【正文】 4HC573 鎖存器 驅(qū)動(dòng) 5 個(gè) 數(shù)碼管。 5 LED dynamic display, display circuit used by 1, 74 hc138 decoder and 74 hc573 latch drive five digital tube. Key Words: frequency meter, EDA technologythe, CPLD and single chip microputer, such as precision measurement III目錄 摘要 ................................................................. I Abstract ............................................................ II 第一章 概述 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。比如在我們的日常生活中最常見設(shè)備 —— 時(shí)鐘就是頻率測(cè)量的應(yīng)用，根據(jù)測(cè)量頻率來計(jì)算時(shí)間，我們?cè)诳蒲兄谐Ｓ玫?GPS設(shè)備通過測(cè)量頻率也在進(jìn)行 GPS 點(diǎn)與 GPS 衛(wèi)星距離的計(jì)算，從而計(jì)算出 GPS 坐標(biāo)。而以中界頻率為界限，對(duì)于低頻的信號(hào)使用測(cè)周期法，對(duì)于高 頻的信號(hào)使用測(cè)頻法，這樣可以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性。早先的數(shù)字頻率計(jì)大部分由分立元件組成，它的測(cè)量范圍、精度以及速度都受到非常多的限制。 在設(shè)備選擇上，使用 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)和 EPM7128SLC8415。 EPM7128SLC8415是使用氧化物半導(dǎo)體 EZPROM 的先進(jìn)的技術(shù)制造的第二代 MAX 產(chǎn)品。頻率測(cè)量儀器的性能也是不一樣的。在此測(cè)量方式中，被測(cè)信號(hào)的頻率發(fā)生改變，它的精度也隨之發(fā)生改變。但若被測(cè)信號(hào)頻率過低則存在測(cè)量精度與實(shí)時(shí)性之間的矛盾。通過計(jì)算對(duì) 10KHZ 以下的信號(hào)用測(cè)頻法測(cè)量反應(yīng)的時(shí)間會(huì)大于或等于 10 秒的時(shí)間，低頻為了得到準(zhǔn)確的頻率值，甚至要等到幾個(gè)小時(shí)，必然不可行。這種方法誤差比較大 ,而最大誤差也是 δ =1/(N 1)*100% 。 倍頻法 把頻率測(cè)量范圍分成多個(gè)頻段，使用倍頻技術(shù)，根據(jù)頻段設(shè)置倍頻系數(shù)，將經(jīng)整形的低頻信號(hào)進(jìn)行倍頻后再進(jìn)行測(cè)量，對(duì)高頻段則直接進(jìn)行測(cè)量。使用局限很大，然而等精度頻率計(jì)測(cè)量精度很高，并且測(cè)試頻段一直保持完全準(zhǔn)確，被測(cè)精度不會(huì)隨被測(cè)信號(hào)頻率變化而發(fā)生變化。 7 前 置 放 大 電 路脈 沖 信 號(hào) 處 理 電路頻 率 、 周 期 測(cè) 量電 路占 空 比 測(cè) 量 電 路被 測(cè) 信 號(hào) 輸 入 波 形 整 形 電 路控 制 欲 數(shù) 據(jù) 處 理電 路脈 沖 寬 度 測(cè) 量 電路顯 示 電 路標(biāo) 準(zhǔn) 頻 率 信 號(hào) 發(fā)生 電 路 圖 頻率計(jì)組成模塊框圖 8 第三章 硬件電路 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的組成 等精度數(shù)字頻率計(jì)涉 及到的計(jì)算包括加、減、乘、除，耗用的資源比較大，用一般中小規(guī)模 CPLD/FPGA 芯片難以實(shí)現(xiàn)。 C P L DA T 8 9 C 5 1單 片 機(jī)六 個(gè) L E D 數(shù) 碼 管顯 示 驅(qū) 動(dòng)信 號(hào) 放 大 與 整 形 電 路晶 振頻 率復(fù) 位占 空 比 脈 寬 周 期P 0P 3 . 0 ~ P 3 . 3R E TP 1P 2 . 0 ~ P 2 . 7T C L IB C L I 圖 系統(tǒng)的組成框圖 9 系統(tǒng)的基本工作方式 (1) P0 口是單片機(jī)與 FPGA 的數(shù)據(jù)傳送通信口， P3 口用于鍵盤掃描，實(shí)現(xiàn)各測(cè)試功能的轉(zhuǎn)換； P1 口為雙向控制口。 (3) BCLK 為測(cè)頻標(biāo)準(zhǔn)頻率 50 MHz 信號(hào)輸入端，由晶體振蕩源電路提供。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。 (3) ENDD()：脈寬計(jì)數(shù)結(jié)束狀態(tài)信號(hào)， ENDD=1 計(jì)數(shù)結(jié)束。 (6) EEND()：等精度測(cè)頻計(jì)數(shù)結(jié)束狀態(tài)信號(hào)， EEND=0 時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)束。 (3) 預(yù)置門定時(shí)結(jié)束信號(hào)把 CONTRL 的 START 端置為低電平 (由單片機(jī)來完成 )，在被測(cè)信號(hào)的下一個(gè)脈沖的上沿到來時(shí)， CNT1 停止計(jì)數(shù)，同時(shí)關(guān)斷 CNT2 對(duì)fs的計(jì)數(shù)。 脈沖寬度測(cè)量和占空比測(cè)量模塊設(shè)計(jì) 根據(jù)上述脈寬測(cè)量原理，設(shè)計(jì)如圖 (CONTRL2)所示的電路原理示意圖。 (4) 在被測(cè)脈沖的下沿到來時(shí)， CONTRL2 的 PUL 端輸出低電平，計(jì)數(shù)器 CNT2 被關(guān)斷。占空比的測(cè)量方法是通過測(cè)量脈沖寬度記錄 CNT2 的計(jì)數(shù)值 N1，然后將輸入信號(hào)反相，再測(cè)量脈沖寬度，測(cè)得 CNT2 計(jì)數(shù)值 N2 則可以計(jì)算出： 單片機(jī)主控模塊 硬件電路 設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī) AT89C51 單片機(jī)是一種帶 4K字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。 AT89C51 內(nèi)部主要包含以下部件： （ 1） 一個(gè) 8 位 CPU； （ 2） 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路； （ 3） 4K 字節(jié) ROM 程序存儲(chǔ)器： （ 4） 128 字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； （ 5） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 6） 可尋址 64K 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64K外部程序存儲(chǔ) 器空間的控制電路； （ 7） 32 條可編程的 I/O 線（四個(gè) 6位并行 I/O 端口） （ 8） 一個(gè)可編程全雙工串行口； （ 9） 具有五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 P1 口：標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出 I/O， P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入。 16 P3 口：既可以作標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出 I/O，也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口： 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 /EA / VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 74HC573 鎖存器 D02D13D24D35D46D57D68D79Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712LE11OE1U17 4 HC5 7 3 圖 74HC573 鎖存器 單片機(jī)與 LED 顯示模塊的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用六個(gè)共陰極數(shù)碼管，一個(gè)鎖存器與一個(gè)譯碼器構(gòu)成顯示模塊，本次設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示模式，其中 ~ 口為數(shù)碼管顯示內(nèi)容的輸出口，通過一個(gè) 74HC573 鎖存器與六個(gè) LED 數(shù)碼管連接， ~ 為數(shù)碼管顯示選擇控制端，通過一個(gè) 74HC138 與數(shù)碼管的公共陰極相連，用來控制數(shù)碼管的選通與斷開。具體的硬件連接如圖 所示。 開始顯示 “P.” MOV LED7, 0CFH DIR: LCALL DISP 。 調(diào)測(cè)周期子程序 CLR LCALL KKEYI JB , KK0 SJMP KKKK1 KK2: CJNE A, 02H, KK3 KKKK2: SETB LCALL TESPW 。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是使以前的測(cè)量頻率方法與測(cè)量周期法 缺點(diǎn)得到了克服，可以在頻率的范圍內(nèi)變化，而且測(cè)量的精確度非常高。 4．在使用工具方面，我在設(shè)計(jì)過程中，綜合運(yùn)用了一些當(dāng)前比較主流的設(shè)計(jì)軟件和器件。尤其要強(qiáng)烈的感謝我的導(dǎo)師張娟老師，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，張老師從軟硬件方面都給我提出了很多寶貴的意見，才使我的設(shè)計(jì)工作能得以順利進(jìn)行。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！ 其次，電子信息工程系的各位同學(xué)在學(xué)習(xí)上都給了我莫大的幫助， 在我寫論文的過程中給予我很多 所需 素材，在論文的 排版 過程中提供 莫大 的幫助。 最后，由于本人水平和時(shí)間有限，所寫論文難免有許多不足之處，懇請(qǐng)老師與同學(xué)批評(píng)指正。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 32 在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 34 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論 ）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于