基于单片机的数字频率计设计答辩PPT

1、基于单片机的数字频率计设计 指导指导老师老师： 答辩答辩人人： 班级班级：通信：通信11-111-1论文概要 本设计的数字频率计使用的是用 STC89C52系列单片机来作为我们的数字频率计的核心，该设计的核心部分是由电平转换电路模块，以及分频电路模块，和LCD1602数字显示器模块共同组成，该设计具有操作比较简便，读取比较方便，物美价廉等众多优点。并且在我们的老百姓的普通生活中也有着较广泛应用，在当今不断推陈出新的电子产品设备市场当中，也有着令人看好的前景。论文主体结构1.设计要求及方案论证2.单元电路设计与分析3.软件部分设计与分析4.系统总体仿真与测试5.结论与致谢设计要求及方案论证 1.

2、1 设计内容 本设计采用单片机STC89C52为核心模块来控制系统的运行，应用了比较直观的液晶1602显示电路模块，它能够单独的显示时间信息。另外，我计划使用C语言来进行编程操作，使用C语言编程可保证系统的通用性和拓展性，并且它在很多环境中都有使用，方便进行学习和编程。1.2 设计思路 测频的原理概括为一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。常用的测频方法主要有：直接测频法和间接测频法（即测周期法）。直接测频法在低频段的相对误差较大，故常用于测量高频信号；测周期法在高频段的相对误差较大，更适合测量低频信号。由于本设计采用了单片机，再加上频率为周期的倒数，这使得频率测量与周期测量可以互通

3、。1.3 电路设计 数字频率计包括五大模块，设计总框图如下：1.4 电气原理图单元电路设计与分析2.1 控制电路模块 本设计所采用的单片机是由深圳STC公司生产和制造的中国第一款的8位的单片机，STC89C52。我们可以按照它功能的不同可将其内部的结构去分成8个不一样的部分：CPU核心模块，ROM存储模块，RAM存储模块，串行端口接口模块，并行端口接口模块，内部中断操作模块和定时器、计数器操作模块。本文力求达到设计简洁的要求，所以我们选用的是它的DIP40这种大一点封装，这种特殊封装能够使芯片直接插在电路板的IC插座之上，方便我们的开发与测试。STC89C52单片机它总共有4组IO端口，每一组

4、IO端口都可以用来进行8位数据的输入与输出的操作。电源引脚：40管脚是VCC和20管脚是GND。外接晶振管脚：19管脚是XTAL1，20管脚是XTAL2。控制引脚端口：复位操作的管脚端口是9号引脚，当在这个引脚端RESET上出现了比两个周期还多的高电平的时候，单片机模块自动开始初始化置零操作。地址锁存管脚是30管脚。外部存储器的选通操作用的是29号引脚。程序存储内外部的选择是31管脚。可编程输入/输出引脚：STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O端口，分别位于P0、P1、P2、P3口，每一个端口都是有8位或者8根引脚的，它们一共加起来有32根引脚。2.2 波形变换与整形电路 如图所示前级

5、三极管放大的输入信号从74HC14芯片的1号引脚端输入，74HC14型芯片是一种内部具有6个施密特触发器的芯片，本设计在刚刚选型时就已经考虑到的要充分开发使用到这个芯片的大部分功能，本设计使用了当中三个施密特触发器。变换操作后的脉冲波信号从74HC14芯片的6号引脚端口输出来。+5VP3.42.3 三极管放大电路 单片机的IO端口只会识别0、1变化的数字信号，只要输入端输入的待测脉冲波信号不能达到单片机的IO端口的限定值时，单片机就不会进行判断大小的操作，所以本设计需要对输入单片机的脉冲波信号来进行放大操作，让它可以适合单片机工作电路限定要求，这里使用了利用三极管8050做的三极管放大电路来对

6、待测的输入信号进行放大处理。P1、P2为待测频率输入接口。该电路图如图所示。2.4 分频电路 分频电路模块通常采用的是十进制的计数器如74HC290和74HC390等芯片，来实现10分频计数模块的分频计数功能。在本设计中我所选择使用的是74HC390芯片。它的内部含有2个异步的计数器，每一个计数器内部都含有一个异步清零端，只需要给它加上高电平就进行置零操作。本设计需要模块的是一百分频的电路模块，那么这种74HC390芯片内部具有的两个内置计数器都要被用到，按设计需要将它们分别都设置为十分频的计数器。分频模块中的电路图连接如图所示。P3.4P3.52.5 显示电路 本设计的显示模块可以通过一块L

7、CD屏幕来显示出系统的运行状态和待测脉冲波的频率值的，这就使得本设计在人机交互方面做的比较好，更为人性化的把待测脉冲信号的频率显示出来，让使用者更加方便快捷的获得数据。 这种LCD1602显示器使用起来很简便，它能显示出十六列、两行的数据，这种显示器所采用的液晶面板可以自发光，所以使用范围极广，对光源要求极低可在夜间使用。另外，它的显示模块不单单能显示数字和字母，也可以用它来显示系统的工作状态是否正常等等。 如图所示是本设计的LCD1602液晶显示模块的连接电路。LCD1602液晶显示模块的控制端：RS、RW、EN端连接到单片机的P1.0,P1.1,P1.2端口上，数据段DB0DB7接到单片机

8、的所有PO端口上，而因为STC89C52单片机的内部没有配置上拉电阻，所以本设计在处理输入输出信号的时候，还必须要连上一个上拉电阻P1才可以正常工作。软件部分设计与分析本设计的系统软件模块部分大致有频率测量模块、中断操作功能模块和LCD1602显示功能模块所组成。具体来说软件系统的其他细节模块还有格式化归零操作的软件功能模块、浮点运算的软件功能模块、浮点运算软件功能模块和液晶显示器软件功能模块等各种功能模块组成。系统整体仿真与测试4.1 电路整体仿真电路图本设计通过调节仿真中VSM Signal Generator WAVEFORM按钮能够切换不同的波形模式，可以通过调整仪表盘来改变产生的频率

9、可以输入不同的频率参数值以及幅度参数值。这些可以被用来测试整个系统的仿真。ALEXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2

10、.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1单片机234567891RP1RESPACK-8X1晶振C130pFC230pFC310uR1100D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016LP1.0P1.1P1.2P1.2P1.1P1.023%RV21kC41000uR23kR31k1Q18050R4300R568C51000u12U2:A74HC14CKA1CKB4MR2Q03Q15Q26Q37U3:A74HC390CKA15CKB12MR14Q0

11、13Q111Q210Q39U3:B74HC390AMFM+-4.2 具体仿真操作正弦波仿真方波仿真4.3 误差分析 本设计所使用数字频率计来对待测脉冲波进行测量时，误差的产生是在所难免的事情。但是所产生误差的大小则会直接影响到本设计的实际测量效果，减少由于我们的设计缺陷所产生的误差是仪器仪表设计的一项重要工作。 计数操作的误差、晶振信号频率的误差和待测信号噪声误差是我们所设计的这种数字频率计可能会存在的三种主要误差。结论与致谢 基于单片机的数字频率计的频率测量范围是较大的，测量精度也十分高，小的频率误差都属于可控范围之内，不会对测量产生太严重的影响。本设计采用STC89C52数字频率计只需要进行很小的一个改动