片機的通用電子計數(shù)器的設(shè)計（頁）

報告人：王昆鵬導(dǎo) 師：宋宗倫 副教授主要內(nèi)容?

方案設(shè)計?

硬件設(shè)計?

軟件設(shè)計?

誤差分析及擴展?

系統(tǒng)仿真方案設(shè)計方

器法

的進AT8的9C5數(shù)2，率為

行的十）

如

C 用率

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CD4言001 量

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量周，周期數(shù)

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理 頻的頻時個顯測

，測率，數(shù)示量

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這的單現(xiàn)時量子時終來測外為論

發(fā)

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分法機率內(nèi)率數(shù)述設(shè)示，電制了趨

主，

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頻

了硬件設(shè)計待測信號閘門電路分頻電路AT89C52顯示電路通用計數(shù)器由穩(wěn)壓電源電路、單片機AT89C52 、信號預(yù)處理電路、數(shù)據(jù)測量顯示電路組成，其中信號預(yù)處理電路包括選擇閘門電路和分頻電路。閘門電路采用數(shù)字芯片（CD4001

）實現(xiàn)對數(shù)字信號選擇控制。CD4001

是兩輸入端四或門，引腳如圖所示。在實際應(yīng)用中，僅僅用到一個或門，它的1腳接輸入時鐘信號，2腳接到單片機的P2.7，通過單片機控制2腳是高電平還是低電平。當2腳是低電平時，從CD4001

的3腳出來的信號就通過CD4001

的1腳傳送到3腳，然后進入下一個控制電路；當2腳是高電平時，無論時鐘信號是高電平，還是低電平，在CD4001

的3腳都沒有信號輸出。CPP2.7P1234001分頻電路采用數(shù)字芯片（CD4040）用于擴展單片機的頻率測量范圍，如圖所示。CD4040 是十二位二進制串行分頻/計數(shù)器，在這里接成級聯(lián)方式，組1=16777215GQ12Q0Q2Q8GQ7MR11Q1成一個十二位二進制分頻/計數(shù)器，653Q2Q3，分辨率將大大Q提4Q52

Q1Q64大計數(shù)頻率是12M

×1/24=0.5MHz13，Q3

即500KHz

。12

Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q1114040P Q7

10MR11CLK Q0 CLK Q010 9 9Q17 7

Q9Q2其分頻比為

，且其最大6

Q計10

數(shù)值為

–Q35

Q11高。而AT89C52單片機Q4的晶振為12MHz，最32

Q134

Q14Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q1113

Q1512

Q1614

Q1715

Q1814040單片機系統(tǒng)如圖所示，用于通用計數(shù)器的硬件控制的核心。AT89C52 內(nèi)部有3個16位可編程定時/計數(shù)器、1個具有可編程全雙工串行通信接口和8K

×8位片內(nèi)ROM程序存儲器。16

位定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)待測信號的頻率測量。8K

×8位片內(nèi)ROM程序存儲器用于存儲源程序。XTAL21819PSENALEEA293031RST9XTAL1 P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD43938373635P0.5/AD53433P0.6/AD6P0.7/AD732P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.712345678P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617P2.0/A8P2.1/A92122P2.2/A1023P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152425262728通用計數(shù)器測量顯示電路選用AT89C52U1AT89C52LCD液晶顯示LCD

工作原理就是利用液晶的物理特性：通電時排列變得有序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過?？梢燥@示兩行，每行16個字符，不能顯示漢字，內(nèi)置含128個字符集字庫，只有并行接口，無串行接口，如圖所示。穩(wěn)壓電源電路LCD 顯示電路和AT89C52

單片機系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的電源，如圖所示。變成直流電+5V 壓，經(jīng)C1D2DIODED3D4DIODEC11ufC21uf橋VI 式整VO流3DNG濾波后送入7805

芯片穩(wěn)壓成5V

直流電源，為2穩(wěn)壓電源電路由變壓器、整流電路、濾波電路、三端穩(wěn)壓器7805

穩(wěn)壓模塊四部分組成。電源用220V

市電經(jīng)變X1

壓器降壓成9V

交流電，然U17805D1后經(jīng)四個整流TR1

二極管（D1

—D4

）組成的1DIODETRAN-2P2S

DIODE系統(tǒng)初始化頻率測量周期測量中斷服務(wù)程序浮點數(shù)到十進制浮點數(shù)格式化二進制轉(zhuǎn)十進制開始測量數(shù)據(jù)顯示結(jié)束軟件設(shè)計f

=

1

/T程序開始首先對LCD液晶顯示器、定時器/計數(shù)器T1

進行初始化，且T1設(shè)置為定時器方式2，是為了1s定時的精確實現(xiàn)，提高定時精度，解決軟件反復(fù)裝初值所帶來的誤差，這一點很重要，最后從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀出測量數(shù)據(jù)，在完成數(shù)據(jù)處理后，由顯示電路顯示測量結(jié)果。誤差分析?

最大計數(shù)誤差主要是由于主門的開啟時刻與計數(shù)脈沖的時刻是不同步，導(dǎo)致同一信號在相同的主門開啟時間內(nèi)兩次測量所記錄的脈沖數(shù)不一樣?？梢圆捎迷龃笥嫈?shù)值，增大閘門時間，也可以讓它們在時間上完全同步等來減少誤差。?

標準頻率誤差標準頻率誤差主要是由于晶體振蕩器校準的頻率準確度和對校準該頻率準確度的保持能力兩項因素決定。所以使用前要對石英晶體振蕩器進行校準，盡量減少石英晶體振蕩器的關(guān)機次數(shù)等。擴展?

預(yù)處理電路部分在實際工作中，由于待測信號未知，它有可能是正弦波，有可能是三角波，也有可能是方波。方波信號單片機是可以測量的，所以要讓被測信號經(jīng)過放大整形為方波信號。對于脈沖的計數(shù)可充分利用單片機內(nèi)部的T0

和T1

，發(fā)揮單片機的強大的計數(shù)和編程功能。?

增加按鍵控制通過按鍵實現(xiàn)通用計數(shù)器的測頻率，周期，占空比，脈寬、累加計數(shù)等各項功能。kei軟l

件的調(diào)試Keil軟件是最流行的MCS-51

系列單片機的調(diào)試軟件。Keil軟件集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編語言和C

語言的程序設(shè)計，界面友好，易學易用，最后我們可以看到調(diào)試的結(jié)果，如圖所示。調(diào)試結(jié)果proteus軟件的仿真Proteus

軟件機及外圍器件理圖、代碼下載到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵根的工具。從制作原切換到PCB

設(shè)計，設(shè)計的原理圖繪制出仿真的原理總圖，然后進行仿真，如圖所示。XTAL218XTAL1PSENALEEA293031真正實現(xiàn)了從理論到產(chǎn)品開9

發(fā)RST19 39P0.0/AD0

38P0.2/AD2P0.1/AD1

37P0.3/AD336P0.4/AD4

3534P0.6/AD6P0.5/AD5

3312345678P3.0/RXD

10P3.1/TXD

11P3.2/INT0

12P3.3/INT1

13P3.4/T0

14P3.6/WRP3.7/RD1617P3.5/T1

15P2.7/A1528P2.0/A8

21P2.1/A9

22P2.2/A10

23P2.3/A112425P2.5/A13P2.4/A12

26P2.6/A14

27U1P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C521111

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32設(shè)計。首先10

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