基于ATMEGA128的自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置設(shè)計(jì)

單片機(jī)89C58主要負(fù)責(zé)識(shí)別和保存按鍵值(中斷方式)，以及直接驅(qū)動(dòng)LCD。

Atmega128單片機(jī)有兩個(gè)串行口，通過串口0和89C58通訊，通過串口1和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2 頻率、電壓和相差的計(jì)算

ATMEGA128單片機(jī)的定時(shí)器1和定時(shí)器3具有輸入捕獲的功能。因此頻率(周期)的計(jì)算可以完全依賴硬件來實(shí)現(xiàn)。只需要設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換電路將正弦波變換成為方波即可。方波兩個(gè)上升沿(或下降沿)之間的時(shí)間間隔即是系統(tǒng)側(cè)或?qū)ο髠?cè)的周期，這樣就可以準(zhǔn)確地測(cè)量出周期。注意，定時(shí)器1和定時(shí)器3中的計(jì)數(shù)值盡量不要采用軟件清零。筆者剛開始的思路是每隔一次輸入捕獲中斷將TCNT1或TCNT3的值清零，然后下一次的計(jì)數(shù)值乘以計(jì)數(shù)間隔時(shí)間就是系統(tǒng)側(cè)或是對(duì)象側(cè)周期長(zhǎng)度。但是這樣的辦法很容易受到其他中斷的影響。當(dāng)外部事件發(fā)生的時(shí)候(上升沿或下降沿來到)，硬件自動(dòng)將計(jì)數(shù)值捕捉到相應(yīng)的捕獲寄存器，但如果此時(shí)有更高級(jí)中斷同時(shí)到來的話，就必然會(huì)推遲一會(huì)才可以進(jìn)入輸入捕獲中斷程序，則軟件必然會(huì)推遲清零，因此所測(cè)的周期會(huì)偏小、頻率會(huì)偏大。特別是當(dāng)更高優(yōu)先級(jí)的中斷程序執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，所測(cè)周期根本無法使用。正確的做法是：在初始化時(shí)將定時(shí)器1和定時(shí)器3按照同樣的分頻系數(shù)同時(shí)開放，然后就不要對(duì)這兩個(gè)定時(shí)器進(jìn)行清零或其他操作。對(duì)于這兩個(gè)16位定時(shí)器的溢出問題，可以通過在定時(shí)器1和定時(shí)器3的溢出中斷程序中設(shè)置分別的溢出標(biāo)志來解決。本裝置所設(shè)計(jì)的波形轉(zhuǎn)換電路如圖2 所示。VAA1為對(duì)象側(cè)或系統(tǒng)側(cè)經(jīng)過初步處理的交流信號(hào)。

圖 2

電壓的測(cè)量和計(jì)算涉及到交流采樣技術(shù)。交流采樣，就是直接對(duì)交流電氣信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，再用一定的數(shù)值算法求得所關(guān)心的信號(hào)參數(shù)或信息。交流采樣有異步采樣和同步采樣兩種，其中后者應(yīng)用較多。同步采樣又可以分為硬件同步（PLL鎖相環(huán)技術(shù)）和軟件同步。軟件同步就是利用處理器的中斷性能跟蹤周期的變化且均勻地采樣。這就是所謂的頻率跟蹤。在數(shù)據(jù)處理方面，本文采用將正弦周期信號(hào)展開成為傅立葉級(jí)數(shù)的形式，然后再離散化，進(jìn)而求出電壓有效值。