基于單片機的數字頻率計的設計與實現-資料下載頁

【導讀】技研究和實際應用中的作用日益重要，而且需要測頻的范圍也越來越寬。較大，運行速度慢，而且測量范圍低，精度低。因此，隨著對頻率測量的要求。的提高，傳統的測頻的方法在實際應用中已不能滿足要求。一種新的測頻的方法。隨著單片機技術的發展和成熟，用單片機來做為一個電。路系統的控制電路逐漸顯示出其無與倫比的優越性。本文設計的是一個簡易數字頻率計，被測信號可以是正弦波、三角。首先，我們把待測信號經過放大整形；然后把信號送入單片機的定。本文從頻率計的原理出發，介紹了基于單片機的數字頻率計的設計方案，選擇了實現系統得各種電路元器件，并對硬件電路進行了仿真。

　　

【正文】 示器的點亮時間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感。 綜合以上內容，我們在這次設計中采 用 LED 數碼管，采用單片機靜態顯示計數來顯示。采用一個 74LS138 譯碼器來控制各個數碼管，采用一個 74LS245來做上拉電路，使數碼顯示管有足夠的電壓進行顯示。 顯示電路圖 顯示電路由數碼管和 74LS138 組成，數碼管已經介紹過了，所以不再多加闡述，現在介紹顯示電路組成的另一重要電路： 74LS138。在本次設計中，由74LS138 連接數碼管的接地端，由此來控制數碼管的亮和滅。其功能表如表 35所示 [13]。 表 35 74LS138 功能表 G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 ~ 1 ~ ~ ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ~ ~ ~ ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 由功能表可以看出， 74LS138 譯碼器有三個地址輸入端 A、 B、 C 和八個譯碼輸出端 Y0~Y7，當輸入為 000 時， Y0 輸出端為 0，其他輸出端都為 1；同理可推出其他輸出狀態，即只有輸出變量下標對應的二進制代碼與輸入代碼相等的輸出端為 0，其他的輸出端都為 1。另外，該譯碼器還有三個使能端： G/G2A、 /G2B，只有當 G1= /G2A=0、 /G2B=0 同時滿足，才能譯碼。三個條件中任何一個不滿足就禁止譯碼。其中譯碼選通端 /G2B 也被稱作數據輸入端，主要指它用于數據分配時所起的作用。設置多個使能端使得該譯碼器能被靈 活組成各種電路。 由于單片機輸出的顯示數據電壓不夠高，無法直接送到數碼管上直接顯示，因此需要用一個上拉電路來提高輸出數據的電壓值，以便送到數碼管顯示。在本次設計中我們選用 DM74LS245N。其電路圖如圖 311 所示。 圖 311 顯示上拉電路圖 本章小結 本章主要介紹了本次設計的硬件系統。用結構方框圖的方式把整個硬件模式分為 5 大模塊， 并且 詳細的介紹了各個模塊工作原理及作用 。本章是本次設計的主要部分也是頻率計的硬件骨架部分，硬件框架設計的好壞直接影響到了總體設計的簡便與繁瑣。它可以說是頻率計的主導，也是 接下來軟件部分的編輯方向，所以硬件設計是非常重要的。 第 4章 系統軟件設計 軟件流程圖 根據上一節所敘述的電路設計的基本思路，我們可畫出系統流程圖如圖 41所示。 圖 41 系統流程圖 測頻軟件實 現原理 測頻軟件的實現是基于電路系統來進行設計的 [14]。本次設計采用的是脈沖定時測頻法，所以在軟件實現上基本遵照系統的設計原理，進行測頻。本次軟件設計語言采用匯編語言，在電腦上編譯通過后即可下載到電路上的實際電路中，即可實現頻率的測量。 數碼轉換 開始 次數加 1 調整檔 位，重新設置計時 返回主程序 判斷是否有信號 判斷是 否 定時到 1s 判斷是否適合顯示 返回 否 否 是 是 是 是否第一 次 檔位是否合適適 否 否 是 是 否 軟件設計的基本思路是： 1． 把要用到的內部存儲器的地址運用偽指令標號，方便后面設計中運用； 2． 跳轉到中斷程序進行初步數據采集； 3． 開始主程序，首先判斷是否有待測信號，無信號就等待信號，有信號則進行下一步；4． 判斷是否定時到 1S，若沒有到達 1S 定時，則執行下面的 5 和 6 步得操作 ，若達到 1S，則執行第 6 步以后的操作； 5． 判斷是否第一次，若是，則判斷當前的檔位是否設置合適，若合適則直接跳轉到返回主程序，若不合適，則進入第 6 步； 6． 調整檔位，重新進入中斷開始初步計數； 7． 判斷檔位是否合適，合適則把測得的數據轉換為十進制數據，根據當前的檔位相應的調整數位，并取表找到相應的顯示數據，然后執行第 10 步操作； 8． 若上一步中判斷出檔位不合適，則根據頻率進行相應的檔位調整。 ． 恢復初值，重新開始計數； 10． 返回主程序。 幾個重要的分程序 本次系統由有幾個關鍵的程序 [15]， 分別是系統主控程序、數碼轉 化程序和數據顯示程序。下面分別介紹這幾個程序。 1． 控制程序：本文設計的是基于單片機的數字頻率計的設計，用單片機來做為數字頻率計的控制部分。因此，單片機的控制程序在本次設計中顯得非常重要。 2． 數碼轉化程序：在本次設計中，單片機計數器所計得的數是二進制，以十六進制數的形式存放在寄存器中，而我們需要顯示的是十進制數的頻率，因此需要進行轉化才能顯示。 數碼轉化程序設計的原理：本次設計的單片機數碼轉換是通過單片機的移位乘二特性和單片機的十進制調整功能來實現的。先把雙字節的十六進制數轉換為 8421BCD 碼，在控制顯 示的時候通過位調整就可 以得到計數所得頻率的十進制數據，供給顯示。 3． 數碼顯示程序：單片機控制其內部計數器得到的數據要送到 8 位數碼顯示管中顯示出來，才能被我們所看到，直接得到我們所測量的頻率。 我們本次設計所采用的是數碼管靜態顯示，所以我們要把數據循環的送入數碼管顯示。因為我們經過轉換程序把所得的數據存儲在 40H~45H 中，因此，數碼顯示的基本原理就是把 40H~45H 中的數據分時的通過 P1 口送到數碼管，再通過 74LS138 來控制各個數碼管的亮和滅。對于控制，我們在控制軟件里。其流程圖如圖 42 所示。 圖 42 數碼顯示流程圖 本章小結 本章是本次頻率計設計的軟件部分， 也是編輯程序的部分，并且對程序的流程圖進行了簡單的說明。本章軟件的編輯時按照上章硬件框圖而設計的，本章程序的編輯部分直接影響到了本次設計的成功與否。所以本章也是這次設計的關鍵。 把顯示位數清零 開始 計算當前要顯示的位數，取得地址 滅 LED 燈 取數顯示 返回主程序 判斷顯示位數是否為 6 判斷顯示位數是否大 于 6 是 否 否 是 結論 基于單片機的頻率計的設計涉及到計算機的硬軟件知識，通過對系統的設計和調試，本次設計主要完成了以下工作： 1． 學習了單片 機的原理及使用并對頻率計的發展史有了一定的了解 2． 提出基于單片機的數字頻率計設計的基本方案； 3． 完成了整形電路、同步電路、分頻電路、主控門電路等相應的硬件電路設計； 4． 編譯了數字式頻率計的控制程序、數碼轉化程序、數據顯示程序等系統軟件程序； 本次設計由于作者知識的有限，所以設計的系統并不是最理想的。例如可以采用脈沖數定時測頻法和脈沖周期測頻法相結合，在高頻的時候采用脈沖數定時測頻法，在低頻率的時候采用周期測頻法。此法可保證測頻過程中精度一直很高，但實現的電路和程序都將很復雜。還可以用外部計數器和 單片機定時計數器共同計數來代替用單片機的定時計數器來進行定時，這樣測量的精度可以進一步提高，但相對的端口分配和控制會相對復雜一些。在今后的工作應該在以上改善的方面繼續研究。 致謝 在本次系統的研究和設計過程中，我得到了老師和同學們的熱情幫助。在此，對他們表示衷心的感謝。 首先，要對我的指導老師 某某 老師表示衷心的感謝。從方案的選取、審題、查找資料，到系統軟硬件的各部分設計工作，到最后論文的書寫和完成，陳老師在我的整個畢業設計工作中給了我很大的幫助和支持。陳老師的諄諄教導，使我受益匪淺。 其次，要對大學四年以來 所有給我授課的老師們表示感謝。是他們教會了我大學應該掌握的知識和技能，給我打下了堅實的理論基礎。只有運用四年學習的基礎知識和經驗的積累，才能使我能夠順利的完成本次畢業設計工作。 最后，要感謝我們班的眾多同學，本次設計能夠圓滿完成，和各位同學的幫助是息息相關的。在本次設計中，我遇到了無數困難，在需要幫助的時候，各位同學給了我無私的幫助，助我度過了一個又一個的難題。 參考文獻 1 李雷等編 .集成電路應用實驗 ． 國防工業出版社， 2020： 57～ 71 2 李雷等編 .電子技術應用實驗教程 ． 電子科技大學出版社 ， 2020： 121～ 140 3 朱紅等編 .電子技術綜合實驗 ． 電子科技大學出版社 ， 2020： 34～ 61 4 仲偉峰 ， 徐軍 ， 李全利編 .單片機原理及應用 ． 清華大學出版社， 2020： 111～127 5 李華等編 .MCS51 系列單片機實用接口技術 ． 北京航空航天大學出版社 ，1993： 24～ 42 6 徐惠民 ， 安德寧等編 .單片微型計算機原理接口及應用 ． 北京郵電大學出版社 ， 2020： 135～ 151 7 雷思孝 ， 馮育才等編 .單片機系統設計及工程應用 ． 西安電 子科技大學出版社， 2020： 35～ 40 8 李勛 ， 劉源 ， 李新民 等編 .單片機實用教程 ． 北京航空航天大學出版社 ，2020： 15～ 21 9 梅開鄉 等編 .數字邏輯電路 ， 電子工業出版 ， 2020 年版 ： 60～ 71 10 何立民 等編 .單片機高級教程 .北京航空航天大學出版社 ， 2020： 45～ 47 11 Meter. 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Experimental and the oretical results are presented and analyzed. The main advantages of the proposed solar battery charger as pared with conventional ones are shorter charge time and lower cost. Index Terms— Charger, microprocessor, maximum power point tracking (MPPT), photovoltaic. The field of photovoltaic systems is quite broad with many standalone a