低频信号频率计综合课设

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1、沈阳航空航天大学综合课程设计一、概述在电子技术中，频率是最基本的参数之一，频率检测是电子测量领域最基本的测量之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都十分密切的关系。随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，因此频率计的设计与实现具有重要的意义。本设计主要是由信号输入模块和单片机模块及显示电路模块组成，基于学过的单片机技术和C语言，设计的一种数字式频率计数器，以AT89C51单片机为核心，通过单片机内部定时/计数器的门控时间实现对输入信号频率100HZ到20KHZ的测量，然后驱动三位LED数码管显示被测的频率。二、方案论证方案一：本方案主要以单片机为核心

2、，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法把测出的数据送到数字显示电路显示。其原理框图如图1所示：输入信号单片机AT89C51驱动电路数字显示电路图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，逻辑控制电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路六大部分。其原理框图如图2所示：11沈阳航空航天大学综合课程设计被测输入信号逻辑控制电路时基电路闸门电路计数器锁存器译码显示器图2方案二原理框图方案一：本方案主要以单片机为核心，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测量输入信号的频率，

3、并把测出的频率数据送到显示电路显示。方案二：本方案使用大量的数字器件，被测信号作为输入信号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Fx=NHz。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲，是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。比较以上两种方案可以知道，方案一的核心是单片机，使用的元器件少，原理电路简单，调试简单，易于实现。与方案一相比较方案二则使用了大量的数字元器件，

4、原理电路复杂，硬件调试麻烦，而且价格相对较高。基于上述比较，所以选择了方案一。一、电路设计基于AT89C51单片机简易频率计的电路主要由复位电路、晶振电路、单片机控制电路、数字显示电路、等几部分组成。1、单片机AT89C51主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V11沈阳航空航天大学综合课程设计电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚

5、）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。本设计数据输出主要是采用P0口数据输出。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，每位能吸收电流的，方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，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

6、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口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复位，在访问期间激活内部上拉电阻。AT89C51引脚图见图3所示。图3AT89C51引脚图2、复位电路及时钟电路11沈阳航空航天大学综合课程设计有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位，所以本次设计选用手动复位。手动复位电路如图4所示。图4复位电路图高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但是对系统要求较高，而且

7、功耗大，运行环境苛刻。考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理，所以选取合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处，本次设计选取12M无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚。并联2个30pF陶瓷电容帮助起振。晶振电路图如图5所示。图5复位电路图2、数字显示电路数字显示电路由频率值显示电路和档位指示电路组成。频率值显示电路采用四位共阴极数码管动态显示频率计被测数值，如图6所示。11沈阳航空航天大学综合课程设计图6频率值显示电路档位指示电路用一个LED灯表示，当测得信号频率小于1KHZ时灯灭，此时表示单位为