基于某LM331地电压频率转换系统设计

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1、实用文档目录0前言11总体方案设计22硬件电路设计22.1利用LM331实现电压频率转换电路设计22.1.1利用LM331实现电压/频率转换原理32.1.2理论值的计算43软件设计54调试分析54.1.1仿真数据记录64.1.2遇到的主要问题84.1.3原因分析及解决措施84.1.4利用单片机对频率进行计数并通过数码管显示85结论及进一步设想9参考文献9课设体会10附录1电路原理图11附录2程序清单12附录3元器件清单14文案大全实用文档基于LM331的V/F转换系统摘要：本文设计了一种基于LM331

2、的V/F转换系统，主要由两部分组成：电压频率转换部分及频率计数显示部分，主要使用了LM331芯片及AT89C52单片机。设计电压/频率变换电路，可以利用集成芯片LM331来实现。外部电压通过低通滤波输入芯片，在相应管脚接入充放电电路，在输出管脚便可输出合适的频率。LM331线性度较好，不需要运放便可以实现电压频率转换，而且变换精度高。关键词：电压频率转换；计数；LED数码管显示0前言1.LM331是一种非常理想的精密电压/频率转换器，可用于制作简洁、低成本的模数转换器，特长积分周期的数字积分器，线性频

3、率调制与解调及其其他各种功能电路。当作为压/频转换器使用时，其输出脉冲链的频率精确地与输入端施加的电压成比例变化，体现了压/频转换器的特有的优势，LM331可以达到很高的精度-温度稳定性。2.能达到的设计要求1）要求将输入电压转换成一定频率的振荡电路；2）当输入信号电压在0V——5V时，输出振荡的频率为10HZ——10KHZ；3）给定元件：LM331、运放、电阻、电容。3.通过查询图书馆资料及网络资料有两种方案可以进行比较。方案一：利用积分电路和单稳态电路组合够成电压/频率变换器。原理框图如图1所示：

4、电子开关积分器单稳态触发器恒流源图1原理框图方案二：利用芯片LM331设计电压/频率转换器，输入电压通过滤波之后直接输入芯片，在芯片外部接入由电容电阻所构成充放电电路，就能够组成电压频率转换电路，并且转换精度较高。文案大全实用文档1总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得利用集成芯片LM331设计电压/频率变换电路所用元件较少，电路相对简单，而且转换精度高，所以采用LM331设计电压/频率变换电路，该V/F转换器的设计，在总体上大致可分为以下2个部分组成：电压/频率转换部分，频率计数显示部分。系统

5、原理框图如图1所示。数码管单片机输出频率LM331低通滤波输入电压充放电路图2系统原理框图2硬件电路设计2.1利用LM331实现电压频率转换电路设计图3LM331芯片LM331内部由输入比较器、定时比较器、RS触发器、输出驱动、基准电路等组成。各引脚作用：脚1：脉冲电流输出端，内部相当于脉冲恒流源，脉冲宽度与内部单稳态电路相同。脚2：输出端脉冲电流幅度调节，Rs越小，输出电流越大。脚3：脉冲电压输出端，OC门结构，输出脉冲宽度及相位同单稳态，不用时可悬空或接地。脚4：接地。脚5：单稳态外接定时时间常数

6、RC。文案大全实用文档脚6：单稳态触发脉冲输入端，低于脚7电压触发有效，要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw。脚7：比较器基准电压，用于设置输入脉冲的有效触发电平高低。脚8：电源Vcc。LM331的特点:◆具有最大0.01%的线性度◆改进的电压/频率转换器应用性能◆双电源或单电源供电◆工作电压：5V◆数字脉冲输出端与所有5V的标准逻辑电路兼容◆出色的温度稳定性，温漂小于±50ppm/℃◆低功耗：15mW典型值（5V工作电压）◆动态范围宽，在100kHz的频率范围下，最小为100dB◆满量程频率

7、范围宽：1Hz∽100kHz◆低成本2.1.1利用LM331实现电压/频率转换原理：Ui8+5VVCCVCC123fo564图4LM331内部结构电路CtRs2RS触发器精密电流电流开关基准电路CL+-输入比较器-定时比较器QR2R输出驱动复零晶体管7如图2,当输入端(7管脚)Ui输入一正电压时，输入比较器输出高电平，然后R－S文案大全实用文档触发器置位1，输出高电平，输出驱动管导通，3管脚输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻Rt对电容Ct充电。当电容Ct两端充电电压大于Vcc的2/3时，

8、定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平,同时,复零晶体管导通，电容Ct通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容CL对电阻RL放电。当电容CL放电。电压u6等于输入电压Ui时，输入比较器再次输出高电平,使R－S触发器置位。如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Ui成正比，从而实现了电压－频率的线性变换。通过查询资料，发现其输入电压和输出频率的关系为：由式知电阻Rt、RL、Rs、和Ct直接