基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-08-08 00:49本頁面
【正文】 …………………………15 基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)第1節(jié) 引言本應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是通過在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課堂上學(xué)習(xí)的知識，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。全能提高個(gè)人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。測量范圍從1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，時(shí)基寬度為1us,10us,100us,1ms?；驹O(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。圖1 頻率測量原理圖 頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路主要是：對信號分頻，測量一個(gè)或幾個(gè)被測量信號周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的周期個(gè)數(shù)，進(jìn)而測量出該信號頻率的大小，其原理如右圖1所示。由圖可知： T=NTo （注：To為標(biāo)準(zhǔn)信號的周期，所以T為分頻后信號的周期，則可以算出被測量信號的頻率f。 基本設(shè)計(jì)原理基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。所謂“頻率”，就是周期性信號在單位時(shí)間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號變成脈沖信號，其重復(fù)頻率等于被測頻率fx。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號來到時(shí)，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。由于計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測頻率fx=NHz?？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)、LCD顯示模塊。引腳說明：GND:地當(dāng)對0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。當(dāng)對P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號。P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:端口引腳第二功能RXD (串行輸入口)TXD（串行輸出口） (外部中斷0)（外部中斷1）T0（定時(shí)器0）T1（定時(shí)器1）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）表1 P3口的第二功能當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過兩個(gè)信號。/VPP:外部訪問允許。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。在本次設(shè)計(jì)中，采用89C51作為CPU處理器，充分利用其硬件資源，結(jié)合D觸發(fā)器CD4013，分頻器CD4060，模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051，計(jì)數(shù)器74LS90等數(shù)字處理芯片，主要控制兩大硬件模塊，量程切換以及顯示模塊。 信號調(diào)理及放大整形模塊
放大整形系統(tǒng)包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射級跟隨器起阻抗變換作用，使輸入阻抗提高。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送到閘門以便計(jì)數(shù)。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)置位復(fù)位時(shí)鐘輸入和 Q及Q非輸出。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D 輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。 圖5 CD4013芯片引腳用功能圖 CD406014位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，引腳及功能見如下圖6： CD4060 由一震蕩器和14極二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路。 圖6 CD4060芯片引腳用功能圖時(shí)基信號的產(chǎn)生原理：本電路采用32768HZ晶體震蕩器，利用CD4060芯片經(jīng)過14級分頻得到2HZ的信號（32768/214），即輸出秒脈沖信號使單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。B、 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng)。輸入,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號,偏壓(V1∽V6)。2）、技術(shù)參數(shù)）極限參數(shù)表名 稱符 號標(biāo) 準(zhǔn) 值單 位MINTYPEMAX電路電源VDD VSSVLCD驅(qū)動(dòng)電壓VDD VEEVDD VDD + V輸入電壓VINVDD + V靜電電壓100V工作溫度20+70176。C） 電參數(shù)表名 稱符 號測 試 條 件標(biāo) 準(zhǔn) 值單位MINTYPEMAX輸入高電平VIHVDDV輸入低電平VILV輸出高電平VOHIOH = V輸出低電平VOLIOL = V工作電流IDDVDD = mA液晶驅(qū)動(dòng)電壓VDD VEETa = 0176。CTa = 50176。10%3VEE液晶驅(qū)動(dòng)電壓保證VDDVEE=∽5V電壓差4RS寄存器選擇信號H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器5R/W讀/寫信號H:讀 L:寫6E片選信號下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)7|14DB0|DB7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)傳輸）寄存器選擇功能表RSR/W操 作00指令寄存器(IR)寫入01忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器(DR)寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出（注:忙標(biāo)志為1時(shí),表明正在進(jìn)行內(nèi)部操作,此時(shí)不能輸入指令或數(shù)據(jù),要等內(nèi)部操作結(jié)束,即忙標(biāo)志為0時(shí)。5）、顯示位與DD RAM 地址的對應(yīng)關(guān)系 顯 示 位 序 號1 2 3 4 5 ……………… 40 DD RAM 地 址(HEX)第 一 行00 01 02 03 04 ..………….. 27第 二 行40 41 42 43 44 …………….. 676）、初始化方法用戶所編的顯示程序,開始必須進(jìn)行初始化,否則模塊無法正常顯示,下面介紹兩種初始化方法。(1) 清屏(DISPLAY CLEAR)。DL = 1: 8Bit 接口數(shù)據(jù)。
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