课程设计（论文）-切光器光耦信号频率测量电路设计

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1、吉林大学仪器科学与电气工程学院切光器光耦信号频率测量电路设计学院：仪电学院姓名：黄超学号：23吉林大学仪器科学与电气工程学院目录一、系统设计要求1二、方案论证与选择2方案一基于VHDL语言的频率计的设计2方案二基于单片机的频率计的设计3三、基于单片机的液晶显示频率测量电路的设计53.1系统硬件电路的设计53.1.1信号转换处理电路53.1.2单片机的外围电路63.1.3液晶显示模块160273.1.4硬件电路原理图83.2系统软件部分10四、扩展部分的系统设计124.1、扩展内容及其作用124.2、设计方案124.3、硬件部分设计124.4、软件部分144.4.1主模块电路的工作

2、流程144.4.2电机转速调节模块流程15五、结论16参考文献16程序清单1723吉林大学仪器科学与电气工程学院一、系统设计要求1、测量通过光耦测得的切光器斩波信号的频率，并通过LCD显示。通过LCD显示频率的中心值及最大、最小值。2、在基础要求得以完善的情况下，扩展系统的综合性能：增加可以调节控制电机转速的部分，是电机可以由按键选择几项档位；使系统分为测量和控制两个模块，有按键选择，使系统可以在两个模块下选择工作状态，从而使系统完善化。23吉林大学仪器科学与电气工程学院二、方案论证与选择方案一基于VHDL语言的频率计的设计设计的基于VHDL语言频率计的系统原理框图系统原理框图如

3、2.1所示。小数点闸门信号待测信号启停信号译码显示电路计数器开关控制标准信号发生器时钟量程选择锁存器使能1K输出使能锁存信号计数控制器分频器分频器闸门信号100Hz或10Hz2.1设计的基于VHDL语言频率计的系统原理框图各模块说明如下：(1)标准信号发生器,开关控制电路。标准信号发生器产生1kHz基准信号。开关控制电路对键盘输入的启停信号进行处理（2）分频器当收到使能信号,分频器启动,将标准1kHz信号经3次10分频,得到100Hz,10Hz,1Hz信号。1kHz,100Hz,10Hz信号作为计数器闸门信号来控制计数,以实现不同量程。23吉林大学仪器科学与电气工程学院（3）计数

4、控制器计数控制模块将输入的分频信号处理,产生计数闸门信号、计数清零信号和锁存信号。（4）计数器采用3个十进制计数器级联作为计数模块。闸门信号与待测信号相与作为计数输入。计数结果直接输出给锁存器。（5）锁存器每当锁存使能信号来临,锁存器便将锁存结果读入、锁存。锁存器还完成量程选择功能。锁存器还根据当前量程,选择合适的小数点位置输出。（6）译码显示电路由于小数点由锁存器输出,故在此仅考虑数码管的7段驱动，7段译码器将计数值译成相应的7段数码驱动值。方案二基于单片机的频率计的设计设计的基于单片机频率计的原理框图如图2.2所示。液晶显示模块1602AT89C51单片机复位电路时钟电路被测

5、信号图2.2设计的基于单片机频率计的原理框图复位电路采用上电复位方式，每次单片机上电工作时使单片机处于复位状态，即初始状态，为测量频率作好准备。时钟电路中片内高增益反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接作为反馈元件的晶振（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器向内部时钟电路提供振荡时钟，由此向单片机提供振荡脉冲。单片机计的脉冲数值经过转换送到液晶显示模块1602，从而显示被测信号的频率，测量结果用十进制表示，很直接。23吉林大学仪器科学与电气工程学院定时计数的方法（1）中断方式AT89C51单片机内部具有2个16位的定时器/计数器，并可以在定时或计数溢出时产生中断。

6、将被测信号通过P3.5口送入单片机，将T0设置为定时方式，每50ms产生一次中断，产生20次中断所用时间正好为1S，将T1设置为计数方式，T1的初值设置为0。（2）查询方式查询方式每遇到一次脉冲就需要查询一次，较为繁琐，工作量大，揉一出现漏查等问题，因此该方法不合适。综上所述：运用AT89C51单片机采用中断方式定时计数的方案。23吉林大学仪器科学与电气工程学院三、基于单片机的液晶显示频率测量电路的设计3.1系统硬件电路的设计3.1.1信号转换处理电路1、基本原理光电开关可以由一个光电发射管和一个接收管组成。当发射管和接收管之间无物体遮挡时，接收管由光电流产生，输出低电平电压。当

7、发射管和接收管之间有物体遮挡时，接收管截止，输出高电平电压。可以利用光电开关的这种特性来进行零件计数。2、按传电路板感器实验指导书搭建好电路，可参考接线图3.1。图3.1原理图3、观察输出的电压值是否为低，然后用一纸片遮挡在发射管和接收管之间，观察输出的电压值是否为高；加上直流电机套件，使小飞轮遮挡在发射管和接收管之间。用手轻轻旋转飞轮，观察输出的电压，当飞轮上面的小孔通过光电开关时，输出低电压，小孔转过去后输出高电压，如果电压不是这样变化的，调节光电开关同飞轮的相对位置。23吉