单片机课程设计-数字频率计设计

《单片机课程设计-数字频率计设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、目录1.引言12．设计任务和要求13.总体方案设计13.1设计思路13.2原理框图24.设计，原理分析34.2计数电路44.3锁存电路64.5时钟电路及波形设计95制作和调试126 电路设计的优缺点分析147经验总结15我的心得体会16171.引言课程设计是一个重要的教学环节，它与实验、生产实习、毕业设计构成实践性教学体系。由此规定了课程设计的三个性质：一是教学性，学生在教师指导下针对某一门课程学习工程设计；二是实践性，课程设计包括电路设计、印刷板设计、电路的组装和调试等实践内容；三是群众性或主动性，课程设计以学生为主体，要求人人

2、动手，教师只起引导作用，主要任务由学生独立完成，学生的主观能动性对课程设计的完成起决定性作用。学生较强的动手能力就是依靠实践性教学体系来培养的。2．设计任务和要求   各种电机在工业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。同时电路能扩展其应用功能，具有测量频率的功能，因此对电路提出以下基本要求：1．对电机转速进行测量，并数字显示，采样单位为每秒几转。2．电机转速一般每秒不超过100转，采用2位十进制已经足够（既2个数码管），但是考虑到此电路有其他用途，所以仍采用四位数码

3、管，最大可以计数4位十进制，同时可以升级为频率计使用。3．转速测量误差每秒不超过一圈，内部时钟稳定度每天不超一秒。4．电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。3.总体方案设计3.1设计思路（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈既光电管导通一次，利用此信号做为脉冲计数所需。（217）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存电路，在计数

4、器进行计数的过程中对上一次的数据进行锁存显示，这样做不仅解决了数码显示的逻辑混乱，而且避免了数码显示的闪烁问题。（3）对于脉冲记数，有测周和测频的方式。测周电路的测量精度主要受电路系统的脉冲产生电路的影响，对于低频率信号，其精度较高。测频电路其对于正负一的信号差比较敏感，对于低频率信号的测量误差较大，但是本电路仍然采用测频方式，原因是本电路对于马达电机转速精度要求较低，本电路还有升级为频率计使用，而测频方式对高频的精度还是很高的。（4）显示电路采用静态显示方法，由于静态显示易于制作和调试，原理也较简单，所需元易于购买。（5）电路时

5、钟是整个电路的关键，他是整个电路有效工作的核心，负责电路的锁存和清零。其基本思路是：产生频率一秒是时钟，当秒时钟到来时，既上升沿到来时，对锁存电路进行锁存，锁存以后才能对计数器进行清零，锁存和清零间隔要充分小，否则就影响电路的计数准确度。鉴于此，对锁存集成必须采用边沿触发形式的集成，并且计数器应该与锁存同步工作，既都在秒时钟的上升沿触发工作。另外大多的译码器都带有锁存功能，但是他的锁存方式基本上都是电平触发，若设计成电平触发的话，势必会增加电路的复杂度，还不如直接采用边沿琐存的单集成，所以不使用译码器中的锁存电路。时钟实现方法很多

6、，本电路采用晶振电路，已求得高精度的时钟需求。3.2原理框图  17　图3-1系统框图4.设计，原理分析   4.1信号拾取与整形图4-1信号拾取基本原理图电路核心由一个光电开关管组成，平时电机转轮静止，发光二极管所发出的光被轮子挡住，所以接收管处于截止状态，1端为高电平。当电机转动一圈，会使接收管导通一次，1端输出一个低电平，1端波形在实际电机工作状态中，会受到各方面的干扰，波形会存在许多杂波成分，需要对波形进行处理，处理成符合记计数器所需要的矩型波。波形处理电路有一个施密特触发器组成，如上图。当输入电压逐步升高时，致使VI>施

7、密特上VT+，内部触发器发生翻转。当VI逐步下降时，致使VIVT-。所以只要VIVT+17电路就稳定在高电平，这样就有效的防止了杂波的干扰，并使输出得到矩形脉冲，符合了下级计数的需求。典型的施密特其工作波形如下：图4-2典型的施密特其工作波形本施密特触发器选用40106，管脚如下，可以看出内部含有六路同样的施密特触发器，我们只使用其中一组，图4-3　本施密特触发器选用40106管脚 4.2计数电路本电路采用四个同步计数器接成串行工作方式，查数字电路产品资料

8、后，准备采用CD4518，管脚如下图，该IC是一种同步加数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别是⑴~⑺和⑼~⒂。该计数器是单路系列脉冲输入（1或2脚；9或10脚），4路BCD码输出（3~6脚；11~14脚）。其工作波形如下