2022年基于单片机数字频率计的设计课程设计.docx
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1、精品学习资源四川高校锦城学院本科生课程设计题目基于单片机数字频率计地设计系别机械工程系专业机械电子工程同学姓名张何学号120930146年级12 级指导老师黄晖2021 年 7 月 7 日基于单片机地数字频率计地设计专业:机械电子工程欢迎下载精品学习资源同学姓名:张何 指导老师:黄晖摘 要本方案主要以单片机为核心,主要分为时基电路,规律掌握电路,放大整形电路,闸门电路,计数电路,锁存电路,译码显示电路七大部分,设计以单片机为核心,被测信号先进入信号放大电路进行放大,再被送到波形整形电路整形,把被测地正弦波或者三角波整形为方波 .利用单片机地计数器和定时器地功能对被测信号进行计数 .编写相应地程
2、序可以使单片机自动调剂测量地量程,并把测出地频率数据送到显示电路显示 .本设计以 89C51 单片机为核心,应用单片机地算术运算和掌握功能并采纳 LED 数码显示管将所测频率显示出来 .系统简洁牢靠、操作简易,能基本满意一般情形下地需要 .既保证了系统地测频精度,又使系统具有较好地实时性 .本频率计设计简洁,便于携带,扩展才能强,适用范畴广 .关键词 单片机 运算 频率计 LED 数码管欢迎下载精品学习资源AbstractThe program mainly microcontroller as the core, are divided into time-base circuit, the
3、 logic control circuit, amplifier shaping circuit, the gate circuit, the counting circuit, latch circuit, decoding circuit most of the seven shows, design a microcontroller as the core, the measured signal the first amplifier to amplify the incoming signal, and then was sent to the waveform shaping
4、circuit surgery, the measured sine wave or triangle wave shaping as a square wave. Counter and timer microchip features of the signal count. Write the corresponding program can automatically adjust the measurement range of SCM, and the frequency of the measured data to the display circuit displays.T
5、he design of the 89C51 microcontroller core, microcontroller applications and control functions and arithmetic operations with LED digital display tube to the measured frequency is displayed. System is simple, reliable, easy to operate and can basically meet the general needs.Both to ensure the accu
6、racy of the system frequency measurement, but also the system has good real-time. The frequency meter design is simple and easy to carry, expansion capability, wide application.Key words : microcontroller operation frequency meter LED digital tube朗读显示对应地拉丁字符地拼音字典 - HYPERLINK本方案主要以单片机为核心,主要分为时基电路,规律掌
7、握电路,放大整形电路,闸门电路,计数电路,锁存电路,译码显示电路七大部分,设计以单片机为核心,被测信号先进入信号放大电路进行放大,再被送到波形整形电路整形,把被测地正弦波或者三角波整形为方波.利用单片机地计数器和定时器地功能对被测信号进行计数.编写相应地程序可以使单片机自动调剂测量地量 程,并把测出地频率数据送到显示电路显示.%20%20 本设计以 89C51 单片机为核心,应用单片机地算术运算和掌握功能并采纳LED 数码显示管将所测频率显示出来.系统简洁可 靠、操作简易,能基本满意一般情形下地需要.既保证了系统地测频精度,又使系统具有较 好地实时性 .本频率计设计简洁,便于携带,扩展才能强,
8、适用范畴广.%20%20%20%20%5b 关键词 %5d 单片机,运算,频率计,LED 数码管%20%20&langpair=zh|en查看字典具体内容欢迎下载精品学习资源目录导 论01. 课题背景02. 数字频率计设计地任务与要求01 数字频率计总体方案设计01.1 方案比较01.2 方案挑选12 数字频率计地硬件系统设计42.1 数字频率计地硬件系统框架42.2 数字频率计地主机电路设计32.3 数字频率计地信号输入电路设计72.4 数字频率计显示电路地设计72.5 数字频率计地计数电路地设计92.6 数字频率计电源模块地设计113 数字频率计软件系统设计123.1 软件设计规划123.
9、1.1 信号处理133.1.2 中断掌握123.1.3 定时器 /计数器133.1.4 定时工作方式0.143.2 程序流程图设计153.2.1 主程序流程153.2.2 中断流程16参考文献19致 谢18欢迎下载精品学习资源导 论1. 课题背景在电子技术中,频率是最基本地参数之一,并且与很多电参量地测量方案、测量结果都有非常亲密地关系,因此频率地测量就显得更为重要.频率计地基本原理是用一个频率稳固度高地频率源作为基准时钟,对比测量其他信号地频率 .通常情形下运算每秒内待测信号地脉冲个数,此时我们称闸门时间为1 秒.闸门时间也可以大于或小于一秒.闸门时间越长,得到地频率值就越精确,但闸门时间越
10、长就每测一次频率地间隔就越长 .闸门时间越短,测地频率值刷新就越快,但测得地频率精度就受影响.数字频率计是用数字显示被测信号频率地仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期 性变化地信号 .如配以适当地传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动地频率, 转速,声音地频率以及产品地计件等等.2. 数字频率计设计地任务与要求单片机掌握地数字频率计1. 测频范畴: 10Hz10KHz. 为保证测量精度分三个频段10Hz100Hz ,100Hz1KHz ,1KHz10KHz ,有超量程指示 .2. 输入波形:函数信号发生器输出方波,矩形波,幅度为5V ,能产生所需频率地脉冲信号 .3. 测量误差:
11、 1.1 数字频率计总体方案设计1.1 方案比较方案一:本方案主要以单片机为核心,利用单片机地计数定时功能来实现频率地计数欢迎下载精品学习资源并且利用单片机地动态扫描法把测出地数据送到数字显示电路显示.其原理框图如图1-1 所示:信号信单 片 机数 字放号AT89c51显 示大整电路电路电路形图 1-1 方案一原理框图方案二:本方案主要以数字器件为核心,主要分为时基电路,规律掌握电路,放大整形电路,闸门电路,计数电路,锁存电路,译码显示电路七大部分.其原理框图如图1-2 所示:译码显示器逻锁存器辑控计数器制电闸门电路路时基电路放大整形电路图 1-2 方案二原理框图1.2 方案挑选比较以上两种方
12、案可以知道,方案一地核心是单片机,使用地元器件少,原理电路简洁,调试简洁只要转变程序地设定值就可以实现不同频率范畴地测试能自动挑选测试地量程 .与方案一相比较方案二就使用了大量地数字元器件,原理电路复杂,硬件调试麻烦.如要测量高频地信号仍需要加上分频电路,价格相对高了点.基于上述比较,所以挑选了方案 一.欢迎下载精品学习资源2 数字频率计地硬件系统设计2.1 数字频率计地硬件系统框架数字频率计是一个将被测频率显示出来地计数装置,它主要由单片机89C51 掌握、7407、LED 显示器、电源等组成.该系统地功能是将信号输入P3.4 口,通过单片机程序掌握,对LED 显示器进行段控和位控,实现动态
13、显示.数字频率计是运算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不行缺少地测量仪器.在进行有关电子技术地设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量快速,精确度高,显示直观,会被常常使用到.图 2-1为数字频率计方案框图.欢迎下载精品学习资源信号处理输入AT89C51单片机7407 缓冲器7407缓冲器LED 数码显示欢迎下载精品学习资源图 2-1 数字频率计方框图2.2 数字频率计地主机电路设计ATC89C51 可以完成 ISP 在线编程功能, ATC89C51内部有 EEPRO,M可以在程序中修改,断电不丢失 . 仍增加了两级中断优先级, STC推出地系列 51 单片机芯片是全面兼容其它
14、 51 单片机地,而且 51 单片机是主流大军 .189C51芯片介绍很多由关硬件设计中都使用到单片机 89C51,其功能 7 比以往地单片机强大地多.89C51 引脚图如图 2-2 所示.欢迎下载精品学习资源图 2-2 89C51 引脚图芯片引脚功能:主电源引脚 Vcc 和 Vss.Vcc( 40 脚):接 5V 电压;.Vss( 20 脚):接地 . 89C51晶振接法如图 2-3.图 2-3 89C51 晶振接法图选用 6MHz频率地晶体,答应输入地脉冲频率为250kHz.电容地大小范畴为20pF40pF,本设计选用 30pF 电容.2单片机复位状态单片机地复位都是靠外部电路实现地,在时
15、钟电路工作后,只要在单片机 地 RST引脚上显现 24 个时钟震荡脉冲( 2 个机器周期)以上地高电平,单片机便实现初始化状态复位 . 为了保证应用系统牢靠地复位,在设计复位电路时,通常使 RST引脚保持 10ms以上地高电平 . 只要保持高电平,就 MCS-51单片机就循环复位;当 RST从高电平变为低电平以后, MCS-51单片机从 0000H 地址开头执行程序. 在复位有效期间, ALE、 引脚输出高电平 .89C51上电复位电路图 .图 2-4 89C51 上电复位电路图欢迎下载精品学习资源单片机复位状态表 .0000BXXXXB表 2-5单片机复位状态表专用寄存器复位状态器专用寄存复
16、位状态PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFHSCON00HIPXXX0SBUFXXXX0000BXXXXB0XX00XXXIEPCON注: XXX不定复位后, P0 口P3 口输出高电平,且使这些准双向口皆处于输入状态,并且将 07H 写入栈指针 SP(即设定堆栈底为 07H),同时,将程序计数器 PC和其余地特别功能寄存器清为0(不定位置除外) . 但复位不影响单片机内部地RAM状态2.3 数字频率计地信号输入电路设计7414 是六反相施密特触发器集成电路,其基本作用
17、就是反相器,一般用于欢迎下载精品学习资源信号输入电路,用施密特触发器对输入信号进行波形整形. 其功能作用如图 2-3所示.图 2-3 输入- 输出波形图本设计为满意设计要求,被测信号是要进行波形地变换. 由第一级地零偏置放大器把正弦波样地正负交替波形变换成单向脉冲,再经过7414 将放大器产生地单向脉冲变换成与 TTL/CMOS电平相兼容地方波 . 这样处理以后信号变成方波信号,以便后续地电路进行计数 .欢迎下载精品学习资源2.4 数字频率计显示电路地设计在单片机系统中,常用地显示器有:发光二极管显示器,简称LED;液晶显示器,简称LCD;荧光管显示器 . 而发光二极管显示又分为固定段显示和可
18、以拼装地大型字段显示,此外仍有共阳极和共阴极之分等.LED段显示器结构与原理LED显示器是由发光二极管显示字段组成地显示块,有7 段和“ M”字段之分. 这种显示块有共阳极和共阴极两种. 此外,显示块中仍有一个圆点型发光二极管(在图中以 dP 表示)用于显示小数点 . 通过发光二极管亮、暗地不同组, 可以显示多中数字、字母以及其他符号.LED显示块中地发光二极管共有两种连接方法:(1) 共阳极接法发光二极管地阳极连在一起构成公共阳极. 使用时公共阳极接 5V,这样, 阴极端输入低电平地段地发光二极管被点亮,相应地段被显示;而输入高电平地段就不点亮 .(2) 共阴极接法发光二极管地阴极连在一起构
19、成公共阴极. 使用时公共阴极接地,这样,阳极端输入高电平地段地发光二极管被点亮,相应地段被显示;而输入低电平地段就不点亮 .数码管引脚如图 2-4.欢迎下载精品学习资源图 2-4 数码管引脚图共阴和共阳结构地 LED显示器各笔划段名和支配位置是相同地 . 当二极管导通时,相应地笔划段发亮,由发亮地笔划段组合而显示地各种字符.8个笔划段dP、g、f 、e、d、c、b、a 对应于一个字节( 8 位)地 D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0,于是用 8 位二进制码就可以表示欲显示字符地字形代码. 例如,对于共阴 LED显示器,当公共阴极接地(为零电平),而阳极dP、g、f 、e、d、c、b
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