与其调整管所消耗的功率有关。调整管的功耗等于电流×(输入电压-输出电压)，由此可见，有些情况下调整管会产生较大损耗。例如，负载为1A 时，将10V 的电压降至5V 输出，线%。该电路将会很耗电。散热问题：由上可知线性稳压器的功耗将在高于总电路的50%，例如，我们的电路功率为10W，那么线性稳压器的功率将会高于5W，这5W 的99%将通过热量散失到外界，如果散热管理不适当将会使整个系统在高温下工作，影响整个系统的性能之外，也严重的影响着整个系统的寿命。提出建议：线性稳压器的低效率迫使寻求新的改进方案，开关电源引起人们的关注。根据开关电源的工作原理，在不同负载和电压下，一个设计良好的开关电源的效率可达90%甚至更高。这相比线%。通过直观的比较，开关电源降压的优势便体现出来了，其他开关电源的拓扑结构同样具有相近或是更高的效率。开关电源设计不仅仅具有高效率这一主要优势，由于功耗的降低还带来许多直接的好处。例如，与低效率的竞争产品相比，开关电源的散热片面积大大减小。降低了对热管理的要求；而且更重要的是，由于器件不会工作在低效的高温环境中，大大提高了器件的可靠性，进而延长工作寿命。图3.11 第21 页共27 页 3.2 软件设计 3.2.1 编程语言的选择：汇编和C 语言汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言在汇编语合中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号 (Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。汇编语言比机器语言易于读写、易于调试和修改，同时也具有机器语言执行速度快，占内存空间少等优点，但在编写复杂程序时具有明显的局限性，汇编语言依赖于具体的机型，不能通用，也不能在不同机型之间移植。 C 语言发展如此迅速, 而且成为最受欢迎的语言之一, 主要因为它具有强大的功能。许多著名的系统软件, 如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C 语言编写的。用C 语言加上一些汇编语言子程序, 就更能显示C 语言的优势了, 象PC- DOS 、WORDSTAR 等就是用这种方法编写的。归纳起来C 语言具有下列特点: ①C 是中级语言它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。 ② C 是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化, 即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的, 这些函数可方便的调用, 并具有多种循环、条件语句控制程序流向, 从而使程序完全结构化。 ③C 语言功能齐全 C 语言具有各种各样的数据类型, 并引入了指针概念, 可使程序效率更高。另外C 语言也具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大, 可以实现决策目的。 ④C 语言适用范围大 C 语言比汇编更容易编写和移植，虽然该程序对时间要求比较严格但是如果我们使用定时器的话对，这样就既可以解决用延时带来的不精确的问题，也提高了编写程序的效率。 3.2.2 程序流程图： ⑴主程序该计数器时通过计数或定时来完成计算待测信号的频率的，所以频率的计算都是在中断里完成的。主函数的流程图如图3.12 为：第22 页共27 页检测一个信号首先在1 秒钟中内对待测频率计数，通过定时器0 来定时1 秒。通过计数器1 对待测频率计数，通过这种方法检测出待测信号的频率，如果频率小于2 的话，通过这种方法检测出来的频率精度会很低，所以如果频率低于2Hz，用计数器1 来检测两个下降沿，在两个下降沿内，运行定时器0，通过这种方法计算频率比较低的信号。两种方案的选择由变量flag 控制，对一个未知频率信号，我们先假设该频率高于2Hz，当用第一种方法检测出来的值小于2Hz，我通过对变量的控制执行第二种方案。定时器/计数器0 和定时器/计数器1 的主要作用：首先当待测信号送入到频率计时，频率计将该信号作为频率大于2Hz 出来，定时器/计数器0 设为定时模式，定时器/计数器1 设为计数模式。定时器0 的作用为定时1 秒，在这一秒里，计数器1 对待测信号计数。由此可以测出待测的频图3.12 主程序流程图第23 页共27 页率值，当检测到的频率值小于2Hz 时，频率计自动转换到对低频信号处理模式，定时器1 的作用将变为自动检测待测频率的下降沿，定时器0 的作用是在相邻的两个下降沿里计时。由此可以测出频率小于2 的信号。定时器0 的程序流程图如图3.13。计数器1 的程序流程图如图3.14 所示。如图3.13 定时器0 中断流程序图3.14 定时器1 中断流程图 Y N 第24 页共27 页打开Keil C，单击“工程”菜单中的“目标Target1 属性”，跳出一个设置“目标 Target1 属性”的对话框。打开“输入”页，在产生执行文件的框里，把“E 生成HEX 文件”前的钩打上，重新编译，即工程所在的文件夹里会产生一个HEX 格式的文件。用keil C 即可产生的HEX 的二进制文件，既可以在PROTES 中仿真使用，也可以下载到单片机中运行。 3.3 电路板的制作 3.3.1 元器件的封装在设计装配方式之前，要求将系统的电路基本定型，同时还要根据整机的体积以及机壳的尺寸来安排元器件在印刷电路板上的装配方式。具体做这一步工作时，可以先确定好印刷电路板的尺寸，然后将元器件配齐，根据元器件种类和体积以及技术要求将其布局在印刷电路板上的适当位置。可以先从体积较大的器件开始，如电源变压器、磁棒、全桥、集成电路、三极管、二极管、电容器、电阻器、各种开关、接插件、电感线圈等。待体积较大的元器件布局好之后，小型及微型的电子元器件就可以根据间隙面积灵活布配。二极管、电感器、阻容元件的装配方式一般有直立式、俯卧式和混合式三种。 ①直立式。电阻、电容、二极管等都是竖直安装在印刷电路板上的。这种方式的特点是：在一定的单位面积内可以容纳较多的电子元件，同时元件的排列也比较紧凑。缺点是：元件的引线过长，所占高度大，且由于元件的体积尺寸不一致，其高度不在一个平面上，欠美观，元器件引脚弯曲，且密度较大，元器件之间容易引脚碰触，可靠性欠佳，且不太适合频率较高的电路采用。 ②俯卧式。二极管、电容、电阻等元件均是俯卧式安装在印刷电路板上的。这样可以明显地降低元件的排列高度，可实现薄形化，同时元器件的引线也最短，适合于较高工作频率的电路采用，也是目前采用得最广泛的一种安装方式。 ③混合式。为了适应各种不同条件的要求或某些位置受面积所限，在一块印刷电路板上，有的元器件采用直立式安装，也有的元器件则采用俯卧式安装。这受到电路结构各式以及机壳内空间尺寸的制约，同时也与所用元器件本身的尺寸和结构形式有关，可以灵活处理。 1、单片机：单片机使用双列直插式DIP 封装，40 个引脚，每个引脚的距离为100mil。封装模型如图3.18 所示：图3.18 单片机PCB 模型第25 页共27 页 2、数码管的封装：数码管的封装采用LEDDIP-10，但是因为每个厂家生产出来的段选并不是都是相同的，但是没必要重新设计数码管的封装，仅仅检查引脚分配即可，在本设计使用的数码管引脚分配如图3.19 所示。其他元器件封装：电阻AXIAL 无极性电容RAD 电解电容RB 电位器VR 二极管DIODE 三极管、场效应管TO 电源稳压块78 系列TO－220 单排多针插座SIP 双列直插元件DIP 晶振XTAL1 3.5 软硬件结合测试当给电板通电时，LM555 的3 号输出引脚的电压为2.5V 左右。说明输出脉冲的占空比为50％。通过通过示波器查看波形，和理论的波形一致，通过调节电位器可以改变输出波形的频率。图3.19 元器件引脚映射第26 页共27 页数码管显示当调节电位器时，数码管的显示也是在理论范围只内的。第27 页共27 页致谢在本论文结束之际，回想本科阶段的学习和生活，感慨甚多，毕业课题和论文是在导师郑老师的指导下完成的，同时也要感谢自动化教研室的老师，感谢他们的耐心指导。感谢所有帮助和支持过我的人。郑老师对论文的进展付出了大量的汗水和心血，并给予了许多具体的实验指导方案，在论文的最后成稿中提出了许多宝贵的意见，从而使论文的质量得以提高，从郑老师身上，我学到的不仅是做学问、搞科研的态度、方法和毅力，而且更多的是做人的准则。借此论文完成之际，向郑老师表示深深的谢意！最后，再一次向关心和帮助我的各位表示我衷心的感谢和深深的敬意！

　　脉冲计数器 Arduino 项目，用于监控来自家用功率计的脉冲，并通过 XBee 链接每分钟向服务器报告一次。您可以在我的一系列文章中了解这个项目：。该草图需要带有 Arduino booloader 的 ATMEGA328。 Arduino 大部分时间都处于睡眠状态，只有在发生外部事件时才会醒来。一个中断引脚连接到带有光电管的分压器，以监控来自家用功率计 LED 的光脉冲。当它变高时，Arduino 唤醒，增加计数器并返回睡眠状态。第二个连接到 XBee 的 ON_SLEEP 引脚，因此当 XBee 唤醒时将引脚置为低电平，Arduino 就会唤醒。这每分钟都会发生。然后 Arduino 发送平均功耗和电池电压（每 10 次传输）。 XBee 必须加载 END DEVICE 或 ROUTER AT 固件。查看原理图了解如何连接不同的组件。该代码已使用 Ard

　　目录 I 第1章光纤通信系统实验平台概述 1 1.1功能模块组成 1 1.2 模块介绍及测试点说明手册 3 1.3 光功率计和误码仪的使用说明 10 1.4 实验系统注意事项 12 第2章光器件认知实验(选做) 13 实验一光纤与光缆 13 实验二光纤损耗特性测量 20 实验三光纤活动连接器 23 实验四光耦合器件 27 实验五光隔离器和光环行器 34 实验六光衰减器 37 实验七光开关 40 实验八激光器与光检测器 43 第3章光发射机与光接收机实验 48 实验九光发射机的组成 48 实验十自动温度控制原理 51 实验十一自动光功率控制电路 52 实验十二无光告警和寿命告警电路 54 实验十三光源的P-I特性测试 57 实验十四光发射机消光比测试 60 实验十五光发射机平均光功率的测试 63 实验十六光接收机的组成 65 实验十七接收机灵敏度的测量 67 实验十八光接收机的动态范围及眼图观测 70 实验十九光纤中继距离估测实验 73 第4章模拟信号光纤传输系统实验 74 实验二十模拟信号光纤传输系统 74 实验二十一电线实验二十二图像光纤传输系统 80 第5章数字信号光纤传输系统实验 82 实验二十三 PN序列光纤传输系统 82 实验二十四 CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统 85 实验二十五扰码和解扰码原理及扰码光纤传输系统 88 实验二十六 PCM编译码原理及数字电线章光纤综合传输系统实验 97 实验二十七波分复用光纤传输系统（WDM） 97 实验二十八 HDB3编译码原理及实现 101 实验二十九位时钟提取（数字锁相环DPLL）实验 104 实验三十固定速率时分复用原理及实现 109 实验三十一解固定速率时分复用原理及实现 114 实验三十二变速率时分复用原理及实现 118 实验三十三解变速率时分复用原理及实现 123 实验三十四综合实验一：4路数据＋两路电话光纤综合传输系统实验 128 实验三十五综合实验二：4路数据＋3台计算机＋1路图像/语音全双工光纤综合传输系统实验 132 实验三十六综合实验三：2台实验箱6台计算机＋2路图像/语音全双工光纤综合传输系统 135 第7章二次开发实验 137 实验三十七 PN序列程序设计 137 实验三十八 CMI编解码程序设计 139 实验三十九 5B6B码程序设计 141 实验四十 4B1P和4B1C程序设计 146 实验四十一 HDB3编解码程序设计 150 实验四十二扰码、解扰码程序设计 153 实验四十三数字锁相环（DPLL）程序设计 155 实验四十四固定速率时分复用程序设计 157 实验四十五解变速率时分复用程序设计 160 附录一 FPGA管脚分布图 162 附录二 Quartus 4.0 基本操作 164 附录三 Quartus 4.0 使用技巧及程序设计中的关键问题 178 附录四串口调试助手使用说明 190 附录五 USB口驱动程序安装说明 191

　　中科正奇饮食业油烟监控系统简介一、执行标准 GB18483-2001 《饮食业油烟排放标准(试行)》 HJ212-2017《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》 DB11/1488-2018《餐饮业大气污染物排放标准》 SZDB/Z 254-2017《饮食业油烟排放控制规范》 HJ/T76-2007《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》二、油烟监测外观：可视外窗型 1.显示页面选型：显示：4.3寸触摸液晶屏油烟测量原理：电化学式油烟微粒荷电原理、红外颗粒物测量原理：光散射式非甲烷总烃测量原理：电化学、红外三、硬件功能选型 1.功能：实时监测油烟、颗粒物、非甲烷总烃浓度、（符合北京地标） 2.GPRS传输至少一路232传输，系统须有时间，可以手动，上电自启开始工作。 3.必须具有1分钟、5分钟、10分钟、1小时、日报表、月报表数据查询功能，能储存至少一年以上的数据。绝缘电阻大于等于20MΩ、绝缘强度，施加50HZ、1500V的交流电压一分钟无电弧和击穿。 4.具有强制打开净化器功能。 5.选配： ①采用开口式电流互感器，不用剪断风机或净化器线缆即可测量，多路电流检测，能够同时检测风机和净化器是否工作，可根据风机和净化器功率大小设置检测电流报警值，适应所有功率的风机和净化器。 ②采样气路与浓度测量模块全部动态加热控温，避免烟道水汽对测量数据的影响。 ③可增加双探头，用来验证净化器效果。选配：烟温、动静压、流速、排放量、四、软件功能选型；选配，五、1.支持与平板电脑数据互联互通，支持现场LCD屏幕查看数据，方便现场源头数据直接调取取证。 2.支持通过手机短信的方式远程配置油烟在线监测仪的上报IP、端口号和上传时间间隔 3.APP支持安卓系统，其功能设计同WEB软件功能相同，具有实时数据监测、历史数据查询、统计分析、运维管理、执法管理等功能，支持通过GIS地图定位展示各餐饮企业的监测状态。 4.报警数据查询：可设置三个独立的工作时间段，时间段内超限才报警，时间段外超限不报警。 5.系统能导出excel格式数据表格备份功能，现场实时数据或历史数据，报警数据导出，兼容office办公软件excel统计，过滤，筛选，图表绘制。 6.综合报表：对各排放口的净化能力合格率、净化设施运转率、洁净度等净化指标进行综合统计分析，形成月报表、季度报表及年报表，并以柱状图形式统计辖区内净化能力合格率的排放口分布数据，为评估各辖区的餐饮企业的净化设施工作状况，各排口的净化指标完成情况提供参考标准。五、零点漂移，符合中环协检测要求。 1. 采用清洁空气，连续测定 24h 后，利用该段时间内的初期零值（最初 3 次测定值的平均值），然后每分钟测试一次，取一小时测量值，计算最大变化幅度。 2.准确度同时段下，同烟气状态下，依据《饮食业油烟排放标准(试行)》（GB18483－2001）中的标准方法，比对手工测试结果与测量油烟浓度数据对之间作相对误差分析。 3 绝缘阻抗在正常环境条件下，关闭监测仪电路状态时，采用国家规定的阻抗计测量（直流 500V 绝缘阻抗计）电源相与机壳（接地端）之间的绝缘阻抗。联系人张先生，联系方式：

　　2017年7月23日召开了全国大学生电子设计竞赛组织工作会议，会上国家专家组组长张晓林教授的讲话总结如下（仅供参考）: 1.今年全国综合评测设在西安，测试时间1天； 2.本届竞赛题目最后一轮讨论将在7月27日在兰州进行； 3.瑞萨公司是本届竞赛赞助企业；2017年瑞萨电赛研发的RX23T开发套件 4.全国大学生电子设计竞赛命题信息: 互联网+、超高频及光学红外器件的应用—这是本届竞赛新增的出题内容；互联网+不会专门出题，可能会结合测试方法等；高频题的频率将提升到300MHZ,需准备300MHz以上信号源、500MHz以上示波器；多旋翼飞行器控制平台不限，保证基本的飞行姿态（不计分），指定功能使用瑞萨32位MCU,系统将具有检测/图像声音/导航/识别/跟踪等功能，重量有限制；可能有两道题设计汽车电子相关？放大器必考，三种出题方式:①单独考放大器 ②加点AGC或其他的功能 ③出现在仪器题中，如前端宽带放大，也可能是信号输出级的后端，如功率放大；可使用现成的芯片（非分立管子）；强电方面还是电力电子类题目（老八股），可能会有新内。