图4-21 写入电子表格文件程序 图4-22 总体程序框图
上位机的完整程序如图4-22所示。程序由串口接收程序和波形显示两个部分组成，上位机通过串口接收程序从串口读取数据
后，将字符串变化成相应的十进制数，在LabVIEW的前面板上显示出来，单片机发送上来的数据由上位机的串口程序进行处 理。
4.7 本章小结
本章主要介绍了AD转换的子程序、霍尔元件测转速的子程序、显示子程序、LabVIEW的程序设计和单片机通信口的设计
，进行了把单片机电平变成RS232电平的转换电路的设计，通过MAX232转换即可。对LabVIEW上位机程序进行设计，先设计
Labview的串口读取程序，波特率、停止位、校验位等需要与单片机一致，将单片机发送的字符串转化为十进制数，将十进制
数用波形显示出来，最后将数据保存在文本中。 5 调试与仿真
5.1 整流电路的仿真
假设电流互感器二次侧的电流最大值为20mA,则经过I/V变换电路的电压在-5～5V之间变化，在仿真中假设把一个-5～5V之
间变化的正弦信号电压给精密整流电路，精密整流电路图如下图5-1所示。 图5-1 精密整流电路图
当输入电压大于0时根据虚短虚断D16导通，在图中取R1=R2,当输入信号大于0时，D2导通，由R1和R2构成的反向比例放大
器的系数为-1，同理R3和R5构成的反向比例放大器系数为-2，R4和R5构成的比例为-1，所以当输入电压大于0时，最终的放大
倍数为1.而当输入电压小于0时，D1截止，D2导通，根据虚短虚断，R4处的电压为0，R6处的电压也为0，所以R3和R7构成反
向比例放大器，系数为-1。所以交流信号经过精密整流后的波形就是全波整流波形，波形图如下图5-2所示。
图5-2 不放大精密整流仿真波形
当改变R1、R2、R3、R4和R5的值，使R2=2R1，取R1=R3=5K,R2=R4=R5=10。假设输入-3～+3V变化的正弦电压，仿真图如 下图5-3所示。
图5-3 半波被放大的精密整流仿真波形
当输入电压大于0时，R1和R2构成反比例系数为-2，R3和R5构成的反比例系数为-2，R4和R5构成的反比例系数为-1，最终的
放大倍数为3，所以当输入正向电压时，整流后的电压值峰值即为9，当输入电压值小于0时，只构成反比例系数为-1，所以整
流后的电压值峰值即为3。当改变R4的值，输入电压值小于0时，整流后的比例也跟着改变。如图5-4所示。
图5-4 半波整流仿真波形
取R1=10k，R4=5k，则电压大于0时，放大倍数为0，电压小于0时，改变了R4的组值，比例放大系数也跟着改变，被放大了 2倍。
在本次设计中，为了设计要求，最后需要全波整流，而且电流互感器二次侧经过I/V变换电路的输出电压是0～5V，所以经过
精密整流电路整流后的电压值不需要放大，采用图5-1的电路接线方法。 5.2 单片机仿真
假设电流互感器是2500:1的电流互感器，那么ADC0804采样到的电压为4.91V时，电流值应为该电压值除以I/V变换电路的系
数，最后乘上电流互感器的变比，那么电流互感器一次测的电流值应为49.1A。仿真电路图如图5-5所示，用电压表测整流后的
电压，液晶显示屏上显示的是电流互感器一次测的电流值，与计算值差0.1A。 图5-5 电流仿真
针对电流互感器不同的变比，在程序里改变电流互感器的系数值即可。
当电机转轴上的磁铁经过霍尔元件时，霍尔元件产生脉冲，通过中断单片机的T0达到测速的功能，频率设置图如图5-6所示
，仿真图如图5-7所示，在这次仿真中由于无法对霍尔元件进行仿真，所以仿真中送入一个固定的脉冲频率。 图5-6 频率设置 图5-7 转速仿真
如图5-8所示为整个单片机原理图的仿真，输入INTO口的频率是30HZ，即1秒内霍尔元件产生30个脉冲，电机的转轴每转过 一圈，转轴上的磁铁经过霍尔元件时便会产生一个脉冲。整流电路的输出端在接入AD模块，电流值在液晶显示屏上显示出来 。
图5-8 单片机仿真电路图
如图5-9所示为全波整流后的起动电流的波形，从图中可以看出起动电流近近似为额定电流的7倍，到达一定时间后，异步电 机的起动电流趋于稳定。
图5-9 整流后的起动电流波形 5.3 本章小结
本章介绍了单片机和上位机的仿真，展示了总的硬件原理图和LabVIEW上位机界面。 6 电机起动过程动态检测系统设计总结与展望
电机起动过程的动态监测室将LabVIEW作为上位机，将单片机作为下位机用来测量电机的起动电流和转速，将电机起动电
流波形在上位机上显示出来，并将采集到的数据保存起来。
对电机起动电流进行检测时首先要通过电流互感器对电流进行转换，然后通过电流/电压变化电路把电流值变化成电压值
，再用运放组成的精密整流电路进行整流。用ADC0804把整流过后的电压模拟量转化为数字量，再用单片机进行处理。转速
测量则是根据霍尔效应，用单片机对霍尔元件产生的脉冲进行处理，最后通过上位机显示。 在设计中需要对元件进行选择，如运放组成的精密整流电路中由于考虑到ADC0804的输入电压范围，对运放的工作电压选
择只能比ADC0804的输入电压略高一点，所以对运放的工作电压选择-6V～+6V。在设计MAX232电路时需要对电容进行选择
，需要选用极性电容，因为极性电容具有更大的存储能力。 这次设计只进行仿真，如果要通过实物进行实验的话会出现很多问题，上位机接受数据的时
候可能会出现乱码，单片机对电 流的检测不精确，电流过大可能烧坏元器件，磁铁经过霍尔元件时可能会产生不规则的脉冲波形，使实际的转速与测到的转速
产生误差。在设计中没有对干扰进行考虑，如MAX232就会被干扰影响，如果做成实物需要对电源干扰进行处理。 附录 总原理图
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程序
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long
sbit lcd_rs=P2^2;// LCD数据/命令选择端 sbit lcd_en=P2^0; //LCD使能信号 sbit cs=P2^6; //AD片选 sbit rd=P2^5; //读信号输入 sbit wr=P2^4; //写信号输入 uchar m=0; //中断溢出次数 uchar u; uint i; uint x; uint c; uint k;
float idata t0,f,AD_VO;
uint a[]={78,61,48,48,48,48,48,46,48,48,114,47,83};//频率数据保存 uint temp,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7; ulong shu; uint AD_read(); void init();
void delay(uint s);
void write_com(uchar com); void write_shu(ulong shu); void lcd_init(); void CT_init();
void display2(uchar qw,uchar bw,uchar sw,uchar gw,uchar sfw,uchar bfw); void AD_init(); void AD_start(); void main() { init();
write_com(0x01);
lcd_init(); CT_init(); AD_init (); EA=1; EX0=1; IT0=1; while(1) {
AD_start(); shu=AD_read();
AD_VO=(float)shu*5.0/256.0; TI=1;
printf(\while(!TI); TI=0;
shu=shu*196*4.9; D7=shu/10000000; shu=shu000000; D6=shu/1000000; shu=shu00000; D0=shu/100000; shu=shu0000; D1=shu/10000; shu=shu000; D2=shu/1000; shu=shu00; D3=shu/100;
display2(D7,D6,D0,D1,D2,D3); t0=u*65536+x; f=1000000/(2*t0); c=f*100;
a[9]=c+48; a[8]=(c/10)+48; c=f;
a[6]=c+48; a[5]=(c/10)+48; a[4]=(c/100)+48; a[3]=(c/1000)+48; a[2]=(c/10000)+48; write_com(0x80); for(i=0;i<=12;i++) {
write_shu(a[i]); delay(10);
} } }
void delay(uint s)//延时1MS {
uint r,g;
for(r=s;r>0;r--) for(g=110;g>0;g--); }
void write_com(uchar com) //lcd1602写操作子程序 {
P0=com; lcd_rs=0; lcd_en=1; lcd_en=0; delay(2); }
void write_shu(ulong shu) //lcd1602写数据子程序 P0=shu; lcd_rs=1; lcd_en=1; lcd_en=0; delay(5); }
void init()//MAX232初始化程序 {
TMOD=0x29; TH1=0xfd; TH0=0xfd; TR1=1; SM0=0; SM1=1; REN=1; EA=1; }
void lcd_init()//lcd1602初始化程序 {
lcd_en=0;
write_com(0x01); write_com(0x06); write_com(0x0c); write_com(0x38);
void CT_init() //定时计数器初始化 {