基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)答辯PPT

1、基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)指導(dǎo)老師老師： 答辯答辯人人： 班級班級：通信：通信11-111-1論文概要 本設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)使用的是用 STC89C52系列單片機(jī)來作為我們的數(shù)字頻率計(jì)的核心，該設(shè)計(jì)的核心部分是由電平轉(zhuǎn)換電路模塊，以及分頻電路模塊，和LCD1602數(shù)字顯示器模塊共同組成，該設(shè)計(jì)具有操作比較簡便，讀取比較方便，物美價廉等眾多優(yōu)點(diǎn)。并且在我們的老百姓的普通生活中也有著較廣泛應(yīng)用，在當(dāng)今不斷推陳出新的電子產(chǎn)品設(shè)備市場當(dāng)中，也有著令人看好的前景。論文主體結(jié)構(gòu)1.設(shè)計(jì)要求及方案論證2.單元電路設(shè)計(jì)與分析3.軟件部分設(shè)計(jì)與分析4.系統(tǒng)總體仿真與測試5.結(jié)論與致謝設(shè)計(jì)要求及方案論證 1.

2、1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)STC89C52為核心模塊來控制系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)用了比較直觀的液晶1602顯示電路模塊，它能夠單獨(dú)的顯示時間信息。另外，我計(jì)劃使用C語言來進(jìn)行編程操作，使用C語言編程可保證系統(tǒng)的通用性和拓展性，并且它在很多環(huán)境中都有使用，方便進(jìn)行學(xué)習(xí)和編程。1.2 設(shè)計(jì)思路 測頻的原理概括為一句話，就是“在單位時間內(nèi)對被測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)”。常用的測頻方法主要有：直接測頻法和間接測頻法（即測周期法）。直接測頻法在低頻段的相對誤差較大，故常用于測量高頻信號；測周期法在高頻段的相對誤差較大，更適合測量低頻信號。由于本設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)，再加上頻率為周期的倒數(shù)，這使得頻率測量與周期測量可以互通

3、。1.3 電路設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)包括五大模塊，設(shè)計(jì)總框圖如下：1.4 電氣原理圖單元電路設(shè)計(jì)與分析2.1 控制電路模塊 本設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)是由深圳STC公司生產(chǎn)和制造的中國第一款的8位的單片機(jī)，STC89C52。我們可以按照它功能的不同可將其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)去分成8個不一樣的部分：CPU核心模塊，ROM存儲模塊，RAM存儲模塊，串行端口接口模塊，并行端口接口模塊，內(nèi)部中斷操作模塊和定時器、計(jì)數(shù)器操作模塊。本文力求達(dá)到設(shè)計(jì)簡潔的要求，所以我們選用的是它的DIP40這種大一點(diǎn)封裝，這種特殊封裝能夠使芯片直接插在電路板的IC插座之上，方便我們的開發(fā)與測試。STC89C52單片機(jī)它總共有4組IO端口，每一組

4、IO端口都可以用來進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的輸入與輸出的操作。電源引腳：40管腳是VCC和20管腳是GND。外接晶振管腳：19管腳是XTAL1，20管腳是XTAL2?？刂埔_端口：復(fù)位操作的管腳端口是9號引腳，當(dāng)在這個引腳端RESET上出現(xiàn)了比兩個周期還多的高電平的時候，單片機(jī)模塊自動開始初始化置零操作。地址鎖存管腳是30管腳。外部存儲器的選通操作用的是29號引腳。程序存儲內(nèi)外部的選擇是31管腳。可編程輸入/輸出引腳：STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O端口，分別位于P0、P1、P2、P3口，每一個端口都是有8位或者8根引腳的，它們一共加起來有32根引腳。2.2 波形變換與整形電路 如圖所示前級

5、三極管放大的輸入信號從74HC14芯片的1號引腳端輸入，74HC14型芯片是一種內(nèi)部具有6個施密特觸發(fā)器的芯片，本設(shè)計(jì)在剛剛選型時就已經(jīng)考慮到的要充分開發(fā)使用到這個芯片的大部分功能，本設(shè)計(jì)使用了當(dāng)中三個施密特觸發(fā)器。變換操作后的脈沖波信號從74HC14芯片的6號引腳端口輸出來。+5VP3.42.3 三極管放大電路 單片機(jī)的IO端口只會識別0、1變化的數(shù)字信號，只要輸入端輸入的待測脈沖波信號不能達(dá)到單片機(jī)的IO端口的限定值時，單片機(jī)就不會進(jìn)行判斷大小的操作，所以本設(shè)計(jì)需要對輸入單片機(jī)的脈沖波信號來進(jìn)行放大操作，讓它可以適合單片機(jī)工作電路限定要求，這里使用了利用三極管8050做的三極管放大電路來對

6、待測的輸入信號進(jìn)行放大處理。P1、P2為待測頻率輸入接口。該電路圖如圖所示。2.4 分頻電路 分頻電路模塊通常采用的是十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器如74HC290和74HC390等芯片，來實(shí)現(xiàn)10分頻計(jì)數(shù)模塊的分頻計(jì)數(shù)功能。在本設(shè)計(jì)中我所選擇使用的是74HC390芯片。它的內(nèi)部含有2個異步的計(jì)數(shù)器，每一個計(jì)數(shù)器內(nèi)部都含有一個異步清零端，只需要給它加上高電平就進(jìn)行置零操作。本設(shè)計(jì)需要模塊的是一百分頻的電路模塊，那么這種74HC390芯片內(nèi)部具有的兩個內(nèi)置計(jì)數(shù)器都要被用到，按設(shè)計(jì)需要將它們分別都設(shè)置為十分頻的計(jì)數(shù)器。分頻模塊中的電路圖連接如圖所示。P3.4P3.52.5 顯示電路 本設(shè)計(jì)的顯示模塊可以通過一塊L

7、CD屏幕來顯示出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和待測脈沖波的頻率值的，這就使得本設(shè)計(jì)在人機(jī)交互方面做的比較好，更為人性化的把待測脈沖信號的頻率顯示出來，讓使用者更加方便快捷的獲得數(shù)據(jù)。 這種LCD1602顯示器使用起來很簡便，它能顯示出十六列、兩行的數(shù)據(jù)，這種顯示器所采用的液晶面板可以自發(fā)光，所以使用范圍極廣，對光源要求極低可在夜間使用。另外，它的顯示模塊不單單能顯示數(shù)字和字母，也可以用它來顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常等等。 如圖所示是本設(shè)計(jì)的LCD1602液晶顯示模塊的連接電路。LCD1602液晶顯示模塊的控制端：RS、RW、EN端連接到單片機(jī)的P1.0,P1.1,P1.2端口上，數(shù)據(jù)段DB0DB7接到單片機(jī)

8、的所有PO端口上，而因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)的內(nèi)部沒有配置上拉電阻，所以本設(shè)計(jì)在處理輸入輸出信號的時候，還必須要連上一個上拉電阻P1才可以正常工作。軟件部分設(shè)計(jì)與分析本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件模塊部分大致有頻率測量模塊、中斷操作功能模塊和LCD1602顯示功能模塊所組成。具體來說軟件系統(tǒng)的其他細(xì)節(jié)模塊還有格式化歸零操作的軟件功能模塊、浮點(diǎn)運(yùn)算的軟件功能模塊、浮點(diǎn)運(yùn)算軟件功能模塊和液晶顯示器軟件功能模塊等各種功能模塊組成。系統(tǒng)整體仿真與測試4.1 電路整體仿真電路圖本設(shè)計(jì)通過調(diào)節(jié)仿真中VSM Signal Generator WAVEFORM按鈕能夠切換不同的波形模式，可以通過調(diào)整儀表盤來改變產(chǎn)生的頻率

9、可以輸入不同的頻率參數(shù)值以及幅度參數(shù)值。這些可以被用來測試整個系統(tǒng)的仿真。ALEXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2

10、.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1單片機(jī)234567891RP1RESPACK-8X1晶振C130pFC230pFC310uR1100D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016LP1.0P1.1P1.2P1.2P1.1P1.023%RV21kC41000uR23kR31k1Q18050R4300R568C51000u12U2:A74HC14CKA1CKB4MR2Q03Q15Q26Q37U3:A74HC390CKA15CKB12MR14Q0

11、13Q111Q210Q39U3:B74HC390AMFM+-4.2 具體仿真操作正弦波仿真方波仿真4.3 誤差分析 本設(shè)計(jì)所使用數(shù)字頻率計(jì)來對待測脈沖波進(jìn)行測量時，誤差的產(chǎn)生是在所難免的事情。但是所產(chǎn)生誤差的大小則會直接影響到本設(shè)計(jì)的實(shí)際測量效果，減少由于我們的設(shè)計(jì)缺陷所產(chǎn)生的誤差是儀器儀表設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。 計(jì)數(shù)操作的誤差、晶振信號頻率的誤差和待測信號噪聲誤差是我們所設(shè)計(jì)的這種數(shù)字頻率計(jì)可能會存在的三種主要誤差。結(jié)論與致謝 基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的頻率測量范圍是較大的，測量精度也十分高，小的頻率誤差都屬于可控范圍之內(nèi)，不會對測量產(chǎn)生太嚴(yán)重的影響。本設(shè)計(jì)采用STC89C52數(shù)字頻率計(jì)只需要進(jìn)行很小的一個改動