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

1、基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 答辯人： 班級(jí)：通信11-11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(lái)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(jiǎn)便，讀取比較方便，物美價(jià)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(chǎng)當(dāng)中，也有著令人看好的前景。2論文主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及方案論證單元電路設(shè)計(jì)與分析軟件部分設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)總體仿真與測(cè)試結(jié)論與致謝3設(shè)計(jì)要求及方案論證 1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)STC89C52

2、為核心模塊來(lái)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(shí)間信息。另外，我計(jì)劃使用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程操作，使用C語(yǔ)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。41.2 設(shè)計(jì)思路 測(cè)頻的原理概括為一句話，就是“在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)”。常用的測(cè)頻方法主要有：直接測(cè)頻法和間接測(cè)頻法（即測(cè)周期法）。直接測(cè)頻法在低頻段的相對(duì)誤差較大，故常用于測(cè)量高頻信號(hào)；測(cè)周期法在高頻段的相對(duì)誤差較大，更適合測(cè)量低頻信號(hào)。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(cè)量與周期測(cè)量可以互通。51.3 電路設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)包括五大模塊

3、，設(shè)計(jì)總框圖如下：61.4 電氣原理圖7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(guó)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(gè)不一樣的部分：CPU核心模塊，ROM存儲(chǔ)模塊，RAM存儲(chǔ)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(shí)器、計(jì)數(shù)器操作模塊。本文力求達(dá)到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)與測(cè)試。STC89C52單片機(jī)它總共有4組IO端口，每一組IO端口都可以用來(lái)進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的輸入與

4、輸出的操作。8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(hào)引腳，當(dāng)在這個(gè)引腳端RESET上出現(xiàn)了比兩個(gè)周期還多的高電平的時(shí)候，單片機(jī)模塊自動(dòng)開(kāi)始初始化置零操作。地址鎖存管腳是30管腳。外部存儲(chǔ)器的選通操作用的是29號(hào)引腳。程序存儲(chǔ)內(nèi)外部的選擇是31管腳?？删幊梯斎?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(gè)端口都是有8位或者8根引腳的，它們一共加起來(lái)有32根引腳。92.2 波形變換與整形電路 如圖所示前級(jí)三極管放大的輸入信號(hào)從74HC14

5、芯片的1號(hào)引腳端輸入，74HC14型芯片是一種內(nèi)部具有6個(gè)施密特觸發(fā)器的芯片，本設(shè)計(jì)在剛剛選型時(shí)就已經(jīng)考慮到的要充分開(kāi)發(fā)使用到這個(gè)芯片的大部分功能，本設(shè)計(jì)使用了當(dāng)中三個(gè)施密特觸發(fā)器。變換操作后的脈沖波信號(hào)從74HC14芯片的6號(hào)引腳端口輸出來(lái)。+5VP3.4102.3 三極管放大電路 單片機(jī)的IO端口只會(huì)識(shí)別0、1變化的數(shù)字信號(hào)，只要輸入端輸入的待測(cè)脈沖波信號(hào)不能達(dá)到單片機(jī)的IO端口的限定值時(shí)，單片機(jī)就不會(huì)進(jìn)行判斷大小的操作，所以本設(shè)計(jì)需要對(duì)輸入單片機(jī)的脈沖波信號(hào)來(lái)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(lái)對(duì)待測(cè)的輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理。P

6、1、P2為待測(cè)頻率輸入接口。該電路圖如圖所示。112.4 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(lái)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(gè)異步的計(jì)數(shù)器，每一個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部都含有一個(gè)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(gè)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。P3.4P3.5122.5 顯示電路 本設(shè)計(jì)的顯示模塊可以通過(guò)一塊LCD屏幕來(lái)顯示出系統(tǒng)的

7、運(yùn)行狀態(tài)和待測(cè)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(cè)脈沖信號(hào)的頻率顯示出來(lái)，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(lái)很簡(jiǎn)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(duì)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(lái)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常等等。13 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)的所有PO端口上，

8、而因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)的內(nèi)部沒(méi)有配置上拉電阻，所以本設(shè)計(jì)在處理輸入輸出信號(hào)的時(shí)候，還必須要連上一個(gè)上拉電阻P1才可以正常工作。14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(cè)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(lái)說(shuō)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。15系統(tǒng)整體仿真與測(cè)試4.1 電路整體仿真電路圖本設(shè)計(jì)通過(guò)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(guò)調(diào)整儀表盤(pán)來(lái)改變產(chǎn)生的頻率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(lái)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的仿真。164.2 具體仿真操作正弦波仿真17方波仿真184.3 誤差分析 本設(shè)計(jì)所使用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)對(duì)待測(cè)脈沖波進(jìn)行測(cè)量時(shí)