【正文】 圖 MHz 檔 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 仿真結(jié)果 分析 綜上所述，在我們所要求的頻率范圍內(nèi)測(cè)的頻率 基本上 是 正確 的 ， 當(dāng)超過所測(cè)的頻率， 測(cè)不出所要測(cè)的頻率， 隨著時(shí)變信號(hào)頻率的增加，誤差也相應(yīng)開始增加， 總的來說，仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)者頻率設(shè)計(jì)范圍， 該設(shè)計(jì)基本正確 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 編譯界面 打開 Protues 軟件，將原理圖畫好， 導(dǎo)入 hex 文件， 如 圖 所示 。 BJT 分為 NPN 和 PNP 型，它的三個(gè)極為 B基極 、 C 集電極 、 E發(fā)射極，放大狀態(tài)應(yīng)使三極管發(fā)射結(jié) 正偏 、 集電結(jié)反偏，放大電路有三種狀態(tài) ： 共射極 、 共集電極 、 共基極。 表 74 LVC161的功能表 清零 CR 預(yù)置 PE 使能 CEP CET 時(shí)鐘 CP 預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 D3 D2 D1 D0 輸出 Q3 Q2 Q1 Q0 L L L L L H L D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 計(jì) 數(shù) 注：表示 CP 脈沖上升沿之前瞬間的電平。 本設(shè)計(jì)中的整形電路由 555 定時(shí)器及相關(guān)元器件組成。其中，變壓器將 220V、頻率為 50Hz 的交流電輸出給副線圈，經(jīng)過全波整流電路，變換成只有正部分的交流電壓，再經(jīng)過 濾波電路，濾除較大的波 紋電壓，輸出直流電，最后經(jīng)過穩(wěn)壓管 78LMXX 系列，將直流電壓穩(wěn)定，供給用電器電壓。表中具體描述了 SFR 的名稱幾地址對(duì)照表，具體的表如表 所示。有時(shí)可以通過示波器來觀察 XTAL2是否有脈沖輸出來判斷單片機(jī)的振蕩電路是否正常工作 [5]。 （ 8） ALE/PROG： 平常階段 ， ALE輸出頻率 不變的 脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩頻率的 1/6。 AT89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間T，通過測(cè)時(shí)間 T內(nèi)所計(jì)到的脈沖 數(shù)量，將所計(jì)的脈沖數(shù)量值顯示到數(shù)碼管上，由公式f=N/T測(cè)得待測(cè)信號(hào)的頻率。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 頻率計(jì)工作原理 所謂頻率就是單位時(shí)間內(nèi)所記脈沖的個(gè)數(shù)。硬件部分以 AT89C51芯片為核心，外圍電路包括電源電路、晶振時(shí)鐘 產(chǎn)生電路、復(fù)位電路、放大電路、整形電路、分頻電路、驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)碼管顯示電路，其設(shè)計(jì)的框圖如圖 所示。 在本次設(shè)計(jì)中， 由于硬件電路的延遲時(shí)間， 誤差 是不可避免的 ，為了減少系統(tǒng)誤 差 ， 利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)、計(jì)數(shù)功能將系統(tǒng)誤差降低到最小。到 80 世紀(jì)年代的頻率計(jì)大多采用 TTL 或CMOS 數(shù)字電路設(shè)計(jì)而成，其缺點(diǎn)是電路繁瑣、功耗高、大體積、成本高。第一步通過 PCB 制板制作 8*8LED 流水燈 以及在 SOPC Builder 建立系統(tǒng)要求模塊以 完成硬件部分 。數(shù)字頻率計(jì)具有功耗低、體積小、性能高、價(jià)格低、精度測(cè)量高、功能完善等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在未來的時(shí)間里，必將有著更加廣闊的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，它以及逐漸成為 我們生活中的不可缺少的一部分。 單片機(jī)是在一塊半導(dǎo)體芯片上集成了計(jì)算機(jī)的所有基本功能 ，其中包括中央處 理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)和程序）、 I/O、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和串行通信接口電路等等。 頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是秒脈沖產(chǎn)生，另一個(gè)就是頻率計(jì)計(jì)數(shù)。由電源電路進(jìn)行全波整流得到的波形送進(jìn)波形整的入口，且通過濾波，穩(wěn)壓 電路 供給各元器件 電 壓。當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，通過相應(yīng)外圍電路將幅度降低。 從單一到有點(diǎn)難度，從宇宙，陸地到大海，都有 MCU的身影 。 如 表 。 （ 9） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的 讀 選通信號(hào) ， 當(dāng)其為 低電平 時(shí)， /PSEN才工作有效 。 （ 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM用于暫存數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等。整個(gè)電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 T1~ 2 2 0 V1234D 1 ~ D 4I N 4 0 0 7 * 4+ C 0 43 3 0 0 U F C 0 50 . 1 U FV in1GND3+ 5 V2U1 7 8 0 5C 0 70 . 1 U F+ C 0 64 7 0 U FR11 0 012J1C O N 2湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 上電復(fù)位電路 圖 上電復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 （ 1） 內(nèi)部時(shí)鐘方式 外接 晶振時(shí)， C1 和 C2 的值通常是 30pF 左右， C1 和 C2 對(duì)時(shí)鐘頻率有微調(diào)作用，晶振的頻率范圍可在 3～ 33MHz 之間選擇。 具體的放大整形波形如圖 所示。顯然，任何時(shí)候 S1S0 只有一種可能的取值，所以只有一個(gè)與門數(shù)據(jù)，使對(duì)應(yīng)的那一路數(shù)據(jù)通過，送達(dá) Y端。系統(tǒng)測(cè)頻開始之前，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化模塊，利用單片機(jī)的 中斷定 時(shí) 功能 ，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖， 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，對(duì)每秒鐘所來的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù) ，每一秒鐘所計(jì)的脈沖數(shù)即 為 頻率， 并且，啟動(dòng)檔位轉(zhuǎn)換模塊，判斷定時(shí)器中斷是否溢出，若溢出則重新計(jì)數(shù)，若沒溢出，則送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示， 此時(shí) 便 完成 了 頻率的測(cè)量，具體 流程圖 如圖 所示。該設(shè)計(jì)主要利用頻率的定義即單位時(shí)間內(nèi)脈沖產(chǎn)生的數(shù)量，利用中斷的定時(shí)秒脈鐘，然后對(duì)所給時(shí)變信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。最后完成的一塊電 路板，它所實(shí)現(xiàn)的功能就是可以測(cè)被測(cè)信號(hào)的頻率，周期和脈寬。例如輸入頻率 348Hz湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 時(shí)，仿真結(jié)果如圖 所示 。若為高頻信號(hào)則先通過分頻電路對(duì)所測(cè)的頻率進(jìn)行分頻，相應(yīng)的由單片機(jī)內(nèi)部的 2個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)功能對(duì)此進(jìn)行定時(shí)，由頻率的原理即單位時(shí)間內(nèi)所計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)為依據(jù)，先產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖，然后進(jìn)行計(jì)數(shù)，此時(shí)調(diào)用檔位轉(zhuǎn)換程序，利用單片機(jī)，將所計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管顯示，并且點(diǎn)亮相應(yīng)的檔位指示燈，若為低頻，利用單片機(jī)直接計(jì)數(shù)，送到 數(shù)碼管顯示，也點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，具體模塊程序圖如 所示 。于是，數(shù)據(jù)較多候，通常不應(yīng)用此類設(shè)計(jì)，但是動(dòng)態(tài)掃描需要加三極管驅(qū)動(dòng)，若不加三極管驅(qū)動(dòng)的話，則我們所測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)很模糊，甚至看不清，影響我們所測(cè)頻率。Q 2 外部 時(shí)鐘產(chǎn)生電路連接如圖 所示。為保征集成穩(wěn)壓器工作正常，對(duì)消耗功率較大的主電源（ +15V）中的集成穩(wěn)壓器配以大散熱片 ， 因?yàn)槿思煞€(wěn)壓苡片 LM317 的最大輸湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 出電流的典型值為 ，而在輔助電源中采用三端集成穩(wěn)壓芯片 LM317。 89C51 片內(nèi)低 128 字節(jié)的地址分配如表 所示。在單片機(jī)內(nèi)部它是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 （ 4） P1口： 8位，它既可以做準(zhǔn)雙向 I/O口又可以做普通 I/O口， 基本功能如表 。隨單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實(shí)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 從系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)角度來看，頻率計(jì)的軟件編著采用流程圖方法設(shè)計(jì)。測(cè)量頻率的方法有許多，如采用模擬電路、數(shù)字電路 的電子元器件來測(cè)量頻率；另一種方案，采用以單片機(jī)及適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)功能來完成頻率的測(cè)量。特別是用單片機(jī)來測(cè)量頻率，該設(shè)計(jì)方案可行性極高，工作穩(wěn)定，精度高。本設(shè)計(jì)中的頻率計(jì)具有兩個(gè)基本功能，一個(gè)是 計(jì)數(shù)功能，另一個(gè)是顯示功能。單片機(jī)把標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)來控制脈沖的個(gè)數(shù)，因此本設(shè)計(jì)具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、顯示數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2020 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題 目 名 稱： 基于 NIOSⅡ 技術(shù)的流水燈 LED 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）： 理學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 電 科 092 學(xué) 號(hào) 09411400232 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 講師 最終評(píng)定成績： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2020 屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 畢業(yè)論文 （ 2020 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 學(xué) 院（部）： 理學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 彭宇雷 班 級(jí)： 電科 092 學(xué)號(hào) 09411400232 指導(dǎo)教師姓名： 肖利君 職稱 講師 最終評(píng)定成績 2020 年 6 月 II 摘 要 隨著社會(huì)的科學(xué)進(jìn)步，電子信息技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異。通過加量程控制模塊的相關(guān)功能制作數(shù)字頻率計(jì)，制作出具有量程控 制及測(cè)量范圍廣的數(shù)字頻率計(jì)?；蛘咴黾恿似渌谱?，測(cè)量其它電子器件的功能。日前，科技的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)迅速提高，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代，這些全都是數(shù)字化的結(jié)果，所謂數(shù)字化即利用CPU 來控制并編寫相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。 小結(jié) 本章設(shè)計(jì)中，可以認(rèn)識(shí)到一個(gè)全新的概念 :頻率 即 單位時(shí)間內(nèi)所計(jì)脈沖的個(gè)數(shù)。 從系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)上來看，主要使用到 AT89C51單片機(jī)、 74LVC16 74HC15 74LVC04,數(shù)碼管、 發(fā)光二極管 等?？上攵?，在軟件的幫 助下，電子器件越來越先進(jìn)，由軟件來代替相應(yīng)的硬件電路 便成為一種潮流，軟件控制技術(shù) 是 一種 新形的設(shè)計(jì)方法 ，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器 ， 它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 （ 11） XTAL1： （ 19腳） 接晶振和電容的一端。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 片內(nèi) RAM 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以劃分為兩塊： 00H～ 7FH 為內(nèi)部低 128 字節(jié)； 80H～ FFH 為特殊功能寄存器（ SFR， Special Function Register）。為了使用本系統(tǒng)的電源靈活可調(diào)，所有直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)都采用三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。外部時(shí)鐘信號(hào)接到 XTAL1 端，而 XTAL2 端則懸空 [11]。 圖 74 LVC161引腳 圖 P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15C E P7C E T10C L K2PE9MR1U37 4 L V C 1 6 1I04I13I22I31I415I514I613I712A11B10C9E7Z5Z6U47 4 H C 1 5 1CLEARVCCGNDCLKCLK123U 4 A7 4 L S 0 0CLEAR AR2AR1AR0GND湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 時(shí)鐘 脈沖 CP 和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 D3D0， 異步 清零 /CR， 計(jì)數(shù) 使能 CEP， CET， 置數(shù) PE，數(shù)據(jù)輸出 Q3Q0， 以及進(jìn)位 信號(hào) TC (TC=Q3 該電路能在同一時(shí)間顯示不同的數(shù)字；但它占用 I/0 端口資源較多。 開 始測(cè) 頻 率 值 X顯 示判 斷 XX 1 K H zX 1 M H z調(diào) 用 H z 檔調(diào) 用 M H z 檔結(jié) 束NYYN調(diào) 用 K H z 檔 圖 檔位轉(zhuǎn)換程序 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 對(duì)被測(cè)信號(hào)先初始化，然后通過單片