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基于单片机的简易频率计设计.doc
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基于单片机的简易频率计设计.doc
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基于单片机的简易频率计设计
一、课题任务
二、方案比较与选择
1、方案比较
方案一:本方案主要以数字器件为核心,主要分为时基电路,逻辑控制电路,
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 所示
图 1.方案一原理框图
方案二:本方案主要以单片机为核心,利用单片机的计数定时功能来实现频
率的计数并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。其原
理框图如 2 所示
逻
辑
控
制
电
路
译码显示器
锁存器
闸门电路
计数器
时基电路
放大整形电路
2
图 2. 方案二原理图
2、方案论证
方案一:本方案使用大量的数字器件,被测量信号经过放大整形电路变成
计数器所要求的脉冲信号,其频率与被测信号的频率相同。同时时基电路提供标
准时间基准信号,其高电平持续时间 1s,当 1s 信号来到时,闸门开通,被测脉
冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到 1s 信号结束闸门关闭,停止计数。若
在闸门时间 1s 内计数器计得的脉冲个数为 N,则被测信号频率 F(X)=N Hz。
逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲,使显示器上的数字稳定;二是
产生清零脉冲,使计数器每次测量从零开始计数。
方案二:本方案主要以单片机为核心,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,把被测正弦波或者三角波转换为方波,利
用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使
单片机自动调节测量的量程,并把测出的频率数据送到显示电路显示。
3、方案选择
三、系统设计原理
四、单片机简述
1. AT89S51 概述
该 AT89S51 是一个低功耗,高性能 CMOS8 位微控制器,可在 4K 字节的系
统内编程的闪存存储器。该设备是采用 Atmel 的高密度非易失性存储器技术和符
信
号
放
大
电
路
信
号
整
形
单 片
机
AT89
S51
电路
数 字
显 示
电路
3
合工业标准的 80C51 指令集合引脚。芯片上的 Flash 程序存储器重新编程的系统
或常规非易失性内存编程。通过结合通用 8 位中央处理器的系统内课编程闪存的
单芯片,AT89S51 是一个功能强大的微控制器,它提供了高度灵活的和具有成
本效益的解决办法,可在许多嵌入式控制中应用。
在 AT89S51 提供以下标准功能:4K 字节的 Flash 闪存,128 字节的 RAM,
32 个 I/O 线,看门狗定时器,两个数据指针,两个 16 位定时器/计数器,5 向量
两级中断结构,全双工串行端口,片上振荡器和时钟电路。此外,AT89S51 设
计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。
空闲模式停止的 CPU,同时允许 RAM,定时器/计数器,串行接口和中断系
统继续运作。在掉电模式保存 RAM 内容,可停止振荡器,停止所有其他芯片的
功能,直到下一个外部中断或硬件复位。
2.引脚功能说明
VCC:电源电压
GND:接地点
P0 口:P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口,也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时,每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻
抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低 8 位)
和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时,P0 口接指令
字节,而在程序效验时,要求外接上拉电阻。
P1 口:P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 的输出缓冲级可驱
动 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电
平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻把端口拉到高电
平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外
部信号拉低时会输出一个电流。
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