課程設(shè)計：基于單片機控制的數(shù)字頻率計設(shè)計說明書(編輯修改稿)
2024-12-22 17:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 頻率計包括波形整形電路、分頻電路、多路數(shù)據(jù)選擇器、單片機和顯示電路等幾個模塊。所以 本次設(shè)計的數(shù)字式頻率計的電路由以下幾塊構(gòu)成：由施密特觸發(fā)器構(gòu)成的波形整形放大電路、由 74LS90構(gòu)成的分頻電路、 6 由 74LS153 四選一電路構(gòu)成的四選一電路、 AT89C51單片機以及由 74LS138 譯碼電路、三極管上拉電路和八段數(shù)碼顯示電路構(gòu)成的數(shù)碼顯示電路構(gòu)。 信號放大整形電路 因為在單片機計數(shù)中只能對脈沖波進行計數(shù)，而實際中需要測量頻率的信號是多種多樣的，有脈沖波、還有可能有正弦波、三角波等，所以需要一個電路。把待測信號轉(zhuǎn)化為可以進行計數(shù)的脈沖波。 該部分由 LM358和一級高頻信號放大 電路以及由 74LS00連接成的施密特觸發(fā)器組成。其電路如下圖所示。 圖 信號預(yù)處理電路 分頻電路 本次設(shè)計采用的是脈沖定時測頻法，由于考慮到單片機的定時計數(shù)器得計數(shù)能力有限，無法對過高頻進行測量，所以我們對待測信號進行了分頻，這樣能提高測量頻率的范圍，還能相應(yīng)的提高頻率測量的精度。所以我們需要把待測信號進行分頻。在本次設(shè)計中，因為我們要進行的是十分頻、一百分頻，所以我們選用 74LS90 電路，經(jīng)過正確的連接后就可以進行十分頻，進行二次十分頻就可以得到分頻一百次的信號。信號經(jīng)過分頻電路 74LS90，其頻率將減小到原信號的十分之一和百分之一。其組成電路如下圖所示。 7 圖 由 74LS90 組成的分頻電路 四選一電路 本次設(shè)計需要用到一個四選一電路，用來選擇輸入單片機進行計數(shù)的待測信號。數(shù)據(jù)選擇器有多個輸入，一個輸出。其功能類似于單刀多擲開關(guān)，故又稱為多路開關(guān) (MUX)。在控制端的作用下可從多路并行數(shù)據(jù)中選擇一路送輸出端。 74LS153 是雙四選一數(shù)據(jù)選擇器 ,其中有兩個四選一數(shù)據(jù)選擇器，它們各有四個數(shù)據(jù)輸入端： 1 C 1 C 1 C 1 C 0 和 2 C 2 C 2 C 2 C 0。一個輸出端 1Y、 2Y和一個控制許可端 G。系統(tǒng)控制端 G 為低電平有效。當(dāng)控制許可端 G=1 時，傳輸通道被封鎖 ,芯片被禁止， Y=0，輸入的數(shù)據(jù)不能傳送出去；當(dāng)控制許可端 G=0 時，傳輸通道打開，芯片被選中，處于工作狀態(tài)，輸入的數(shù)據(jù)被傳送出去 A、 B 是地址選擇端，兩路選擇器共用。 圖 四選一電路 51 單片機部分 單片機作為控制系統(tǒng)和計數(shù)器，是本次設(shè)計的最重要的部分， AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微 處理器 ，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造 技術(shù) 制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個 芯片 中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方 案。所以本次設(shè)計采用 AT89C51 單片機。 顯示電路 這次設(shè)計中采用 LED 數(shù)碼管，采用一個 74LS138 譯碼器來控制各個數(shù)碼管，采用三極管來做上拉電路，使數(shù)碼顯示管有足夠的電壓進行顯示。顯示電路由數(shù)碼管和 74LS138 組成，在本次設(shè)計中，由 74LS138 連接數(shù)碼管的接地端，由此來控制數(shù)碼管的亮和滅。 74LS138 譯碼器有三個地址輸入端 A、 B、 C 和八個譯碼輸出端 Y0~Y7，當(dāng)輸入為 000時， Y0 輸出端為 0，其他輸出端都為 1；同理可推出其他輸出狀態(tài)，即只有輸出變量下標(biāo)對 8 應(yīng)的二進制代碼與輸入代碼相等的輸 出端為 0，其他的輸出端都為 1。由于單片機輸出的顯示數(shù)據(jù)電壓不夠高，無法直接送到數(shù)碼管上直接顯示，因此需要用一個上拉電路來提高輸出數(shù)據(jù)的電壓值，以便送到數(shù)碼管顯示。 圖 LED 顯示電路 4. 系統(tǒng)程序設(shè)計（軟件部分） 測頻軟件實現(xiàn)原理 測頻軟件的實現(xiàn)是基于電路系統(tǒng)來進行設(shè)計的。本次設(shè)計采用的是脈沖定時測頻法，所以在軟件實現(xiàn)上基本遵照系統(tǒng)的設(shè)計原理，進行測頻軟件設(shè)計的基本思路是： 把要用到的內(nèi)部存儲器的地址運用偽指令標(biāo)號，方便后面設(shè)計中運用； 跳轉(zhuǎn)到中斷程序進行初步數(shù)據(jù)采集； 開始主程序， 首先判斷是否有待
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