頻率檢測電路設(shè)計(jì)

1、頻率檢測電路的設(shè)計(jì)摘要 本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)來控制各單元電路實(shí)現(xiàn)頻率檢測器。本設(shè)計(jì)由紅外對管計(jì)數(shù)電路、STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)電路、復(fù)位電路和數(shù)碼顯示電路組成，首先由紅外對管計(jì)數(shù)電路將接收的信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，由單片機(jī)計(jì)數(shù)，再由數(shù)碼管顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)頻率。本設(shè)計(jì)利用兩個(gè)對管電路，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)頻率，性能穩(wěn)定，可靠，系統(tǒng)安裝簡單，實(shí)現(xiàn)自動檢測。電路的功能雖然簡單，但它是工業(yè)頻率檢測早期的錐形，通過最簡單的電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)件功能必將成為今后工業(yè)發(fā)展方向的指向。關(guān)鍵詞 STC89C52單片機(jī)；紅外對管；頻率檢測；數(shù)碼顯示電路目 錄1 引言22 總體電路設(shè)計(jì)及方案設(shè)計(jì)32.1 總體電路設(shè)計(jì)及分析32.2

2、方案設(shè)計(jì)43硬件單元電路設(shè)計(jì)43.1 STC89C52簡介43.2 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路43.3紅外對管計(jì)數(shù)電路（如圖3所示)53.4 74HC573鎖存器63.5 復(fù)位電路73.6 紅外對管頻率檢測電路原理7圖694單片機(jī)頻率檢測程序設(shè)計(jì)9參考文獻(xiàn)10附錄1 整機(jī)電路圖111 引言 在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的人性化、智能化和自動化的發(fā)展已經(jīng)非常成熟了，其發(fā)展前景仍然不可估量而且非?？捎^。隨著人們生活水平的日益提高，人們越來越追求人性化、智能化和自動化的事物，人們需求的是一種能給生產(chǎn)和生活帶來非常方便和便利的電子產(chǎn)品。本題目使用紅外對管檢測傳送帶上的物體并進(jìn)行頻率檢測，當(dāng)物體擋住了

3、紅外發(fā)射管時(shí)頻率檢測器啟動，判斷計(jì)數(shù)方向。首先由紅外對管計(jì)數(shù)電路將接收的低電平信號傳到單片機(jī)的IO端口，由單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 通過發(fā)紅外對管1、2低電平出現(xiàn)的順序來判斷物體移動方向。頻率計(jì)算周期可根據(jù)傳送帶移動速度確定。2 總體電路設(shè)計(jì)及方案設(shè)計(jì)2.1 總體電路設(shè)計(jì)及分析 整個(gè)系統(tǒng)由七個(gè)部分組成：紅外對管計(jì)數(shù)電路、STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)電路、復(fù)位電路、鎖存器和顯示電路，其工作原理框圖如圖1所示： 圖1 電路原理方框圖分析；首先由紅外對管計(jì)數(shù)電路接收物體信號并由此發(fā)生電平變化，并將該電平的變化交給單片機(jī)端口IO進(jìn)行判斷分析，并最終通過數(shù)碼顯示電路顯示出來2.2 方案設(shè)計(jì)單

4、片機(jī)采用89C52 采用AT89C52，片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞，所以選擇采用AT89C52作為主控制系統(tǒng)。3硬件單元電路設(shè)計(jì)3.1 STC89C52簡介 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flas

5、h，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，3.2 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電

6、路 所謂的單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指利用最少的外部電路構(gòu)成的可獨(dú)立工作的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 8051是片內(nèi)無程序存儲器（ROM）的單片機(jī)芯片，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了外加時(shí)鐘電路、復(fù)位電路外，還應(yīng)在片外擴(kuò)展ROM，如今這種系統(tǒng)很少使用。8051/8751最小應(yīng)用系統(tǒng)如圖2所示，使用8051/8751最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）P0P3口全部用于輸入輸出接口。（2）設(shè)計(jì)用戶程序不能超過4KB。（3）數(shù)據(jù)不能超過128B。（4）要靈活使用定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串行口、中斷等單片機(jī)圖23.3紅外對管計(jì)數(shù)電路（如圖3所示) 圖3紅外對管計(jì)數(shù)電路 紅外對管計(jì)數(shù)電路是一種利用紅外線的開關(guān)管，接收管在接受和不接受

7、紅外線時(shí)電阻發(fā)生明顯的變化，利用外圍電路時(shí)輸出明顯的高低電平的變化，將高低電平的變化輸入到單片機(jī)，利用單片機(jī)進(jìn)行判斷計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)智能計(jì)數(shù)控制。3.4 74HC573鎖存器 74HC573是有輸出三態(tài)門的電平允許8位鎖存器。引腳信號如下：OE：輸出允許端，為0時(shí)芯片有效。LE：鎖存控制端，高電平時(shí)，鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端Q的狀態(tài)，與數(shù)據(jù)輸入端D相同，即鎖存器是透明的；當(dāng)LE端從高電平返回到低電平時(shí)（下降沿后），輸入端的數(shù)據(jù)就被鎖存在鎖存器中，數(shù)據(jù)輸入端D的變化不再影響Q端。真值表如表1所示： (1) 地址總線地址總線（Address Bus，AB）用于傳送單片機(jī)送出的地址信號，以便進(jìn)行存儲器單元和

8、I/O端口的選擇。地址總線是單向的，只能由單片機(jī)向外發(fā)送信息。地址總線的數(shù)目決定了可直接訪問的存儲單元的數(shù)目。 (2) 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）用于單片機(jī)與存儲器或I/O端口之間的數(shù)據(jù)傳送。一般數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與CPU的字長一致，MCS-51單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線是8位的。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。 (3) 控制總線控制總線（Control Bus，CB）是單片機(jī)發(fā)出的以控制片外ROM、RAM和I/O口讀/寫操作的一組控制線。 (4) 真值表表1真值表 X= 不用關(guān)心 Z=高阻抗 3.5 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，

9、撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖4所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會令驅(qū)動能力變差。 下圖的電路為高電平復(fù)位有效，可避免高頻諧波對電路的干擾。圖4 本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路：當(dāng)上電時(shí)，電源對C3充電，當(dāng)充電滿時(shí)，C3兩端為高電平，由于電容C3通過電阻R6接地，故充電滿后，電容通過電阻放電，由于放電過程是緩慢的，因此可以保證單片機(jī)復(fù)位所需要時(shí)間的高電平，完成上電復(fù)位。3.6 紅外對管頻率檢測電路原理 電路接通電源后

10、，紅外對管發(fā)出穩(wěn)定的紅外線信號。當(dāng)紅外線接收管VTD接收到紅外線發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線信號時(shí)，其自身導(dǎo)通，并將紅外接收管與4.7K電阻之間的節(jié)點(diǎn)電壓拉到一個(gè)相對于沒有紅外光照時(shí)更高的值，當(dāng)有物體通過紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管之間時(shí)，紅外線被阻擋，紅外接收管接收不到紅外線信號，導(dǎo)通電阻變大，從而分壓值上升，使得其與4.7K電阻直接的節(jié)點(diǎn)電壓明顯下降，產(chǎn)生一個(gè)低電平。并將信號送到單片機(jī)IO端進(jìn)行判斷計(jì)數(shù)。并最終通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示。當(dāng)有物體通過紅外二極管1時(shí)，P00顯示為低電平，當(dāng)有物體通過紅外二極管2時(shí)，P01顯示為低電平，當(dāng)P00,P01依次顯示為低電平時(shí)，說明物體進(jìn)入，單片機(jī)軟件計(jì)數(shù)自動加

11、一并計(jì)算頻率后顯示。當(dāng)P01, P00依次顯示為低電平時(shí)，說明有物體出去，單片機(jī)將頻率計(jì)算周期內(nèi)的數(shù)減一并顯示頻率值。圖64單片機(jī)頻率檢測程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器程序，主要用于實(shí)現(xiàn)光控的計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)電路中選用二個(gè)端口實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，一個(gè)端口控制加計(jì)數(shù)，另一個(gè)端口控制減計(jì)數(shù)，從而能夠更完善的實(shí)現(xiàn)頻率檢測功能。在主程序的main()函數(shù)中，首先初始化單片機(jī)運(yùn)行所需的資源。由于本設(shè)計(jì)需要計(jì)時(shí)，所以單片機(jī)應(yīng)當(dāng)初始化定時(shí)計(jì)數(shù)器0。經(jīng)過規(guī)定計(jì)數(shù)周期后，產(chǎn)生一個(gè)溢出中斷。在中斷服務(wù)程序中計(jì)算當(dāng)前周期的頻率，顯示結(jié)果至數(shù)碼管，重置計(jì)數(shù)值并重置計(jì)數(shù)器。初始化變量后，即開始不斷掃描P10，P11。每當(dāng)電平變化后，既使一個(gè)全局變量加1或減1。程序框圖：圖7參考文獻(xiàn)1 汪波.AVR單片機(jī)的串口