電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)_圖文

1、目錄摘要 . 1 緒論 . 2 1 單片機(jī)簡(jiǎn)介及系統(tǒng)方案的選定 . 3 1.1單片機(jī)簡(jiǎn)介 . 3 1.2 系統(tǒng)芯片選定及具體介紹 . 31.3 系統(tǒng)方案的選定 . 32 系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 6 2.1 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)原理和思路 . 7 2.2 系統(tǒng)工作原理圖 . 9 2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . . 9 2.31信號(hào)調(diào)理及放大整形模塊 . 9 2.32時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路 . 10 2.33顯示模塊 . 122.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 143 頻率計(jì)的調(diào)試及仿真 . 15 3.1 頻率計(jì)的調(diào)試 . 15 3.2 頻率計(jì)的仿真結(jié)果 . 15 結(jié)束語 . 17 致謝 . 18 參考文獻(xiàn) . 19 附錄 匯編原程

2、序代碼 . 20摘要數(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, 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。 在數(shù)字電路中, 頻率計(jì)屬于時(shí)序電路, 它主要由具有記憶功 能的觸發(fā)器構(gòu)成。 在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中, 都得到了廣泛的應(yīng)用。 在 CMOS 電路系列產(chǎn)品中,頻率計(jì)是用量最大、品種很多的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞 :頻率 測(cè)量 時(shí)序電路 觸發(fā)器緒 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, 因此頻率測(cè)量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用益 重要。傳統(tǒng)的測(cè)頻儀器體積很大

3、, 耗能量大, 主要靠手工操作, 而最大的缺點(diǎn)是不 可編程, 其量程轉(zhuǎn)換、 數(shù)據(jù)測(cè)量、 采樣控制和處理等均不能通過程序指令來進(jìn)行 控制, 無法作為一個(gè)微型智能子系統(tǒng)與某一大型自動(dòng)控制或測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行接口。 . 因此在自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)試、無線電通訊、聲納、遙控遙測(cè)、測(cè)速計(jì)數(shù)、頻率計(jì) 開發(fā)等廣泛的領(lǐng)域中, 均迫切需要一種能與單片微機(jī)接口的微型智能頻率計(jì)。 而 單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)、 應(yīng)用也會(huì)成為計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域, 。 單片機(jī)的 結(jié)構(gòu), 外圍器件的配套以及如何更好地滿足工程領(lǐng)域、 高技術(shù)領(lǐng)域形形色色的功 能要求,已逐漸形成計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。數(shù)字頻率計(jì)是數(shù)字電路中的一個(gè)典型應(yīng)用,

4、實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)用到的器件較 多, 而且會(huì)產(chǎn)生比較大的延時(shí), 造成測(cè)量誤差、 可靠性差。 傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計(jì)一 般是由分離元件搭接而成, 隨著單片機(jī)的大規(guī)模的應(yīng)用, 單片機(jī)在頻率測(cè)量方面 也越來越多的被使用。 在本論文中使用的 AT89C51 這種低功耗 , 體積小, 高性能, 價(jià)格低廉的 CMOS 8位單片機(jī)系列的單片機(jī)中,具有更好的穩(wěn)定性,更快和更準(zhǔn) 確的運(yùn)算精度, 推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn), 影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。 而本次設(shè)計(jì)就是要 通過以 AT89C51單片機(jī)為控制核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)。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(shí), 以及查閱資料, 培養(yǎng)一種自

5、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(shí) 應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。 在設(shè)計(jì)的過程中, 不斷的學(xué)習(xí), 思考和同學(xué)間的相互討論, 運(yùn)用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難,掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開發(fā)流程, 學(xué)會(huì)對(duì)常見問題的處理方法, 積累設(shè)計(jì)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn), 充分發(fā)揮教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合。1 單片機(jī)簡(jiǎn)介及系統(tǒng)方案的選定1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)也被稱 為微控制器(Microcontroller ,是因?yàn)樗?早被用在 工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器 發(fā)展而來。最早的 設(shè)計(jì)理念是通 過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè) 芯片中,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小, 更容易集成進(jìn) 復(fù)雜的而對(duì)體積 要

6、求嚴(yán)格的控 制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL 的 Z80是最早 按照這種 思想設(shè)計(jì)出 的處理器, 從此以后, 單片機(jī)和 專用處理 器的發(fā)展便分 道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī) 都是 8位或 4位的。 其中 最成功的是 INTEL 的 8031, 因 為簡(jiǎn)單可靠而 性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng) 。 此后在 8031上發(fā)展出了 MCS51系 列單片 機(jī)系統(tǒng) 。基于 這一系統(tǒng) 的單片 機(jī)系統(tǒng) 直到現(xiàn) 在還在 廣泛使 用。隨 著工業(yè)控制領(lǐng) 域要求的提高,開始出現(xiàn)了 16位 單片機(jī),但因?yàn)樾詢r(jià)比不理 想并未得到很 廣泛的應(yīng)用。 90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大 發(fā)展,單片機(jī)技 術(shù)得到了巨大 的提高。隨著 INTEL i960系列

7、特別是后來的 ARM 系列的廣 泛應(yīng)用, 32位單片 機(jī)迅速取代 16位單片機(jī)的高端地位, 并且進(jìn)入主流市 場(chǎng)。而傳 統(tǒng)的 8位單片機(jī)的性能也得到了 飛速提高,處理能力比 起 80年代 提高了數(shù)百倍 。目前 ,高端的 32位 單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300MHz ,性能直 追 90年代中期的專用處理器,而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落 至 1美元,最高 端的型號(hào)也只 有 10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸 機(jī)環(huán)境下開發(fā)和 使 用,大 量專用 的嵌入 式操作系 統(tǒng)被廣 泛應(yīng)用 在全系 列的單 片機(jī)上 。而在 作 為 掌 上 電 腦 和 手 機(jī) 核 心 處 理 的 高 端 單 片 機(jī) 甚 至 可 以 直

8、接 使 用 專 用 的 Windows 和 Linux 操 作系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)芯片的選定及具體介紹頻率測(cè)量電路選用 89C51作為頻率計(jì)的處理核心。 89C51包含 2個(gè) 16位定 時(shí) /計(jì)數(shù)器、 1和具有同步移位寄存器方式的串行輸入 /輸出和 4K 8位片內(nèi) FLASH 程序存儲(chǔ)器。 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器用于顯示待測(cè)信號(hào)的頻率測(cè)量或者待測(cè)信號(hào)的周 期測(cè)量。 同步位移寄存器方式的串行輸入 /輸出口用于把測(cè)量結(jié)果送到顯示電路。 4K 8位片內(nèi) FLASH 程序存儲(chǔ)器用放置軟件系統(tǒng)。 89C51與既有更大程序存儲(chǔ)器 的芯片管腳兼容。如:89C52(8K8位 或 89C55(32K 8位,為系統(tǒng)軟件

9、升 級(jí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。89C51是一種高性能低功耗的采用 CMOS 工藝制造的 8位微控制器,它提 供下列標(biāo)準(zhǔn)特征:4K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器, 128字節(jié)的 RAM,32條 I/O線, 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 , 一個(gè) 5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu), 一個(gè)雙工的串行口 , 片 上震蕩器和時(shí)鐘電路。引腳說明:V CC :電源電壓GND:地P0口:P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口,作為輸出口用時(shí),每個(gè) 引腳能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯門電路。 當(dāng)對(duì) 0端口寫入 1時(shí), 可以作為高阻抗輸入端 使用。當(dāng) P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線 復(fù)用的形式。在這種

10、模式下, P0口具有內(nèi)部上拉電阻。在 EPROM 編程時(shí), P0口接收指令字節(jié),同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。 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。 P1口的輸出緩沖 能接受或輸出 4個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)對(duì) 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。當(dāng)作為輸入端使用時(shí), P1口因?yàn)閮?nèi) 部存在上拉電阻,所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流(I IL 。P2口:P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向的 I/O端口。 P2口的輸出緩 沖能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)向 P2口寫 1時(shí),通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉

11、 到高電平, 此時(shí)可以用作輸入口。 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(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流(I IL 。P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如 MOVX DPTR 時(shí), P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。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)利用 8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)(例 MOVX R1 ,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。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(hào)。 P3口:P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向的 I/O端口。 P3口的輸出緩 沖能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)向 P

12、3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。 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(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流(I IL 。 表 1 P3口的第二功能RST:復(fù)位輸入。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/PROG :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)。當(dāng)在 Flash 編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出(PROG 。 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。 但也要注意,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。PSEN :程序存儲(chǔ)

13、允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。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 PSEN 兩次有效, 除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí), PSEN 將跳過兩個(gè)信號(hào)。EA /VPP :外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從 0000H 到 FFFH 單元的指令, EA 必須同 GND 相連接。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。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí), EA 應(yīng)該接到 V CC 端。XTAL1:振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。在本次設(shè)計(jì)中,采用 89C51作為 CPU 處理器,充分利用其

14、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。 下面還將詳細(xì)說明。1.3系統(tǒng)方案的選定本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī) AT89C51, 由它完成對(duì)待測(cè)信 號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能, 外部還要有分頻器、 顯示器等器件。 可分為以 下幾個(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。各模塊關(guān)系圖如圖 2所示:圖 1 數(shù)字頻率計(jì)功能模塊 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 1 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)原理和思路數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、

15、 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 儀器。 它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。 它的基本功能 是測(cè)量正弦信號(hào),方波信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。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(cè)量迅速,精 確度高,顯示直觀,經(jīng)常要用到頻率計(jì)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中, 經(jīng)常要對(duì)一個(gè)連續(xù)的脈沖波頻率進(jìn)行測(cè)量。 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)。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:測(cè)頻法:在限定的

16、時(shí)間內(nèi)(如 1秒鐘檢測(cè)脈沖的個(gè)數(shù)。測(cè)周法:測(cè)試限定的脈沖個(gè)數(shù)之間的時(shí)間。這兩種方法盡管原理是相同的, 但在實(shí)際使用時(shí), 需要根據(jù)待測(cè)頻率的范圍、 系統(tǒng)的時(shí)鐘周期、 計(jì)數(shù)器的長(zhǎng)度、 以及所要求的測(cè)量精度等因素進(jìn)行全面和具體 的考慮,尋找和設(shè)計(jì)出適合具體要求的測(cè)量方法。采用測(cè)頻法的頻率計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)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)。測(cè)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 。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能。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。 它以

17、測(cè)量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測(cè)量。頻率測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)思路主要是:對(duì)信號(hào)分頻, 測(cè)量一個(gè)或幾個(gè)被測(cè)量信號(hào)周 期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的周期個(gè)數(shù), 進(jìn)而測(cè)量出該信號(hào)頻率的大小, 其原理如右 圖 1所示。 若被測(cè)量信號(hào)的周期為,分頻數(shù) m 1,分頻后信號(hào)的周期為 T ,則:T=m1T x 。 由圖可知: T=NTo由于單片機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率比較穩(wěn)定, 而是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率的誤差, 通常 情況下很小;而系統(tǒng)的量化誤差小于 1,所以由式 T=NTo 可知,頻率測(cè)量的誤差 主要取決于 N 值的大小, N 值越大,誤差越小,測(cè)量的精度越高?；驹O(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

18、測(cè)量裝置。 它以 測(cè)量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測(cè)量。所謂“頻率”,就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間(1s 內(nèi)變化的次數(shù)。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。 其中脈沖形成電路的作用是將被測(cè)信號(hào)變成脈沖信號(hào), 其重復(fù)頻率等于被測(cè)頻率 f x 。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 。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制,當(dāng)秒 信號(hào)來到時(shí), 閘門開通, 被測(cè)脈沖信號(hào)通過閘門送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。 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)。由于計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖

19、數(shù) N 是在 1秒時(shí)間 內(nèi)的累計(jì)數(shù),所以被測(cè)頻率 fx=NHz。2.2 系統(tǒng)工作原理圖該系統(tǒng)工作的總原理圖如圖 3所示: 圖 3 數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)工作原理圖2.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.31 信號(hào)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。 它將正弦 輸入信號(hào) Vx 整形成同頻率方波 Vo, 幅值過大的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過分壓器分壓送入后 級(jí)放大器,以避免波形失真。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射級(jí)跟隨器起阻抗變換作用, 使輸入阻抗提高。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為(R1+R2 /R1,改變 R1的大小可以改變放大倍數(shù)。 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)

20、數(shù)。由于輸入的信號(hào)幅度是不確定、 可能很大也有可能很小, 這樣對(duì)于輸入信號(hào)的測(cè) 量就不方便了, 過大可能會(huì)把器件燒毀, 過小可能器件檢測(cè)不到, 所以在設(shè)計(jì)中 采用了這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、 放大限幅和整形,信號(hào)調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖 4所示: 圖 42.32 時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路 :CD4013-雙上升沿 D 觸發(fā)器 ,引腳及功能見如下圖 5:CD4013 由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。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。此器件可用作移位寄存器,且通 過將 Q 非輸出連接到數(shù)據(jù)輸入,可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)

21、, 加在 D 輸入端的邏輯電平傳送到 Q 輸出端。置位和復(fù)位或復(fù)位線上的高電平完 成。 圖 5 CD4013芯片引腳用功能圖CD4060-14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。 CR 為高電平時(shí),計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效,所有的計(jì)數(shù) 器位均為主從觸發(fā)器 CP1非(和 CP0的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù),在 時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制。 圖 6 CD4060芯片引腳用功能時(shí)基信號(hào)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

22、 14級(jí)分頻得到 2HZ 的信號(hào) (32768/214 , 在經(jīng)過 CD4013雙 D 觸發(fā)器經(jīng)過二分頻得到 0.5HZ 的方波, 即輸出秒脈沖信號(hào)使單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。見圖 7圖 72.33顯示模塊1602基本技術(shù):1、主要功能A 40通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動(dòng)。B 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng)。C 輸入 /輸出信號(hào) :輸出 , 能產(chǎn)生 202個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng)波形 ; 輸入 , 接受控制器送 出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào) , 偏壓 (V1 V6 。D 通過單片機(jī)控制將所測(cè)的頻率信號(hào)讀數(shù)顯示出來。2、技術(shù)參數(shù) 電參數(shù)表 模塊引腳:寄存器選擇功能表 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

23、或數(shù)據(jù) , 要等內(nèi)部操 作結(jié)束 , 即忙標(biāo)志為 0 時(shí)。2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要能過編寫軟件來控制硬件完成以下各模塊的功能:定時(shí)讀數(shù)、量程轉(zhuǎn)換、 BCD 轉(zhuǎn)換、 LCD 顯示單片機(jī)當(dāng) C/T=1時(shí)為計(jì)數(shù)方式,多路開關(guān)與定時(shí)器的外部引腳連通,外部計(jì) 數(shù)脈沖由引腳輸入。當(dāng)外部信號(hào)由 1至 0跳變時(shí),計(jì)數(shù)器加 1,此時(shí) T0成為外部事 件的計(jì)數(shù)器。 由于確認(rèn)一次由 1至 0的跳變要用 24個(gè)振蕩器周期, 所以計(jì)數(shù)器的計(jì) 數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器頻率的 1/24。當(dāng) C /T=0時(shí)為定時(shí)方式, 對(duì)單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行 m2分頻后, 計(jì)數(shù)器的實(shí)際 計(jì)數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)部頻率凡的 1/m2,當(dāng) GATE=0

24、時(shí), 反相器輸出為 1, 或門輸出為 1, 打開與門, 使定時(shí)器的啟動(dòng)僅 受 TRO 端信號(hào)電平的控制。在此種情況下, INT0引腳的電平變化對(duì)或門不起作用。 TRO=1時(shí)接通控制開關(guān), 計(jì)數(shù)脈沖加到計(jì)數(shù)器上, 每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖, 計(jì)數(shù)器加 1,只有當(dāng) TRO=0時(shí), 控制 開關(guān)斷開,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。當(dāng) GATA=0時(shí),若 TRO=1,或門、與門全部打開,外部信號(hào)電平通過 INTO 引腳直接 控制定時(shí)器的啟動(dòng)和關(guān)閉。輸人高電平時(shí)允許計(jì)數(shù),否則停止計(jì)數(shù)。根據(jù)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理,若我們將 GATE 位、 TR0均設(shè)為 1, INT0端輸人 被測(cè)頻率信號(hào), 當(dāng)被測(cè)信號(hào)的高電平到來時(shí), 開始計(jì)數(shù); 當(dāng)被

25、測(cè)信號(hào)的低電平到 來時(shí),計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),此時(shí) TL0、 TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的 N 值。3 頻率計(jì)的調(diào)試及仿真3.1 頻率計(jì)的調(diào)試1輸入幅度為 1MV 的正弦波, 用雙蹤示波器逐級(jí)觀察各級(jí)放大電路的輸入和 輸出,每一級(jí)是否完成 10倍的信號(hào)放大。22用示波器觀察方波輸出,注意此方波頻率應(yīng)與原始輸入信號(hào)一致。 33將輸入信號(hào)調(diào)整至 100KHZ , 計(jì)數(shù)控制信號(hào)和清零控制信號(hào)暫時(shí)接地。 用示 波器觀察各個(gè)計(jì)數(shù)器輸出44將鎖存控制信號(hào)暫時(shí)接高電平,調(diào)節(jié)輸入頻率,觀察各組 LED 計(jì)數(shù)顯示。 55用雙蹤示波器同時(shí)觀察計(jì)數(shù)控制信號(hào)和鎖存控制信號(hào), 鎖存控制信號(hào)應(yīng)為 在計(jì)數(shù)控制信號(hào)上升沿時(shí)產(chǎn)生單穩(wěn)脈沖。

26、6用雙蹤示波器同時(shí)觀察鎖存控制信號(hào)和清零控制信號(hào), 清零控制信號(hào)應(yīng)為 在鎖存控制信號(hào)下降沿時(shí)產(chǎn)生單穩(wěn)脈沖。77調(diào)節(jié)頻率,觀察 LED 顯示是否為頻率值的 BCD 碼。3.2 頻率計(jì)的仿真結(jié)果 結(jié)束語數(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。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(cè)量迅速,精確度高,顯示直觀,會(huì)被經(jīng)常使用到。通過本次課程的設(shè)計(jì), 不但加深我對(duì)在課程上所學(xué)到的單片機(jī)理論知識(shí)的認(rèn) 識(shí)和理解, 重新讓自己認(rèn)識(shí)到了這門學(xué)科的在應(yīng)用方面的廣闊前景, 并且通過知 識(shí)與應(yīng)用于實(shí)踐的結(jié)合更加豐富了自己的知識(shí)。 擴(kuò)展了知識(shí)面, 不但

27、掌握了本專 業(yè)的相關(guān)知識(shí), 而且對(duì)其他專業(yè)的知識(shí)也有所了解, 而且較系統(tǒng)的掌握單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)的開發(fā)過程,因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高 。經(jīng)過這次一個(gè)較完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作過程, 對(duì)于認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)方面存 在的不足, 明確今后的學(xué)習(xí)方向是非常有益的, 為將來的的就業(yè)提前打了下堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ)。致謝畢業(yè)論文暫告收尾,這也意味著我在大學(xué)的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束?；厥准韧? 自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中, 能在眾多學(xué)富五車、 才華橫溢的老 師們的熏陶下度過, 實(shí)是榮幸之極。 在這三年的時(shí)間里, 我在學(xué)習(xí)上和思想上都 受益非淺。 這除了自身努力外, 與各位老師、 同學(xué)和朋友的關(guān)心、 支持和鼓勵(lì)是

28、 分不開的, 論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。 在老師的諄諄誘導(dǎo)、 同學(xué)的 出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì), 是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)力源泉。 在此, 我特別要感 謝我的導(dǎo)師王偉老師。 從論文的選題、 文獻(xiàn)的采集、 框架的設(shè)計(jì)、 結(jié)構(gòu)的布局到 最終的論文定稿, 從內(nèi)容到格式, 從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn), 他都費(fèi)盡心血。 沒有王偉老師 的辛勤栽培、 孜孜教誨, 就沒有我論文的順利完成。 同時(shí), 感謝所有任課老師和 所有同學(xué)在這些年來給自己的指導(dǎo)和幫助, 是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí), 教會(huì)了我 如何學(xué)習(xí), 教會(huì)了我如何做人。 正是由于他們, 我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步, 在此向他們表示我由衷的謝意, 并祝所有的老師培

29、養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才, 桃 李滿天下!參考文獻(xiàn)1李光飛 , 樓苗然主編 .51系列單片機(jī) . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2003 2黃正瑾編著 .CPLD 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用 . 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2002 3謝自美編著 . 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 . 華中理工大學(xué)出版社 ,20024陳永甫編著 . 電子電路智能化設(shè)計(jì) . 實(shí)例與應(yīng)用 . 北京:電子工業(yè)出版 ,2002.8 5康華光主編 . 電子技術(shù) 基礎(chǔ) (第四版 . 北京:高等教育出版社, 1999附錄匯編源程序代碼RS BIT P2.0 ;P3.4腳接 RS 端RW BIT P2.1 ;P3.5腳接 R_W端E B

30、IT P2.2 ;P3.3腳接 E 端ORG 0000HLJMP MAINORG 002BHLJMP IT1MAIN:MOV P0,#01H ;清除屏幕ACALL ENABLEMOV P0,#01H ;清除屏幕ACALL ENABLEMOV P0,#01H ;清除屏幕ACALL ENABLEMOV P0,#38H ;8位點(diǎn)陣方式ACALL ENABLEMOV P0,#0cH ;開顯示ACALL ENABLEMOV P0,#06H ;移動(dòng)光標(biāo)ACALL ENABLEMOV P0,#80H ;顯示位置ACALL ENABLEMOV p0,#80h ;第一行的位置CALL ENABLEMOV DAT

31、R,#DATECALL WRITE3mov P0,#0C0H ;第二行的位置CALL ENABLEMOV SP,#7FHCLR CYMOV R6,#00MOV R2,#00MOV R3,#00MOV TMOD,#15HMOV TL0,#00HMOV TH0,#00HMOV TH1,#high(65536-50000MOV T11,#low(65536-50000 ;SETB ET1 CHA1: SETB TR1 ;LCALL XIANSHI SETB TR0MOV 27h,#00hCLR CMOV C,P1.6MOV 27H.0,CCLR CMOV C,P1.7MOV 27H.1,CMOV A

32、,27hANL A,#03HMOV 17H,ACHA: JBC TF1,JINWEI ;益處進(jìn)位JMP CHAJINWEI: CLR TR1MOV TH1,#HIGH(65536-50000MOV TH1,#LOW(65536-50000SETB TR1INC R3MOV A,R3 ;JNB P3.2,$ CJNE A,#20,CHACLR TR0CLR TR1MOV R3,#00MOV R2,TH0MOV R6,TL0LCALL ZHUANLCALL WRITELMOV TL0,#00HMOV TH0,#00HJMP CHA21ZHUAN:MOV A,R2CLR CMOV 20H,#00HM

33、OV 21H,#00HMOV 22H,#00HMOV 24H,#00HMOV 25H,#00HMOV R3,#10HNEXT: RLC AMOV R2,AMOV A,20HADDC A,20HDA AMOV 20H,AMOV A,21HADDC A,21HDA AMOV 21H,AMOV A,22HADDC A,22HDA AMOV 22H,AMOV A,R2DJNZ R3,NEXTMOV A,R6CLR CMOV R3,#08HNEXT1: RLC AMOV R6,AMOV A,24HADDC A,24HDA AMOV 24H,AMOV A,25HADDC A,25HDA AMOV 25H,

34、AMOV A,R6DJNZ R3,NEXT1CLR CMOV A,24hADDC A,20hDA AMOV 20h,AMOV A,25hADDC A,21hDA AMOV 21h,AMOV A,22hADDC A,#00hDA AMOV 22h,AMOV A,22hANL A,#OFhMOV 31h,AMOV A,22hANL A,#0f0hSWAP AMOV 30h,AMOV A,21hANL A,#OF0hSWAP AMOV 32h,AMOV A,21hANL A,#0fhMOV 33h,AMOV A,20hANL A,#0f0hSWAP AMOV 34h,aMOV A,20hANL A,

35、#0fhMOV 35h,ARET;*;LCD 顯示;*ENABLE:CLR RSCLR RWCLR EACALL DELAYSETB ERETwrite1: ;寫數(shù)據(jù) MOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#00HMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,#00H MOV P0,#0CHCALL ENABLEMOV P0,#0C0H ;第二行的位置 CALL ENABLEMOV A,17HXRL A,#02HJNZ XIAN1MOV 40H,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,30HMO

36、V 44H,31HMOV 45H,32HJMP XIANXIAN1:MOV A,17HXRL A,#01HJNZ XIAN2MOV 40H,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,30HMOV 43H,31HMOV 44H,32HMOV 45H,33HJMP XIANXIAN2:MOV A,17HXRL A,#00HJNZ XIAN3MOV 40H,#00HMOV 41H,30HMOV 42H,31HMOV 43H,32HMOV 44H,33HMOV 45H,34HJMP XIANXIAN3:MOV A,17HXRL A,#03HJNZ XIANMOV 40H,30HMOV 41H,31HMOV 42H,32HMOV 43H,33HMOV 44H,34HMOV 45H,35HXIAN:MOV R0,#40hMOV A, R0JZ L20MOV 10H,#0FFHMOV 15H,#0FFHMOV DPTR,#DATELMOV A,A+DPTRC