基于51單片機的數(shù)字頻率計設計論文

本應用系統(tǒng)設計的目的是通過在“單片機原理及應用”課堂上學習的知識，運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片器動態(tài)顯示6位數(shù)。測量范圍從1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，時基寬度為1us,10us,100us,1ms。用單片機實現(xiàn)自動測量功能。一個或幾個被測量信號周期中已知標準頻率信號的周下很?。欢到y(tǒng)的量化誤差小于1,所以由式T=NT。可知，頻率測量的誤差主要取決于N值的大小，N值越大，誤差越小，測量的精度越高。1.3基本設計原理所謂“頻率”,就是周期性信號在單位時間(1s)內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復變化次數(shù)N,則其頻率可表示為f=N/T。fx。時間基準信號發(fā)生器提供標準的時間脈沖信號，若其周期為1s,則門控電路的輸出信號持續(xù)時間亦準確地等于1s。閘門電路由標準秒信號進行控制，當秒結(jié)束時閘門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。由于計數(shù)器計得的脈沖數(shù)N是在1秒時間本頻率計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機AT89C51,由它完成對待測信號頻率的計數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有分頻器、顯示器等器件。可分為以下幾個模塊：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：顯示顯示時基電路倍頻鎖相放大整形被測信號單片機該系統(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，它提供下列標準特征：4K字節(jié)的程序存儲器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個引腳能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路。當對0端口寫入1時，可以作為高阻抗輸入端能接受或輸出4個TTL邏輯門電路。當對P1口寫1時，它們被內(nèi)部的上拉電阻部存在上拉電阻，所以當外部被拉低時會輸出一個低電流(Iπ)?！2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位沖能驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。當向P2口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉P2口在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如MOVX@拉電阻功能當輸出1時。當利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(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4個TTL邏輯門電路。當向P3口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉P3口同時具有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(定時器0)T1(定時器1)WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲器都選通)觸發(fā)器CD4013,分頻器CD4060,模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051,計數(shù)器74LS90等數(shù)字2.5時基信號產(chǎn)生電路：DRXLXHHLHHLHLHRC或晶振電路。CR為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計數(shù)器本電路采用32768HZ晶體震蕩器，利用CD4060芯片經(jīng)過14級分頻得到2HZ的信號(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工作溫度儲存溫度C2.2)電參數(shù)表名稱符號單位輸入高電平一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)動電壓V3)、時序特性表條件單位允許時間周期允許脈沖寬度，高電平允許上升和下降時間地址建立時間數(shù)據(jù)延遲時間數(shù)據(jù)建立時間數(shù)據(jù)保持時間地址保持時間4)、引腳和指令功能4.1)模塊引腳功能表符號名稱12電路電源3液晶驅(qū)動電壓保證VDD-VEE=4.505V電壓差4寄存器選擇信號5讀/寫信號H:讀L:寫6E片選信號下降沿觸發(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忙標志和地址計數(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地址的對應關(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)部復位電路進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