基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计
基于振荡的单片机RLC测试仪的设计
输入信号调理电路 由Ｄ触发器 、反相器和过零 比较器构 成 ，经 过过零比较器后输入信号变为方波信号，为了改善方 波 的上升沿和下降沿，增加了两个斯密特反向器构成整形 电
Ｉ ＩＴＩＨ １０ｎｌＨ
１．０２８１＇１＇１Ｈ １０．Ｏ５ｍ Ｈ
２．８ ０．５
路，整形后 的信号作为预置闸门的同步信号【４＿ 。
随着 电子工业的发 展，电子元器件急剧增加，在 实际使 用过程 中，我们 要对 一些电感 、电阻、电容值进行测量。因 此，设计出一款安全、便捷、可靠 、精度高的无线链路层控制 协议 （Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＲＬＣ）测试仪，具有很大 的实际 意义 。常见 的电路参数数字 化测量 装置都是先将被测参 数
第 １期 ２０１８年 １月
无 线互联 科技
ＷｉｒｅｌｅｓＳ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．１
Ｊａｎｕａｒｙ，２０１８
基于振荡的单片机ＲＬＣ测试仪的设计
徐仲意 ，何建强。陈 盎 。邵昱博
（商洛学院，陕西 商洛 ７２６０００）
摘 要：为克服传统的外加交流测量法电源波动易引起偏差和文氏电桥测量法参数调节复杂等问题，文章设计了以８９ｃ５ｌ单片 机 系统为核心的ＲＬＣｆ ｌ， Ｉ试仪 ，实现ＲＬｃ参数的自动测量和显示，该测试仪具有自动量程转换、实时显示等功能。通过Ｍｕｌｔｉｓｉｍ 软件，对 电阻、电容 以及电感所组成的振 荡电路进行仿 计，系统结构合 理、操作便捷 ，且测量准确度 高、响应速度 决、测量 范围广。 关键谰：振荡；单片机 ；ＲＬｃ测试仪
一 ６７—
第 １期 ２０１８年 １月
出三 的值 。
ｆ ＿］ 上 …Ｖ ｃｃ ＲＤ
ＤＩＳ ＯＵＴ
毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面，以51单片机为核心。
测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。
这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。
软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
一种基于单片机的峰值检波器
一种基于单片机的峰值检波器
一、引言
在低频或超低频的受调信号的检测和处理过程中，当信号通过放大达到一定
的强度就必须对其进行检波，以获得需要的信号。
如在红外分光测油仪中对红
外线的检测，由于调制频率很低，若用由二极管和电阻电容构成的普通峰值检
波电路来检波，效果会很差，主要表现在两个方面：第一，若选择RC 电路时
间常数大一些，则输出信号的波形会好一些，但检波输出之后的信号幅值和检
波之前的信号幅值有明显的差距，输出信号幅值明显降低，检波效率变差，同时，信号快变部分的丢失变得严重；第二，若选择RC 电路时间常数小一些，
则会发现检波前后的信号幅值的差异变小，信号之中的快变分量明显变好，但
输出信号的波形明显变差，不利于对信号的A/D 变换。
以上两种情况如图1 所示。
お
二、硬件设计
如何解决以上所讨论的问题呢？即要求得到检波输出波形良好，检波前后的
信号幅值差异小，信号快变部分丢失小，检波效率高，以利于A/D 变换的需要，一种较好的方法就是采用基于单片机(MCU)的峰值检波电路。
该电路由单片机、电子开关、保持电路等几个部分组成，其逻辑结构如图2 所示。
おお
该电路的特点是利用单片机编程灵活的特点，外围电路无可调件，通过单片
机准确产生开关信号，使低频受调信号的检波始终被锁定在信号的峰值上，从
而保证了峰值检波的效率和效果。
如果由于一些技术上的原因造成信号延时，
为了保证检波始终锁定在信号的峰值上，只需要通过PC 机向单片机传送延时
参数就可以了，避免了固定电路调整麻烦的问题。
该峰值检波器的检波输出波。
基于单片机的震动信号检测系统设计
基于单片机的震动信号检测系统设计一、引言震动信号检测系统广泛应用于物体振动安全监测、结构健康监测和工艺过程监测等领域。
本文将介绍一种基于单片机的震动信号检测系统设计方案，包括硬件设计和软件设计。
二、硬件设计硬件设计主要包括传感器模块、信号处理模块和显示模块。
1.传感器模块采用加速度传感器作为震动信号的采集器，通过测量物体的加速度变化来检测震动信号。
加速度传感器将震动信号转换成电信号，然后送到下一级的信号处理模块。
2.信号处理模块信号处理模块主要用来对采集到的电信号进行处理和分析。
首先，通过一个运放电路对电信号进行放大，增加信号的幅值。
然后，通过一个滤波器对信号进行滤波，去除高频噪声和低频干扰。
最后，对信号进行AD转换，将模拟信号转换成数字信号，并将其送到下一级的单片机。
3.单片机模块单片机模块主要用来对数字信号进行处理和分析。
首先，单片机需要设置一个合适的阈值来判断是否有震动发生。
当数字信号超过设定的阈值时，单片机会触发震动事件，并进行后续处理。
根据需求可以设置震动事件的报警方式，如通过蜂鸣器发出声音或者通过LCD显示屏显示相关信息。
4.显示模块显示模块可以通过LCD显示屏来显示当前的监测结果和相关信息。
通过显示模块，用户可以直观地了解当前的监测状态，以及震动的强度和发生的时间。
三、软件设计软件设计主要包括单片机程序设计和通信协议设计。
1.单片机程序设计单片机程序设计主要包括设置阈值、触发震动事件、处理震动事件和显示相关信息等功能。
首先，需要设置一个合适的阈值来判断是否触发震动事件。
当触发震动事件后，单片机需要进行相关处理，如记录震动的发生时间和强度，并进行相应的报警操作。
最后，将处理结果通过显示模块显示出来，方便用户查看。
2.通信协议设计通信协议设计是将震动信号检测系统与上位机或其他外部设备进行连接的重要一部分。
通过通信协议，可以实现数据的传输和控制命令的下发。
可以采用串口通信方式，通过串口将数据传输到上位机，并实现数据的实时显示和保存。
振动信号测试仪采集方案设计与实现
ｌ
号
。。 — 。 。。 。 —
图 １系 统信 号采 集 实 现 框 图
Ｒ 一２ 的通 信功能 、实时报 警功 能 、Ｆ ７ Ｓ４ ２ Ｆ 变换 及频 谱分析 和 比较 功能 等 。归纳 如下 ： １ ）测 量 、记录 和存 储各 个 测量点 的振 动加 速 度 原始 信 号 ，通 过 开关 进 行 控制 和 选 择 是否 进 行
洪耀球 ’ 香泉 ’ 云华 ，李 ，唐
ＨＯＮＧ Ｙａｏ ｑｉ ａｎｇ ｑｕ Ｔ — ｕ ，ＬＩ Ｘｉ — ａｎ ， ＡＮＧ Ｙｕｎ ｈｕ — ａ
（． １ 景德镇高等专科学校 数学与信息工程系，景德镇 ３ ３ ０ ：２ 中航工业直升机设计研究所，景德镇 ３ ３ ０ ） ３ ００ ． ３ ０ １
相关工作 。
２ 系统硬 件 电路设计
２ １ 电源 电路 ．
外 部输 入 采 用 ２ Ｖ的 机 载 电 源 ， 选 用 了一 款 ８
航 空 机 载 电源 模 块 ：输 入 范 围为 ２ Ｖ－ ０ ４ ３ Ｖ，输 出 为５ Ｖ，输 出功 率 为９８ 。 由 于 系统 需要 ３３ ．Ｗ ．Ｖ、 ２５ ．Ｖ、１８ ．Ｖ工 作 电压 ，电流 要求 低 于 １ Ａ，所 以采 用 工业级 以上 的芯片ＡＳ １ ｌ—．、ＡＳ １一． Ｍ ７３３ ｌ Ｍ１ ７ １ ｌ ８
根 据 某 直升 机 型 号对 振 动 信 号 采 集及 监 测 的 性 能 需 要 ，测 试仪 需 要 实 时监 测 ｌ 路 信号 ，其 中 ８ １ 路 振动 信 号 ，２ 道 的方 位 角信 号 ，以及具 有 ６ 通
器 动 路 集 ｛ 电
口
建处核 ｆＩ构微理 ＦＡ
０ 引言
根 据 直 升 机 上 旋 转 部 件 较 多 ， 振 动 环 境 复 杂 ，振 动水 平 过 高 可能 导 致 驾驶 员的 判读 困难 和 身 体 疲 劳 ， 以及 相 关 结 构 出现 疲 劳 裂 纹 甚 至 断
单片机控制之信号发生器(振荡器)设计 单片机技术课程设计
单片机技术课程设计说明书课题名称目录引言 (3)一设计任务 (3)1设计内容 (3)2设计要求 (3)二芯片功能介绍 (3)三总体功能图和总原理图 (5)四程序流程图 (6)1 锯齿波程序流程图 (6)2 三角波程序流程图 (7)3 梯形波程序流程图 (8)4 方波程序流程图 (9)5 正弦波程序流程图 (10)6 整体程序流程图 (11)五程序设计 (12)六仿真测试 (16)七总结与体会 (19)八参考文献 (20)引言信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
这次的设计分为五个模块：单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。
使用AT98C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-10HZ频率可调的五种信号波（锯齿波、三角波、方波、梯形波、正弦波）。
这几种波形有几个开关控制，可以随意进行切换，十分方便。
另外，波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。
可以说这次的设计操作简单，内容丰富，而且电路快捷明了。
1设计任务1.1设计内容以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、梯形波等），且频率、幅度可变的函数发生器。
1.2设计要求设计借口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统，画出接口的连接图和仿真图，并编写出控制波形的程序。
2芯片功能介绍2.1、DAC0832芯片介绍：DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。
基准电压的范围为±10V,电流建立时间为1μs,CMOS工艺,低功耗20mW。
DAC0832的内部结构框图如下图所示。
图2.1 DAC0832的内部结构框图2.2 DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下：图2.2 DAC0832介绍2.3 DAC0832的应用：DAC0832一是用作单极性电压输出，二是用作双极性电压输出，最后是用作程控放大器。
2.4 DAC0832与8031的连接方式：DAC0832的与单片机的连接方式有三种方式：（1）单缓冲；(2)双缓冲、(3)直通方式。
基于C8051F350型单片机的振动信号采集系统
信号，也就是还原振动的真实面貌，即平滑处理。其平滑处理
处理方法主要有２种：平均法和五点三次平滑法，系统采样平
均法进行预处理。在完成信号采集装置的制作后，可以进行了
一些信号采集分析。由图４可知，大桥斜拉索振动４～８次谐
波幅值较大，其所对应的频率分别为８．５ Ｈｚ、１０．６５ Ｈｚ、
１２．８ Ｈｚ、１４．９５ Ｈｚ、１７．１ Ｈｚ．根据周期信号频谱的特点，可知振
适应性强、应用对象广泛、扩展性高等特点。系统解决了单模 化测试系统的通用化问题，提高了自动测试系统的开发效率和 运行性能。 参考文献： ［１］宋晓字，王永会．Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋高级编程技术与实例．北京：中国水
利水电出版社，２００５：２４５—２４７． ［２］ 龚运新。方立友．工业组态软件实用技术．北京：清华大学出版社，
２００５：２—１４． ［３］ 张彩文，高霞．三维力控实时数据库Ｐ８ｐａｃｅ在胜利油田油气集输
生产中的应用．信息技术与自动化，２００７（５）：１０８—１０９． ［４］ 常鸿博．力控组态软件在楼宇集成系统中的应用．智能建筑与城
市信息，２００７（７）：３４—３７． ［５］ 王亚民，陈青，刘畅生，等．组态软件设计与开发．西安：西安电子
示采集的振动数据。ＣＨ４５１内置ＲＣ振荡电路，可以动态驱动 ８位数码管或者６４位ＬＥＤ，具有ＢＣＤ译码、闪烁、移位等功能。
同时还可以进行６４键的键盘扫描，ＣＨ４５１通过可以级联的串
行接口与单片机等交换数据，并且提供上电复位和看门狗等监 控功能。
１．５通讯模块
上位机和信号采集系统的通信部分是借助于ＲＳ一２３２串
ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｍｏｄｅｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓ－ ｔｒｙ．２００２，２２（７）：１５７—１５８． ［９］ ＷＡＪＤＩ Ｌ，ＢＡＤＨ Ｊ，ＤＪＡＭＡＬ ｚ．Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ·ｂａｓｅｄ ｅｄｇｅ ｒｏｕｔｅｒ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏ ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａ。２００５，２８（１４）：１６９２ —１６９９．
基于振荡的单片机电阻、电容和电感测试仪
摘要本文所设计的系统是基于AT89C52单片机控制的简易RLC测试仪。
为了充分利用单片机的运算和控制功能，方便的实现测量。
把参数R、L、C转换成频率信号f，然后用单片机计数后再运算求出R、L、C的值，并送显示。
转换的原理分别是RC振荡电路和电容三点式振荡电路。
为了比较准确的测试而频率的计数则是利用等精度数字频率计完成。
然后再将结果送单片机运算，并在LED显示器上显示所测得的数值。
通过一系列的系统调试，本测试仪到达了测试标准。
经过测试，第1章：绪论1.1 电路参数R,L,C电路参数—电阻、电容和电感是电路的三种基本参数，也是描述网络和系统的重要参数，广泛应用于科学研究、教学实验、工农业生产、通信、医疗及军事等领域中。
例如在强电系统中，输电线路中的传输线，电气设备中继电器、变压器、发电机等，都是用阻抗参数R、L、C来描述的。
人们通过测试阻抗参数可以判定设备的好坏，是否存在故障隐患。
在弱电系统中，电路参数元件的好坏、量值的大小直接影响所设计的线路板的正常工作和可靠性。
所以对它们的测试具有重要的意义。
1.2 电路参数的测量方法电路参数的测量通常是把被测参数通过转换电路变成直流电压或频率后进行测量。
1. 传统的RLC参数测量的方法种类很多，例如：对电阻的测量常用欧姆表直接测量，也可以使用对电阻施加一个电压，利用模拟电表和电流表测量得到电阻两端的电压值和流过电阻的电流值。
然后利用欧姆定理计算出电阻值；而对电感或电容的测试常采用测量阻抗角和负阻抗，然后用数学公式计算出电阻和电抗的参数。
也可以采用过度过程法测出时间常数，由于电路中使用已知的固定电阻，所以可以通过计算，得出电抗参数。
在要求测试准确度高的地方常采用交流电桥通过调整已知参数使得电桥达到平衡，读出电感或电容值。
上述方法，简单明了，测试也有一定的准确度；但必须采用手工操作，费时费力且测量精度带有一定的人为因素。
2. 在上世纪70年代后，由于数字电子技术的发展，出现了数字式的RLC测试仪。
峰值检测系统的设计
峰值检测系统的设计峰值检测系统是一种用于检测和测量信号中的峰值值的设备或程序。
峰值通常是信号变化过程中的最高点。
在很多应用中，峰值的测量是非常重要的，例如音频信号处理、图像处理、工业自动化等领域。
本文将详细介绍峰值检测系统的设计。
1.信号输入模块信号输入模块是峰值检测系统的第一个模块，其功能是将待检测的信号输入到系统中。
输入信号可以是模拟信号或者数字信号，根据具体应用场景的要求进行选择。
对于模拟信号，可以使用传感器、放大器等设备将模拟信号转换为电压信号；对于数字信号，可以使用模数转换器将数字信号转换为模拟信号。
2.峰值检测模块峰值检测模块是峰值检测系统的核心模块，其功能是对输入信号进行峰值检测和测量。
常用的峰值检测算法有两种：绝对峰值检测算法和相对峰值检测算法。
绝对峰值检测算法通过比较信号的幅值与一定的阈值来判断信号的峰值是否发生。
如果信号的幅值超过阈值，则判定为峰值。
该算法简单易实现，但对信号噪声和背景干扰敏感。
相对峰值检测算法通过比较信号的幅值与邻近点的幅值来判断信号的峰值是否发生。
如果信号的幅值大于邻近点的幅值，则判定为峰值。
该算法对信号噪声和背景干扰相对较为稳定，适用于复杂环境下的峰值检测。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择合适的峰值检测算法。
在一些情况下，也可以结合两种算法进行峰值检测，提高检测的准确性和稳定性。
3.结果输出模块结果输出模块是峰值检测系统的最后一个模块，其功能是将检测到的峰值结果进行输出。
输出方式可以根据具体应用场景的要求进行选择。
-数字显示：将峰值的数值显示在数字显示屏上，方便用户直观地观察和记录。
-图形显示：将峰值以图形的形式显示在显示器上，方便用户直观地观察和分析。
-数据存储：将峰值结果存储到内存、硬盘或者移动存储设备中，方便用户后续进行数据分析和处理。
-通信输出：将峰值结果通过通信接口发送给其他设备或者系统，实现实时的数据共享和处理。
除了上述的三个主要模块，峰值检测系统的设计还需要考虑一些其他的要素，例如输入信号的采样率、峰值检测算法的实时性和准确性、系统的稳定性和可靠性等。
峰值检测器芯片设计
峰值检测器芯片设计引言峰值检测是一个常用的信号处理技术，广泛应用于音频、视频、通信等领域。
峰值检测器芯片是用于实时检测信号的峰值并输出的集成电路。
本文将介绍峰值检测器芯片的设计原理、电路结构和实现方法。
设计原理峰值检测器的基本原理是通过比较输入信号的振幅与阈值，从而确定信号的峰值。
一般情况下，峰值检测器采用的是绝对值运算和比较器电路。
具体的设计原理如下：1.输入信号幅度检测：将输入信号经过一个绝对值运算器，将其转换为正半波信号。
2.峰值保持：通过一个电容器来存储峰值信号，并通过一个开关来控制何时更新峰值。
3.阈值比较：将峰值信号与设定的阈值进行比较，以确定是否输出。
4.输出控制：根据阈值比较的结果，控制输出信号的开关。
电路结构峰值检测器芯片的电路结构包括输入放大电路、绝对值运算器、峰值保持电路、阈值比较器和输出控制电路。
输入放大电路输入放大电路主要负责将输入信号放大到适合后续处理的幅度。
常用的输入放大电路包括运算放大器和差分放大器。
绝对值运算器绝对值运算器将输入信号转换为正半波信号。
一种常用的绝对值运算器电路是通过一个负反馈的运算放大器实现的。
峰值保持电路峰值保持电路用于存储信号的峰值，并根据控制信号来决定何时更新峰值。
典型的峰值保持电路由电容器和开关组成。
阈值比较器阈值比较器用于将峰值信号与设定的阈值进行比较，并输出比较结果。
输出控制电路输出控制电路根据阈值比较的结果，控制输出信号的开关。
当峰值信号超过阈值时，输出开关闭合，否则闭合。
实现方法峰值检测器芯片的实现方法可以采用模拟电路和数字电路两种方式。
模拟电路实现模拟电路实现峰值检测器芯片需要使用一些基本的模拟电路元件，如运算放大器、电容器和开关等。
通过合理地组合这些元件，可以实现峰值检测器的各个功能模块。
数字电路实现数字电路实现峰值检测器芯片主要依靠现代集成电路技术。
可以使用类比数字转换器（ADC）将输入信号转换为数字信号，并利用数字信号处理的技术实现峰值检测的各个功能。
基于单片机的频率测量仪的设计
摘要摘要当今社会，电子技术迎来了飞速的发展，而频率作为电子电工学中一个极重要的参数，测量频率的重要性不言而喻。
同时频率测量仪也是计算机，通讯设备，音频视频等科研领域不可或缺的测量仪器。
为了得到性能更好的电子系统，一个精准的频率测量仪必不可少。
该文主要论述了基于STC89C52单片机设计的数字频率计，具有测量范围宽，响应频率范围广，测量速度快，体积小，精度高的优点。
它主要由低通滤波电路，过零比较电路，分频电路，MCU控制电路，测量结果显示电路组成。
可以自动检测频率切换测量档位，高频的时候采用分频计数法测量频率提高精度，低频的时候采用测宽法进行频率测量以尽可能的缩短测量时间。
它可以测量的信号有方波，三角波，正弦波，锯齿波等各种各样的信号，测量频率范围为0.1Hz~5MHz。
关键词：计数法测宽法分频0.1Hz~15MHzABSTRACTABSTRACTNowadays, electronic technology ushered in rapid development, and the frequency of an electronic electrical engineering as a very important parameter, so measuring frequency become so important. Meanwhile frequency meter is computers, communications equipment, audio and video and other research areas indispensable measuring instruments. To get better performance of electronic systems, a precision frequency meter is essential.This paper mainly discusses STC89C52 microcontroller based design digital frequency meter, wide measuring range, frequency response range, measurement speed, small size, high accuracy. It mainly consists of a low-pass filter circuit, zero-crossing comparator circuit, frequency divider circuit, MCU processing circuit, the measurement results display circuit. Can automatically detect measurement frequency switching gear, high-frequency divider when the counting method used to improve the accuracy, wide measurement frequency when using the method of frequency measurement to measurement time as short as possible. It can measure the signal square wave, triangle wave, sine wave, sawtooth and other kinds of signals, the measurement frequency range of 0.1Hz~15MHz.Keywords: Counting method Width measurement method frequency dividing 0.1Hz~15MHz目录i目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 频率计目前发展概况 (1)1.3 课题研究目的及意义 (2)1.4 数字频率计设计任务与要求 (3)第二章总体设计 (5)2.1 方案论证 (5)2.2 方案比较 (6)2.3 方案选择 (7)第三章硬件设计原理 (9)3.1 数字频率计硬件系统框架 (9)3.2 主控电路的设计 (9)3.2.1 STC89C52RC芯片介绍 (9)3.2.2 芯片主要参数 (10)3.2.3 芯片主要引脚功能 (10)3.2.4 单片机定时器介绍 (11)3.2.5 单片机部分电路设计 (12)3.3 信号处理电路设计 (13)3.3.1 高频滤波 (13)3.3.2 过零比较电路 (13)3.4 分频电路设计 (14)3.4.1 74LS161芯片介绍 (15)3.4.2 分频电路的设计 (15)3.5 测量结果显示电路设计 (16)3.5.1 LCD1602液晶介绍 (16)3.5.2 芯片主要参数介绍 (16)3.5.3 芯片管脚功能 (17)ii目录3.5.4 LCD1602使用方法和常用命令 (17)3.5.5 显示部分电路的设计 (18)3.6 最终硬件设计图 (19)3.7 元件布局及PCB设计 (20)3.7.1 Protel DXP的介绍 (20)3.7.2 原理图的绘制和PCB布局 (20)第四章数字频率计软件系统设计 (23)4.1 软件平台介绍 (23)4.2 软件设计规划 (23)4.3 数字频率计软件设计 (24)4.3.1 程序流程图 (24)4.3.2 计数法测量频率流程 (25)4.3.3 测宽法测量频率流程 (27)4.3.4其他关键程序 (29)第五章结论 (33)5.1 软件仿真结果 (33)5.2 硬件的制作和测试结果 (34)5.2.1 硬件的制作 (34)5.2.2 硬件的测试 (34)5.3 本次毕业设计的收获与不足 (36)致谢 (39)参考文献 (41)第一章绪论1第一章绪论1.1 课题背景频率计是一种使用计数法、测宽法来等方法来测量信号频率的一种测量仪器。
基于英飞凌TC264DA单片机的汽车发动机异常振动检测装置电路设计
10.16638/ki.1671-7988.2021.01.022基于英飞凌TC264DA单片机的汽车发动机异常振动检测装置电路设计*邓汝奎，范毅，李光平，班璐（南宁学院，广西南宁530200）摘要：汽车发动机存在异常振动时，容易导致发动机异常损耗，使用寿命下降等问题，及时检测出发动机是否存在异常振动是解决该问题的关键。
文章的设计基于英飞凌TC264DA单片机，以MPU6050模块采集发动机振动加速度，利用单片机自带的FFT模块识别处理发动机振动频率变化规律，判断发动机异常振动故障及其类型，并将诊断结果显示于TFT显示屏的硬件电路系统，实现汽车发动机振动的自动化检测，降低汽车发动机振动检测对于人工经验的依赖，提高发动机振动故障的诊断效率。
关键词：汽车发动机；振动检测；单片机；电路设计中图分类号：U462.1 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2021)01-70-03Circuit Design of Automobile Engine Abnormal Vibration Detection Device Basedon Infineon TC264DA MCU*Deng Rukui, Fan Yi, Li Guangping, Ban Lu（Nanning University, Guangxi Nanning 530200）Abstract: When there is abnormal vibration in automobile engine, it is easy to cause abnormal loss of engine and decrease of service life. The key to solve this problem is to detect whether there is abnormal vibration in engine in time. The design is based on Infineon TC264DA microcontroller, MPU6050 module is used to collect the engine vibration acceleration, and the FFT module of the microcontroller is used to identify and process the change law of the engine vibration frequency, and judge the abnormal vibration fault of the engine and its type, and the diagnosis results are shown in the hardware circuit system of the TFT display screen, and finally realize the automatic detection of the automobile engine vibration, reduce the dependence of the automobile engine vibration detection on manual experience, and improve the efficiency of the diagnosis of the engine vibration fault.Keywords: Automotive engine; Vibration detection; Single chip microcomputer; Circuit designCLC NO.: U462.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2021)01-70-03前言随着汽车行驶里程以及使用年限的增加，发动机往往会出现异常振动的情况，对于汽车发动机异常振动诊断检测，常见的通过判断发动机是否缺火，识别发动机是否存在缺缸工作[1]，但发动机出现异常振动时，还存在诸如发动机机脚性能下降导致的异常抖动，或者异常振动不是非常明显时，通过人工经验往往难以察觉，因此，利用发动机在出现异常作者简介：邓汝奎（1985-），男，硕士，讲师，就职于南宁学院，研究方向为汽车电气及控制技术。
峰值检测电路设计论文
峰值检测指导教师：参赛学生参赛学校及院系：峰值检测电路设计摘要在生产、科研等各个领域都会用到峰值检测设备。
本设计介绍了峰值检测系统的设计原理、软硬件设计方法，系统性能指标调试方法以及multisim的仿真模拟。
以STC89C52单片机为核心处理器，主要控制电压的输出，最后在数码管上显示。
在峰值检测系统中，通过NE5532P型运算放大器和开关二极管1N60组成采样保持电路。
其输出电压经由A/D转换器送至单片机，经过单片机的控制和处理最终输出相应的数字电压，最后采用multisim仿真，与实际测量效果进行对比分析得出结论，实现了峰值的连续检测和保持。
关键词：峰值检测；采样/保持电路;A/D转换器；STC89C52;multisim目录一、系统方案 (1)1.1总体方案论证与选择 (1)1.2总体设计思路 (2)二、电路与理论分析 (2)2.1峰值检测基本原理 (2)2．2峰值检测理论分析与计算 (3)三、软件设计与流程图 (4)四、系统调试与误差分析 (4)4.1系统调试 (4)4.2误差分析 (7)五、总结 (7)六、参考文献 (8)附录1 总电路图 (9)附录2 源程序 (9)附录3 元器件清单 (12)一、系统方案1.1总体方案论证与选择方案一：基于ICL-7135双积分A/D转换芯片的数字电路设计。
用采样/保持峰值电路，通过数据锁存控制电路锁存峰值的数字量。
设计的原理图较为复杂，它由被测信号、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D（模数转换）、译码显示、数字锁存控制电路组成。
需要用到的主要芯片有LF398采样/保持芯片,555定时器，ICL-7135型A/D转换器，74LS47译码器，8段数码管等。
方案二：运用一个运算放大器的模拟电路设计。
将运算放大器的正极与信号源连接，运算放大器的输出直接与负极相连，组成一个简单的电压跟随器，在输出端即既能检测信号源的峰值电压。
方案三：运用两个运算放大器的模拟电路设计。
基于单片机简易信号测量仪毕业设计
目录摘要---------------------------------------------3第一章方案比较及论证--------------------------------31.1方案比较---------------------------------31.2 方案确定---------------------------------3第二章基本测量原理-------------------------------32.1 频率、周期测量---------------------------32.2 峰峰值测量-------------------------------4第三章系统设计-----------------------------------43.1.1 信号整形电路---------------------------43.1.2 峰峰值测量电路-------------------------53.1.3 显示电路-------------------------------53.1.4 电平转换电路---------------------------53.1.5 系统控制电路---------------------------53.2.1 系统程序流程---------------------------6第四章系统指标测试-------------------------------74.1 指标测试---------------------------------74.2 设计与测试使用的仪器---------------------74.3 测试数据---------------------------------74.4 误差分析及措施---------------------------8第五章心得体会-----------------------------------9第六章参考文献---------------------------------10摘要本系统以AT89S52单片机为核心设计了一种用于测量频率、周期、峰峰值、有效值的简易信号测量仪，其中还可分辩正弦波与方波，利用单片机的数学运算和控制功能，结合部分中规模数字电路，实现测量中的功能手动切换。
基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计详解
沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书课设题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计专业测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师日期 2015年1月16日沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计任务书课程设计题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计教研室工学一部专业测控技术与仪器班级课程设计时间: 2014 年12 月29 日至2015 年 1 月16 日课程设计的内容及要求：1. 内容采用单片机系统设计振动传感器输出波动电压强度——峰值参数检测器，利用振动传感器、单片机设计一个能用LED实时显示振动信号峰值参数的测量系统。
2. 要求（1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
（2）绘制电路原理图，设计振动传感器输出信号模拟调理电路，实现交流信号的峰值检测，设计模数转换电路、LED显示电路及单片机系统电路。
（3）绘制软件流程图，软件编程实现单片机数据采集和北被测峰值的LED 显示。
（4）用单片机实验箱进行程序设计与调试。
（5）振幅显示为X.Xmm。
（6）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。
指导教师刘利秋2014 年12 月28 日目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计. (2)2.1振动传感器 (3)2.2 控制信号放大电路 (3)2.3 TLC549A/D转换 (4)2.3.1 TLC549 引脚图及各引脚功能 (4)2.3.2 TLC549 器件工作时 (4)2.4 单片机系统 (5)2.5 LED显示 (5)3 软件设计 (6)3.1显示程序设计 (8)3.2峰值测量............................................ 错误!未定义书签。
4 调试分析 (9)5 结论及进一步设想 (9)参考文献 (9)课设体会 (11)附录1 电路原理图 (12)附录2 程序清单 (13)基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计倪宇隆沈阳航空航天大学北方科技学院测控技术与仪器摘要：本文设计了由单片机控制的振动传感器输出波动电压峰值参数检测器，由振动传感器、单片机、LED数码显示组成，主要使用了、LED主要器件，主要解决方案是利用振动传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示峰值参数检测器。
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沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书课设题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计专业测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师日期 2015年1月16日沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计任务书课程设计题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计教研室工学一部专业测控技术与仪器班级课程设计时间: 2014 年12 月29 日至2015 年 1 月16 日课程设计的内容及要求：1. 内容采用单片机系统设计振动传感器输出波动电压强度——峰值参数检测器，利用振动传感器、单片机设计一个能用LED实时显示振动信号峰值参数的测量系统。
2. 要求（1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
（2）绘制电路原理图，设计振动传感器输出信号模拟调理电路，实现交流信号的峰值检测，设计模数转换电路、LED显示电路及单片机系统电路。
（3）绘制软件流程图，软件编程实现单片机数据采集和北被测峰值的LED 显示。
（4）用单片机实验箱进行程序设计与调试。
（5）振幅显示为X.Xmm。
（6）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。
指导教师刘利秋2014 年12 月28 日目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计. (2)2.1振动传感器 (3)2.2 控制信号放大电路 (3)2.3 TLC549A/D转换 (4)2.3.1 TLC549 引脚图及各引脚功能 (4)2.3.2 TLC549 器件工作时 (4)2.4 单片机系统 (5)2.5 LED显示 (5)3 软件设计 (6)3.1显示程序设计 (8)3.2峰值测量............................................ 错误!未定义书签。
4 调试分析 (9)5 结论及进一步设想 (9)参考文献 (9)课设体会 (11)附录1 电路原理图 (12)附录2 程序清单 (13)基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计倪宇隆沈阳航空航天大学北方科技学院测控技术与仪器摘要：本文设计了由单片机控制的振动传感器输出波动电压峰值参数检测器，由振动传感器、单片机、LED数码显示组成，主要使用了、LED主要器件，主要解决方案是利用振动传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示峰值参数检测器。
此检测器具有测量精度高，操作简单明了等优点。
在选择设计方案时，除了要考虑能否实现测检测能，还要考虑价格以及测量精度问题，通过对转速测量资料的查阅还有我们的构思和设计，从而经过分析和比较，从实现难度、对器材的熟悉程度、器件用量、价格等方面进行综合考虑，然后最终确定方案。
关键词：振动传感器；单片机；AT89C51；LED液晶显示0 前言峰值检测是电子测量、自动化仪表以及其它相关技术领域常会遇到的问题。
峰值反映了信号极为重要的方面,尤其是小信号。
设计完善的峰值检测系统，不仅可以用于对微弱信号进行检测,还可以通过传感器对其它非电信号如微弱的机械振动实现自动检测和控制,从而构成完整的测控系统,因此峰值检测具有广泛的实用价值。
峰值检测技术是数字存储示波器及数据采集卡中的重要技术之一,用来实现波形的峰值捕捉。
在科研、生产的许多领域都需要用到峰值检测设备，比如检测某建筑物中梁的最大承受力,检测一根钢丝绳的最大允许拉力等，这就需要用到相应的检测设备。
本次用AT89C51单片机系统设计振动传感器输出波动电压--峰值参数检测器，利用单片机设计一个能用LED实时显示振动信号峰值参数的测量系统。
单片机具有体积小、价格低廉、可靠性高、开发较为容易。
测量峰值主要主要是利用A/D转换把电信号转换为数字信号通过单片机实时LED显示。
1 总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用光电传感器进行电压脉冲频率的测量，将电压频率转化为模拟电信号，再用单片机学习板够成一个能显示转速的测量仪器。
系统原理图如图1所示图1 系统原理图整个电路的工作原理是用振动传感器将振动传感器产生的电信号信号经A/D转换送入单片机控制再通过LED数码显示其值。
2 硬件电路设计.本设计通过单片机对LED显示、TLC549A/D转换、电信号放大等电路控制将小的振动信号转化为数字信号通过LED数码管显示。
硬件原理框图如图2所示图2硬件电路图2.1峰值检测电路峰值检波电路由二极管电路和电压跟随器组成。
其工作原理：当输入电压正半周通过时，检波管 VU2导通，对电容C1、C2充电，直到到达峰值。
三极管的基极由FPGA控制，产生1Oμs的高电平使电容放电，以减少前一频率测量对后一频率测量的影响，提高幅值测量精度。
其中Vu1为常导通，以补偿VU2上造成的压降。
适当选择电容值，使得电容放电速度大于充电速度，这样电容两端的电压可保持在最大电压处，从而实现峰值检波。
该电路能够检测宽范围信号频率，较低的被测信号频率，检波纹波较大，但通过增加小电容和大电容并联构成的电容池可滤除纹波。
OPA277构成的射极跟随器。
图3 峰值检测电路图2.2信号放大电路如图3所示电路将信号放大整形之后模数转换图4信号放大电路图2.3 TLC549A/D转换2.3.1 TLC549 引脚图及各引脚功能REF+：正基准电压输入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。
REF－：负基准电压输入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。
且要求：（REF+）－（REF-≥1V。
VCC：系统电源3V≤Vcc≤6V。
GND：接地端。
/CS：芯片选择输入端，要求输入高电平VIN≥2V，输入低电平VIN≤0.8V。
DATA OUT：转换结果数据串行输出端，与 TTL 电平兼容，输出时高位在前，低位在后。
ANALOGIN：模拟信号输入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，当ANALOGIN≥REF+电压时，转换结果为全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-电压时，转换结果为全“0”(00H)。
I/O CLOCK：外接输入/输出时钟输入端，同于同步芯片的输入输出操作，无需与芯片内部系统时钟同步。
2.3.2 TLC549 器件工作时当/CS变为低电平后， TLC549芯片被选中，同时前次转换结果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端输出，接着要求自 I/O CLOCK端输入8个外部时钟信号，前7个 I/O CLOCK信号的作用，是配合 TLC549 输出前次转换结果的 A6-A0 位，并为本次转换做准备：在第4个 I/O CLOCK 信号由高至低的跳变之后，片内采样/保持电路对输入模拟量采样开始，第8个 I/O CLOCK 信号的下降沿使片内采样/保持电路进入保持状态并启动 A/D开始转换。
转换时间为 36 个系统时钟周期，最大为 17us。
直到 A/D转换完成前的这段时间内，TLC549 的控制逻辑要求：或者/CS保持高电平，或者 I/O CLOCK 时钟端保持36个系统时钟周期的低电平。
由此可见，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端输入8个外部时钟信号期间需要完成以下工作：读入前次A/D转换结果；对本次转换的输入模拟信号采样并保持；启动本次 A/D转换开始。
图5 TLC549A/D接线图2.4 单片机系统单片机（single-chip microcomputer）是一块集成芯片，但不是一块实现某一个逻辑功能的芯片，而是在这块芯片当中，集成了一个计算机系统。
如中央处理器（CPU），存储器（ROM,RAM），I/O接口，定时器/计数器，中断系统等。
中央处理器是单片机的核心单元，他由运算器和控制器组成，他的主要功能是实现算术运算、逻辑运算、和控制。
51系列是基本型，包括8051，8751，8031，8951这四个机种区别，仅在于片内程序储存器。
8051为4KB ROM，8751为4KB EPROM，8031片内无程序储存器，8951为4KBEPROM。
其他性能结构一样，有片内128B RAM，2个16位定时器/计数器，5个中断源。
其中，8031性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。
本系统采用CPU为89C51的单片微机，89C51本身带有8K的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用8031CPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单，方便等优点，而且完全兼容MCS 51系列单片机的所有功能。
图6 89C51单片机接线图2.5 LED显示数据显示电路由限流电路和7段数码管组成,采用器件LED 显示器。
LED 显示器的结构由发光二极管构成a、b、c、d、e、f和g七段,并由此得名。
本设计中采用了六个七段数码管进行数据显示,将六个数码管串接起来进行显示,显示数据即是对频率计的测量结果。
如图7所示：图7 LED显示图3 软件设计3.1主程序设计软件在现代仪器中起到了至关重要的作用，在智能仪器设计中硬件与软件是紧密结合起来的，软件的设计减少了硬件设备的使用，既降低了成本，又提高了效率，传统仪器的许多硬件设备已经被软件所取代，使现代仪器更加智能化。
软件的设计包括程序的总体设计和对程序的模块化设计。
按整体功能分为多个不同的模块，单独设计，编程，调试，然后将各个模块装配联调，组成完整的软件。
在本设计中软件起着决定性的作用，下面为本次课设总设计图和各部分软件设计。
总设计图如图8所示图8 主程序流程图3.2 A/D转换程序设计图9 A/D转换程序流程图3.3单片机数据处理程序设计图10 单片机数据处理程序流程图3.4显示程序设计将转速测量值在LED上显示出来的程序。
如9所示图9 显示程序设计框图4 调试分析由传感器发送来的采样信号通过接口电路传送到单片机里，单片机通过对信号的处理来控制振动传感器对峰值的测量并且测量的数据通过LED显示出来。
本设计在硬件选配、软件编程方面都出现过问题。
（1）在调试过程中出现了LED液晶显示器所显示的数值过小，甚至是无法显示数值。
过修改信号放大电路，实现了显示的效果。
（2）测量值无变化，通过调换电位器解决了此问题。
5 结论及进一步设想根据实验结果，本次实验基本完成了设计要求，实现了转速在LED上的显示，并且能够通过输出不同的振动效果输出峰值。
不过本次实验只是要求了在理想环境下峰值参数大小，并未结合到实地生产生活中进行应用，所以只能作为理论上的模拟。
更需要从多角度出发，可以进一步考虑外界因素对其的影响，用一个过滤干扰信号的电路去滤除不需要的信号，在很多有关安全生产运行的领域都会有所应用。
如飞机高空飞行时，在别的外界因素中准确的测出振动的峰值参数，及时作出调整，减小坠机的风险等，让设计真正的融入到实地的生产生活中。
参考文献[1] 刘复华.单片机及其应用系统.北京:清华大学出版社,1992[2] 楼然苗.51系列单片机设计实例北京航空航天出版社 2003[3] 刘瑞新.单片机原理及应用教程机械工业出版社 2003[4] 王保强，窦文，白红.高精度测频方案设计.成都信息工程学院学报，2002[5] 徐煜明，韩雁.单片机原理及接口技术.北京：电子工业出版社，2005[6] 刘雪根.数字峰值的误差分析.自动化与仪表，1996，23-24.[7] 徐成，李仁发等．一种全同步数字频率测量方法的研究．电子技术应用，2004[8] 李广明，杨雷．一种多周期测量频率的方法及应用．现代电子技术，2008[9] 李爽．TMS320F2812在电力系统测频装置中的应用．工业控制计算机，2008[10] 吴国经.单片机应用技术中国电力出版社 2004课设体会通过这次单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。