基于单片机的数字式频率检测装置设计(编辑修改稿)

基于单片机的数字式频率检测装置设计(编辑修改稿)内容摘要：

：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。 当 AT89C52 执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期 两次 有效，除了当访问外部数据存储器时， 将跳过两个信号。 /VPP: 外部访问允许。 为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从 0000H到 FFFH单元的指令， 必须同 GND相连接。 需要主要的是，如果加密位 1被编程，复位时 EA端会自动内部锁存。 当执行内部编程指令时， 应该接到 VCC端。 XTAL1 ：振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。 XTAL2 ：振荡器反相放大器的输出端。 信号调理及放大整形模块 工作原理 放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。 它将正弦 输入信号 Vx 整形成同频率 7 方波 Vo,幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器，以避免波形失真。 由运算放大器构成的射级跟随器起阻抗变换作用，使输入阻抗提高。 同相输入的运算放大器的放大倍数为（ R3+R4） /R3，改变 R3 的大小可以改变放大倍数。 系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送 至单片机 以便计数。 由于输入的信号幅度是不确定、可能很大也有可能很小，这样对于输入信号的测量就不方便了，过大可能会把器件烧毁，过小可能器件检测不到，所以在设计中采用了这个信号调理电路对输入的波形进行阻抗变换、放大限幅和 整形，信号调理部分电路具体实现电路原理图和参数如下图 3所示： [4] 图 3 信号处理 图中 D1— D4为肖特基二极管（ DIODE），本设计中选用 IN4148。 D5为稳压二极管，本设计选用的稳压二极管 IN4625,其中 R R R R6为 10KΩ， R4为 150KΩ， R3 为 500KΩ的电位器。 [5] 信号放大仿真 下图为当 R3=50KΩ 时 输入信号频率为 100Hz，幅度为 1V在输入端和 R1左端测得的信号仿真图，由 运算放大器的放大倍数为（ R3+R4） /R3可得到放大后的频率不变，幅度 放大了四倍。 8 图 4 信号放大仿真 信号转换成方波后的仿真图 下图为当 R3=50KΩ 时 输入信号频率为 100Hz，幅度为 1V在输出端测得的仿真波形图，频率不变，幅度为 5V。 图 5 转换方波 LF353双运算放大器简介 集成电路运算放大器是一种高电压增益 、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，图 6表示集成运放的内部电路组成原理 框图。 图中输入级一般是由 BJT、 JFET或 MOSFET 组成的差分式放大电路，利用它的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端 [7]。 电压放大级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。 偏置电路是为各级提供合适的工作电流。 此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。 + 差分 电压放大级 输出级 Vid 输入级 9 偏置电流 图 6 集成电路运算放大器内部组成原理框图 运算放大器分为通用型和专用型集成电路运算放大器， 741型集成运算放大器即为通用型，其电路主要包括偏置电路（ 24个 BJT、 10个电阻和一个 电容组成）、输入级、中间级和输出级四个部分，整个电路要求当输入信号为零时输出也为零。 放大器主要参数的设置不管是哪种类型都极其重要，直接影响到电路的实际功能。 集成电路运算放大器在近几年得到迅速发展，除了具有高电压增益的通用型外，还具有性能更优良和具有特殊功能的集成运放，可分为高输入阻抗、低漂移、高精度、带宽、低功耗、高压、大功率和程控型等专用型集成运算放大。 题中用到的 LF353放大器属于用型集成运算放大 ，该运算放大器内部有偏移电压和 FET输入装置（双向场效应管），有较大的反向击穿电压，因此 ，当大差动输入电压时，可以很容易容纳增加的输入电流。 图 7 典型接法 图 8 内部结构 显示模块 1602ALCD 与单片机的接法 单片机与 1602ALCD的连接如图 9所示 10 图 9 单片机与 LCD 接法 1602ALCD 采用标准的 16 脚接口 ，本设计具体接法如下： 第 1脚： VSS为地电源 （图中未画出）。 第 2脚： VDD接 5V正电源 （图中未画出）。 第 3脚： V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地 电源时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影 ”， 本设计 使用时通过一个 10K的电位器调整 其 对比度 （图中未画出）。 第 4脚： RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5脚： RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS为低电平 RW为高电平时可以读忙信号，当 RS为高电平 RW为低电平时可以写入数据。 第 6脚： E端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 第 15～ 16脚：空脚 （图中未画出）。 由于 AT89S52单片机的 P0口内部没有上拉电阻故在单片机与 1602ALCD之间需加上上拉电阻（图中未标出），本设计中选用。 1602ALCD基本技术： 1602液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160个不同的点阵字符图形，如表 1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模 块把地址 41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A” 11 1602液晶模块内部的控制器共有 11条控制指令，如 下 表所示， 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1为高电平、 0为低电平） 指令。