基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)論文

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)，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。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)的周下很??；而系統(tǒng)的量化誤差小于1,所以由式T=NT?？芍?，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。1.3基本設(shè)計(jì)原理所謂“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。fx。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)得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間本頻率計(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?？煞譃橐韵聨讉€(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：顯示顯示時(shí)基電路倍頻鎖相放大整形被測(cè)信號(hào)單片機(jī)該系統(tǒng)工作的總原理圖如圖3所示：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)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(Iπ)?！2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位沖能驅(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@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@·P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/0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P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如端口引腳第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INTO(外部中斷0)INT1(外部中斷1)TO(定時(shí)器0)T1(定時(shí)器1)WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通)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2.5時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路：DRXLXHHLHHLHLHRC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)器本電路采用32768HZ晶體震蕩器，利用CD4060芯片經(jīng)過14級(jí)分頻得到2HZ的信號(hào)(32768/2?),在經(jīng)過CD4013雙D觸發(fā)器經(jīng)過二分頻得到0.5HZ的方9 Q132foM8_2.1)極限參數(shù)表名稱單位電路電源VV輸入電壓V靜電電壓—V工作溫度儲(chǔ)存溫度C2.2)電參數(shù)表名稱符號(hào)單位輸入高電平一V輸入低電平V輸出高電平V輸出低電平V工作電流VDD=5.0V液晶驅(qū)動(dòng)電壓V3)、時(shí)序特性表?xiàng)l件單位允許時(shí)間周期允許脈沖寬度，高電平允許上升和下降時(shí)間地址建立時(shí)間數(shù)據(jù)延遲時(shí)間數(shù)據(jù)建立時(shí)間數(shù)據(jù)保持時(shí)間地址保持時(shí)間4)、引腳和指令功能4.1)模塊引腳功能表符號(hào)名稱12電路電源3液晶驅(qū)動(dòng)電壓保證VDD-VEE=4.505V電壓差4寄存器選擇信號(hào)5讀/寫信號(hào)H:讀L:寫6E片選信號(hào)下降沿觸發(fā)，鎖存數(shù)據(jù)7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)傳輸00指令寄存器(IR)寫入01忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器(DR)寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出4.3)指令功能5)、顯示位與DDRAM地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系地址(HEX)6)、初始化方法用戶所編的顯示程序，開始必須進(jìn)行初始化，否則模塊無法正常顯示，下面介紹兩種初始化方法；6.1利用內(nèi)部復(fù)位電路進(jìn)行初始化下面指令是在初始化過程中執(zhí)行的。DL=1:8Bit接口數(shù)據(jù)；N=0:1行顯示；F=0:5×7dot