基于單片機(jī)89c52的數(shù)字頻率計(jì)-在線瀏覽
2024-08-07 23:02本頁面
【正文】 個(gè)脈沖的誤差。采用單片機(jī)89C52作為控制核心的等精度頻率計(jì),可以充分利用單片機(jī)軟件編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)等精度測(cè)頻。本課題采用數(shù)字電路來制作一個(gè)1HZ—1MHZ的數(shù)字頻率計(jì)，并將所需得到的頻率通過數(shù)碼管顯示出來。本數(shù)字頻率計(jì)將采用定時(shí)、計(jì)數(shù)的方法測(cè)量頻率，采用一個(gè)1602A LCD顯示器動(dòng)態(tài)顯示6位數(shù)。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能。就是將CPU,RAM,ROM,定時(shí)/計(jì)時(shí)器和多種接口集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)?？刂乒δ軓?qiáng): 具有豐富的控制指令，如:條件分支轉(zhuǎn)移指令,I/O口的邏輯操作指令,位處理指令?？煽啃愿撸?）因?yàn)樾酒前垂I(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的,故抗干擾的能力優(yōu)于PC機(jī)。（3）許多信號(hào)的通道均在一個(gè)芯片內(nèi),故運(yùn)作時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 51子系列的配置如下：（1）8位CPU；（2）～12MHZ；（3）128個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)RAM）；（4）21個(gè)專用寄存器；（5）4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（8031無）；（6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3；（7）一個(gè)全雙工串行I/O口；（8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（9）5個(gè)中斷源，分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)； 51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS51系列引腳功能（1）主電源引腳 Vss、Vcc（2）外接晶振引腳 XTALXTAL2（3）輸入/輸出引腳 P0、PPP3（4） ～：P0口的8個(gè)引腳，P0口是8位漏極開路型雙向I/0端口，在接有片外存儲(chǔ)器或I/0擴(kuò)展接口時(shí)，～，作低8位地址總線與雙向8位數(shù)據(jù)總線（5）～：P1口的8個(gè)引腳，P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，對(duì)于52子系列。（7）～：P3口的8個(gè)引腳，P3口也是一個(gè)帶上拉電阻的I/O口，除可以作雙向的輸入輸出口外，還具有第2功能。由于P0口的8個(gè)引腳是低8位地址總線與數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，因此必須將P0口輸出的低8位地址進(jìn)行鎖存。其下降沿用于控制鎖存P0口輸出的低8 位地址。對(duì)片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，此引腳在編程時(shí)可作為編程脈沖PROG的輸入端。EA/Vpp：雙功能引腳，為片外程序存儲(chǔ)器選用端。 對(duì)片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，此引腳在編程期間用于施加+21v的編程電壓。 在Vcc掉電期間，若該引腳接備用電源（+5v），可向片內(nèi)RAM供電，以保存片內(nèi)RAM中的信息。 兼容MCS51指令系統(tǒng) 32個(gè)雙向I/O口 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 2個(gè)串行中斷 2個(gè)外部中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于轉(zhuǎn)速，位移、速度、流量等物理量的測(cè)量，一般也是由傳感器轉(zhuǎn)換成脈沖電信號(hào)，采用測(cè)量頻率的手段實(shí)現(xiàn)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則門控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。圖1 頻率測(cè)量原理基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝置。使用單片機(jī)測(cè)量頻率或周期，通常是利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器來 完成的，測(cè)量的基本方法和原理有兩種：（一）測(cè)頻法：即單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直接頻率測(cè)量方法可以把待測(cè)的頻率脈沖直接連接到單片機(jī)的T/C1端，將T/C0作為定時(shí)器，T/C1作為計(jì)數(shù)器。由于定時(shí)時(shí)間內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)脈沖丟失，將降低測(cè)量精度。顯然對(duì)于較低頻率的脈沖不適合采用測(cè)量頻率法。待測(cè)信號(hào)一個(gè)周期的時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器，定時(shí)計(jì)數(shù)值便是周期時(shí)間的測(cè)量值。周期測(cè)量法適用于對(duì)較低頻率的脈沖進(jìn)行測(cè)量。在具體頻率的測(cè)量中，需要考慮和注意的因素有以下幾點(diǎn)。首先測(cè)量頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘本身精度要高，因?yàn)椴还苁窍薅y(cè)量時(shí)間還是測(cè)量限定脈沖個(gè)數(shù)的周期，其基本的時(shí)間基準(zhǔn)是系統(tǒng)本身時(shí)鐘產(chǎn)生的。因此使用AVR測(cè)量頻率時(shí)，建議使用由外部晶體組成的系統(tǒng)的振蕩電路，不使用其內(nèi) 部的RC振蕩源，同時(shí)盡量使用頻率比較高的系統(tǒng)時(shí)鐘。測(cè)量頻率要使用定時(shí)計(jì)數(shù)器，定時(shí)計(jì)數(shù)器的位數(shù)越長，可以產(chǎn)生的限定時(shí)間越長，或在限定時(shí)間里記錄的脈沖個(gè)數(shù)越多，因此也提高了頻 率測(cè)量的精度。（3）被測(cè)頻率的范圍。當(dāng)被測(cè)頻率的范圍比較低時(shí)，最好采用測(cè)周期的方法測(cè)量頻率。需要注意的是，被測(cè)頻率的最高值一般不能超過測(cè)頻MCU系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的1/2，因?yàn)楫?dāng)被測(cè)頻率高于MCU時(shí)鐘1/2后，MCU往往不能正確 檢測(cè)被測(cè)脈沖的電平變化了。頻率測(cè)量精度要求高時(shí)，還應(yīng)該考慮其它中斷以及中斷響應(yīng)時(shí)間的影響，甚至需要在軟件中考慮采用多次測(cè) 量取平均的算法等。綜合考慮本設(shè)計(jì)中采用測(cè)頻法?？煞譃橐韵聨讉€(gè)模塊：放大整形模塊、秒脈沖產(chǎn)生模塊、換檔模擬轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、六位七段數(shù)碼管。該放大電路為一寬帶放大器,在本設(shè)計(jì)中將ECL數(shù)字集成電路的線接收器用于系統(tǒng)的前置信號(hào)的放大處理電路,成功地解決了信號(hào)從0~30MHz寬帶線性不失真放大的技術(shù)難題,保證了信號(hào)頻率測(cè)量范圍的實(shí)現(xiàn)。從理論上來講,當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為12MHz時(shí),其內(nèi)部計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)頻率為500 kHz。為了保證測(cè)頻上限≥30 MHz,必須對(duì)高于500 kHz的信號(hào)進(jìn)行分頻處理。同步門邏輯控制電路由D觸發(fā)器構(gòu)成(圖2),由它來產(chǎn)生同步門信號(hào)Ts。=1時(shí),在被測(cè)信號(hào)的上升沿作用下D觸發(fā)器的輸出Q=1,使得單片機(jī)的INT0、INT1同時(shí)為1,啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的
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