基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-10-31 18:05本頁(yè)面
【正文】 .....20 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 1 導(dǎo) 論 在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。通常情況下計(jì)算每秒內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù) ，此時(shí)我們稱閘門時(shí)間為 1秒。閘門時(shí)間越長(zhǎng)，得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但閘門時(shí)間越長(zhǎng)則每測(cè)一次頻率的間隔就越長(zhǎng)。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號(hào)。 2. 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 單片機(jī)控制的數(shù)字頻率計(jì) ： 10Hz~10KHz。 ：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出方波，矩形波，幅度為 5V，能產(chǎn)生所需頻率的脈沖信號(hào)。 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 2 1 數(shù)字頻率計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 方案比較 方案一：本方案主要以單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)定時(shí)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)數(shù)并且利用單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描法把測(cè)出的數(shù)據(jù)送到數(shù)字顯示電路顯示。其原理框圖如圖 12所示： 圖 12 方案二原理框圖 邏輯控制電路 時(shí)基電路 放大整形電路 閘門電路 計(jì)數(shù)器 鎖存器 譯碼顯示器 信號(hào)放大電路 信號(hào)整形 單片機(jī)AT89c51 電路 數(shù)字顯示 電路 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 3 方案選擇 比較以上兩種方案可以知道，方案一的核心是單片機(jī)，使用的元器件少，原理電路簡(jiǎn)單，調(diào)試簡(jiǎn)單只要改變程序的設(shè)定值則可以實(shí)現(xiàn)不同頻率范圍的測(cè)試能自動(dòng)選擇測(cè)試的量程。如要測(cè)量高頻的信號(hào)還需要加上 分頻電路，價(jià)格相對(duì)高了點(diǎn)。 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 4 2 數(shù)字頻率計(jì)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)的硬件系統(tǒng)框架 數(shù)字頻率計(jì)是一個(gè)將被測(cè)頻率顯示出來(lái)的計(jì)數(shù)裝置，它主要由單片機(jī)89C51 控制、 740 LED 顯示器、電源等組成。數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器。圖 21為數(shù)字頻率計(jì)方案框圖。還增加了兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)， STC 推出的系列 51 單片機(jī)芯片是全面兼容其它 51 單片機(jī)的，而且 51單片機(jī)是主流大軍。 89C51 引腳圖如圖 22所示。 89C51 晶振接法如圖 23。電容的大小范圍為20pF～ 40pF，本設(shè)計(jì)選用 30pF 電容。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使RST引腳保持 10ms 以上的高電平。在復(fù)位有效期間， ALE、 引腳輸出高電平。 圖 24 89C51上電復(fù)位電路圖 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)表。但復(fù)位不影響單片機(jī)內(nèi)部的 RAM 狀態(tài) 數(shù)字頻率計(jì)的信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì) 7414 是六反相施密特觸發(fā)器集成電路，其基本作用就是反相器，一般用于信號(hào)輸入電路，用施密特觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行波形整形。 圖 23 輸入 輸出波形圖 本設(shè)計(jì)為滿足設(shè)計(jì)要求，被測(cè)信號(hào)是要進(jìn)行波形的變換。這樣處理以后信號(hào)變成方波信號(hào)，以便后續(xù)的電路進(jìn)行計(jì)數(shù)。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽(yáng)極和共陰極之分等。這種顯示塊有共陽(yáng)極和 共陰極兩種。通過(guò)發(fā)光二極管亮、暗的不同組，可以顯示多中數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。使用時(shí)公共陽(yáng)極接＋ 5V，這樣，陰極端輸入低電平的段的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示；而輸入高電平的段則不點(diǎn)亮。使用時(shí)公共陰極接地，這樣，陽(yáng)極端輸入高電平的段的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示；而輸 入低電平的段則不點(diǎn)亮。 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 9 圖 24 數(shù)碼管引腳圖 共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。 8個(gè)筆劃段dP、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（ 8位）的 D D D D D DD D0，于是用 8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。如果是共陽(yáng) LED 顯示器，公共陽(yáng)極接高電平，顯示“ P”字符的字形代碼應(yīng)為 10001100（ 8CH）。 表 24 LED 十六進(jìn)制的數(shù)字代碼表 字形 共陽(yáng)極代碼 共陰極代碼 字形 共陽(yáng)極代碼 共陰極代碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 BOH 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 10 7 F8H 07H 滅 FFH 00H 8 80H 7FH 數(shù)字頻率計(jì)的計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì) 74LS290 是異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 74LS290 引腳圖如圖 25所示。計(jì)數(shù)脈沖由 CP0 輸入，從 Q0 輸出時(shí)，則構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)脈沖由 CP1 輸入，輸出為 Q2Q1Q0 時(shí)，則構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將 Q0 和 CP1 相連，計(jì)數(shù)脈沖由 CP0輸入，輸出為 Q3Q2Q1Q0 時(shí)，則構(gòu)成十進(jìn) 制（ 8421 碼）計(jì)數(shù)器；若將 Q3和 CP0 相連，計(jì)數(shù)脈沖由 CP1輸入，輸出為 Q3Q2Q1Q0時(shí)，則構(gòu)成十進(jìn)制（ 5421 碼）計(jì)數(shù)器。 異步清零端 MR1,MR2 為高電平時(shí)，只要置 9 端 MS1,MS2 有一個(gè)為低電平，就可以完成清零功能。 當(dāng) MR1,MR2 中有一個(gè)以及 MS1,MS2 中有一個(gè)同時(shí)為低電平時(shí)，在時(shí)鐘端/CP0,/CP1 脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。應(yīng)將 /CP1 與 Q0 連接，計(jì)數(shù)脈沖由 /CP0 輸入。應(yīng)將 /CP0 與 Q1 連接，計(jì)數(shù)脈沖由 /CP1 輸入。 Q0 為二分頻輸出， Q1~Q3 為五分頻輸出。 四川大學(xué)錦 城學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 11 CP0 二分頻時(shí)鐘輸入端（下降沿有效） CP1 五分頻時(shí)鐘輸入端（下降沿有效） QA~QD 輸出端 MR1,MR2 異步復(fù)位端 MS1,MS2 異步置 9 端 74LS290 的級(jí)聯(lián)擴(kuò)展如表 210 所示 表 210 74LS290 級(jí)聯(lián)擴(kuò)展說(shuō)明 CP 輸入端 輸出端 進(jìn)制 輸出狀態(tài) 分頻端 CP0 Q0 二 0、 1 Q0 為二分頻端 CP1 Q3Q2Q1 五 000~100 Q3 為五分頻端 CP0且 Q0與 CP1 相連 Q3Q2Q1Q0 十 0000~1001 Q3 為十分頻端 74LS290 十進(jìn)制
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1