【導(dǎo)讀】技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用日益重要，而且需要測(cè)頻的范圍也越來越寬。較大，運(yùn)行速度慢，而且測(cè)量范圍低，精度低。因此，隨著對(duì)頻率測(cè)量的要求。的提高，傳統(tǒng)的測(cè)頻的方法在實(shí)際應(yīng)用中已不能滿足要求。一種新的測(cè)頻的方法。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成熟，用單片機(jī)來做為一個(gè)電。路系統(tǒng)的控制電路逐漸顯示出其無與倫比的優(yōu)越性。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、三角。首先，我們把待測(cè)信號(hào)經(jīng)過放大整形；然后把信號(hào)送入單片機(jī)的定。本文從頻率計(jì)的原理出發(fā)，介紹了基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案，選擇了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得各種電路元器件，并對(duì)硬件電路進(jìn)行了仿真。

　　

【正文】 示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 綜合以上內(nèi)容，我們?cè)谶@次設(shè)計(jì)中采 用 LED 數(shù)碼管，采用單片機(jī)靜態(tài)顯示計(jì)數(shù)來顯示。采用一個(gè) 74LS138 譯碼器來控制各個(gè)數(shù)碼管，采用一個(gè) 74LS245來做上拉電路，使數(shù)碼顯示管有足夠的電壓進(jìn)行顯示。 顯示電路圖 顯示電路由數(shù)碼管和 74LS138 組成，數(shù)碼管已經(jīng)介紹過了，所以不再多加闡述，現(xiàn)在介紹顯示電路組成的另一重要電路： 74LS138。在本次設(shè)計(jì)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。其功能表如表 35所示 [13]。 表 35 74LS138 功能表 G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 ~ 1 ~ ~ ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ~ ~ ~ ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 由功能表可以看出， 74LS138 譯碼器有三個(gè)地址輸入端 A、 B、 C 和八個(gè)譯碼輸出端 Y0~Y7，當(dāng)輸入為 000 時(shí)， 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(duì)應(yīng)的二進(jìn)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。另外，該譯碼器還有三個(gè)使能端： G/G2A、 /G2B，只有當(dāng) G1= /G2A=0、 /G2B=0 同時(shí)滿足，才能譯碼。三個(gè)條件中任何一個(gè)不滿足就禁止譯碼。其中譯碼選通端 /G2B 也被稱作數(shù)據(jù)輸入端，主要指它用于數(shù)據(jù)分配時(shí)所起的作用。設(shè)置多個(gè)使能端使得該譯碼器能被靈 活組成各種電路。 由于單片機(jī)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(gè)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。在本次設(shè)計(jì)中我們選用 DM74LS245N。其電路圖如圖 311 所示。 圖 311 顯示上拉電路圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了本次設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)。用結(jié)構(gòu)方框圖的方式把整個(gè)硬件模式分為 5 大模塊， 并且 詳細(xì)的介紹了各個(gè)模塊工作原理及作用 。本章是本次設(shè)計(jì)的主要部分也是頻率計(jì)的硬件骨架部分，硬件框架設(shè)計(jì)的好壞直接影響到了總體設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便與繁瑣。它可以說是頻率計(jì)的主導(dǎo)，也是 接下來軟件部分的編輯方向，所以硬件設(shè)計(jì)是非常重要的。 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件流程圖 根據(jù)上一節(jié)所敘述的電路設(shè)計(jì)的基本思路，我們可畫出系統(tǒng)流程圖如圖 41所示。 圖 41 系統(tǒng)流程圖 測(cè)頻軟件實(shí) 現(xiàn)原理 測(cè)頻軟件的實(shí)現(xiàn)是基于電路系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的 [14]。本次設(shè)計(jì)采用的是脈沖定時(shí)測(cè)頻法，所以在軟件實(shí)現(xiàn)上基本遵照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行測(cè)頻。本次軟件設(shè)計(jì)語言采用匯編語言，在電腦上編譯通過后即可下載到電路上的實(shí)際電路中，即可實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。 數(shù)碼轉(zhuǎn)換 開始 次數(shù)加 1 調(diào)整檔 位，重新設(shè)置計(jì)時(shí) 返回主程序 判斷是否有信號(hào) 判斷是 否 定時(shí)到 1s 判斷是否適合顯示 返回 否 否 是 是 是 是否第一 次 檔位是否合適適 否 否 是 是 否 軟件設(shè)計(jì)的基本思路是： 1． 把要用到的內(nèi)部存儲(chǔ)器的地址運(yùn)用偽指令標(biāo)號(hào)，方便后面設(shè)計(jì)中運(yùn)用； 2． 跳轉(zhuǎn)到中斷程序進(jìn)行初步數(shù)據(jù)采集； 3． 開始主程序，首先判斷是否有待測(cè)信號(hào)，無信號(hào)就等待信號(hào)，有信號(hào)則進(jìn)行下一步；4． 判斷是否定時(shí)到 1S，若沒有到達(dá) 1S 定時(shí)，則執(zhí)行下面的 5 和 6 步得操作 ，若達(dá)到 1S，則執(zhí)行第 6 步以后的操作； 5． 判斷是否第一次，若是，則判斷當(dāng)前的檔位是否設(shè)置合適，若合適則直接跳轉(zhuǎn)到返回主程序，若不合適，則進(jìn)入第 6 步； 6． 調(diào)整檔位，重新進(jìn)入中斷開始初步計(jì)數(shù)； 7． 判斷檔位是否合適，合適則把測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前的檔位相應(yīng)的調(diào)整數(shù)位，并取表找到相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行第 10 步操作； 8． 若上一步中判斷出檔位不合適，則根據(jù)頻率進(jìn)行相應(yīng)的檔位調(diào)整。 ． 恢復(fù)初值，重新開始計(jì)數(shù)； 10． 返回主程序。 幾個(gè)重要的分程序 本次系統(tǒng)由有幾個(gè)關(guān)鍵的程序 [15]， 分別是系統(tǒng)主控程序、數(shù)碼轉(zhuǎn) 化程序和數(shù)據(jù)顯示程序。下面分別介紹這幾個(gè)程序。 1． 控制程序：本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，用單片機(jī)來做為數(shù)字頻率計(jì)的控制部分。因此，單片機(jī)的控制程序在本次設(shè)計(jì)中顯得非常重要。 2． 數(shù)碼轉(zhuǎn)化程序：在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)計(jì)數(shù)器所計(jì)得的數(shù)是二進(jìn)制，以十六進(jìn)制數(shù)的形式存放在寄存器中，而我們需要顯示的是十進(jìn)制數(shù)的頻率，因此需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能顯示。 數(shù)碼轉(zhuǎn)化程序設(shè)計(jì)的原理：本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)數(shù)碼轉(zhuǎn)換是通過單片機(jī)的移位乘二特性和單片機(jī)的十進(jìn)制調(diào)整功能來實(shí)現(xiàn)的。先把雙字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 8421BCD 碼，在控制顯 示的時(shí)候通過位調(diào)整就可 以得到計(jì)數(shù)所得頻率的十進(jìn)制數(shù)據(jù)，供給顯示。 3． 數(shù)碼顯示程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制其內(nèi)部計(jì)數(shù)器得到的數(shù)據(jù)要送到 8 位數(shù)碼顯示管中顯示出來，才能被我們所看到，直接得到我們所測(cè)量的頻率。 我們本次設(shè)計(jì)所采用的是數(shù)碼管靜態(tài)顯示，所以我們要把數(shù)據(jù)循環(huán)的送入數(shù)碼管顯示。因?yàn)槲覀兘?jīng)過轉(zhuǎn)換程序把所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 40H~45H 中，因此，數(shù)碼顯示的基本原理就是把 40H~45H 中的數(shù)據(jù)分時(shí)的通過 P1 口送到數(shù)碼管，再通過 74LS138 來控制各個(gè)數(shù)碼管的亮和滅。對(duì)于控制，我們?cè)诳刂栖浖?。其流程圖如圖 42 所示。 圖 42 數(shù)碼顯示流程圖 本章小結(jié) 本章是本次頻率計(jì)設(shè)計(jì)的軟件部分， 也是編輯程序的部分，并且對(duì)程序的流程圖進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說明。本章軟件的編輯時(shí)按照上章硬件框圖而設(shè)計(jì)的，本章程序的編輯部分直接影響到了本次設(shè)計(jì)的成功與否。所以本章也是這次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 把顯示位數(shù)清零 開始 計(jì)算當(dāng)前要顯示的位數(shù)，取得地址 滅 LED 燈 取數(shù)顯示 返回主程序 判斷顯示位數(shù)是否為 6 判斷顯示位數(shù)是否大 于 6 是 否 否 是 結(jié)論 基于單片機(jī)的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)涉及到計(jì)算機(jī)的硬軟件知識(shí)，通過對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，本次設(shè)計(jì)主要完成了以下工作： 1． 學(xué)習(xí)了單片 機(jī)的原理及使用并對(duì)頻率計(jì)的發(fā)展史有了一定的了解 2． 提出基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)的基本方案； 3． 完成了整形電路、同步電路、分頻電路、主控門電路等相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)； 4． 編譯了數(shù)字式頻率計(jì)的控制程序、數(shù)碼轉(zhuǎn)化程序、數(shù)據(jù)顯示程序等系統(tǒng)軟件程序； 本次設(shè)計(jì)由于作者知識(shí)的有限，所以設(shè)計(jì)的系統(tǒng)并不是最理想的。例如可以采用脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法和脈沖周期測(cè)頻法相結(jié)合，在高頻的時(shí)候采用脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法，在低頻率的時(shí)候采用周期測(cè)頻法。此法可保證測(cè)頻過程中精度一直很高，但實(shí)現(xiàn)的電路和程序都將很復(fù)雜。還可以用外部計(jì)數(shù)器和 單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器共同計(jì)數(shù)來代替用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器來進(jìn)行定時(shí)，這樣測(cè)量的精度可以進(jìn)一步提高，但相對(duì)的端口分配和控制會(huì)相對(duì)復(fù)雜一些。在今后的工作應(yīng)該在以上改善的方面繼續(xù)研究。 致謝 在本次系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)過程中，我得到了老師和同學(xué)們的熱情幫助。在此，對(duì)他們表示衷心的感謝。 首先，要對(duì)我的指導(dǎo)老師 某某 老師表示衷心的感謝。從方案的選取、審題、查找資料，到系統(tǒng)軟硬件的各部分設(shè)計(jì)工作，到最后論文的書寫和完成，陳老師在我的整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中給了我很大的幫助和支持。陳老師的諄諄教導(dǎo)，使我受益匪淺。 其次，要對(duì)大學(xué)四年以來 所有給我授課的老師們表示感謝。是他們教會(huì)了我大學(xué)應(yīng)該掌握的知識(shí)和技能，給我打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。只有運(yùn)用四年學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，才能使我能夠順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。 最后，要感謝我們班的眾多同學(xué)，本次設(shè)計(jì)能夠圓滿完成，和各位同學(xué)的幫助是息息相關(guān)的。在本次設(shè)計(jì)中，我遇到了無數(shù)困難，在需要幫助的時(shí)候，各位同學(xué)給了我無私的幫助，助我度過了一個(gè)又一個(gè)的難題。 參考文獻(xiàn) 1 李雷等編 .集成電路應(yīng)用實(shí)驗(yàn) ． 國(guó)防工業(yè)出版社， 2020： 57～ 71 2 李雷等編 .電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程 ． 電子科技大學(xué)出版社 ， 2020： 121～ 140 3 朱紅等編 .電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn) ． 電子科技大學(xué)出版社 ， 2020： 34～ 61 4 仲偉峰 ， 徐軍 ， 李全利編 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An optimal solar battery charger is designed, simulated and constructed. Experimental and the oretical results are presented and analyzed. The main advantages of the proposed solar battery charger as pared with conventional ones are shorter charge time and lower cost. Index Terms— Charger, microprocessor, maximum power point tracking (MPPT), photovoltaic. The field of photovoltaic systems is quite broad with many standalone a