数字频率计的设计与实现＿毕业论文

数字频率计的设计与实现＿毕业论文内容摘要：

量。 显示模块：采用八位数码管显示模块进行显示。 系统框图如图 31。 图 31 系统设计框图 主芯片模块 AT89S52系列单片机芯片介绍 AT89S52 是由 美国 ATMEL 公司 生产 的 52 单片机 的一 种 型号。 这种 单片机 属于 八位单片机， 内部采用 CMOS 门电路。 这种电路采用低 电压，性能高。 拥有 32 个并行 IO 口， 2 个 中端口， 3个 16 位 的定时 /计数 器 ，一个全双工串行口， 2 个地址口。 目前 主要 的厂商有 Atmel、 Philips、 winbond、 SST等等 ，生产的 芯片 兼容 MCS51 指令。 在此设计方案中， AT89S52 单片机的 P0 口和 P2 作为接收数据端口，将 RP1 的输入端与 P0 口的各引脚连接起来，作为段驱动；而 P2 口与数码管连接作为位驱动。 P3 口采用第二功能，使 作为直接测量待测信号频率的技术 端。 信号放大电路 信号整形 单片机AT89S52 电路 数字显示 电路 5 AT89S52主要功能特性 （ 1）与 MCS51指令系统兼容 （ 2）具备 8K的 Flash 闪速存储器 （ 3）拥有 32个准双向的输入 /输出接口 （ 4） 256字节的内部 RAM （ 5） 3个 16位定时 / 计数器 （ 6）全静态操作可接受频率为 033MHz （ 7） 8个中断源 （ 8）拥有全双工 UART串行通道 （ 9）掉电模式和低功耗空闲 （ 10）看门狗定时器 引脚功能 （ 1） 主电源 及 地 引脚 Vcc：电源电压 GND：地 （ 2） 晶振 引脚 XTAL1(19脚 )： 内部反相放大器输入端。 XTAL2(20脚 )： 内部反相放大器 输入端。 （ 3） 并行 输入 /输出引脚 ~(32~39脚 )： 8位 漏极开路的三态双向输入 /输入 口。 ~(1~8脚 )： 8位 带有内部上拉电阻的准双向输入 /输出口。 具有第二功能。 ~(21~28脚 )： 8位 带有内部上拉电阻的准双向输入 /输出 口。 ~(10~17脚 ):8位 带有内部上拉 电阻 的准双向输入 /输入 口。 具有第二功能。 放大整形模块 信号放大电路 本次信号放大电路选用 OP37 芯片为核心的反相放大电路，如图 32 所示。 OP37 是低噪声、精密、高速运算放大器的一款芯片，不仅具有 OP07 的低失调电压和漂移特，而且速度更高、噪声更低，能够使低电平信号得到精确的高增益放大。 它的增益带宽拓宽到 63MHZ，远远高于设计要求。 本电路的电压增益如公式（ 3）： 6 100012  RRViVoAv （ 3） 图 32 放大电路 整形电路 在此设计中，选用可重复触发的单稳态电路 74HC00 实现，脉冲信号直接作为单稳态电路的触发方式。 如图 33 所 示： 图 33 整形电路 通过 74HC00 和 74HC05 串联将经过放大电路后的脉冲直流信号整形成矩形脉冲。 如图 34 所示： 图 34 整流波形 7 74HC00 由四组 2 输入端与非门组成。 74HC05 由六组反相器组成。 74HC00与 74HC05 串联构成斯密特触发器。 斯密特触发器是一种阀值开关电路，具有突变输入 输出特性。 常用于设计成输入电压出现微小变化而引起的输出电压的改变。 其工作原理为：当输入电压由低增加，到达正向阀值电压 vT ，输出电压发生突变；当输入电压由高减少，到达负向反向阀值电压 vT 时，输出电压发生突变。 接入 74HC05 是因为触发器的滞后特性，使波形的上升或下降沿变得陡直。 原理为：当输入电压 Vi 上升到正向阀值电压 vT 时，触发器翻转，输出负跳变（低电平）；过了一段时间电压降到 vT 时，输出电压并不回到初始状态而需输入电压继续降到 vT 时，输出电压才翻转至高电平。 滞后电压为公式（ 4）： VVV TTT  △ （ 4） 数字显示模块 本设计的显示模块是采用 LED 数码管，将八个数码管串接起来实现显示功能，显示的数据 即为测量的频率。 如图 35 所示： 图 35 数字显示模块 显示的数据以 BCD 码的方式存放在单片机 RAM 存储器中。 LED 动态显示流程：位选码和段选码初始化，分别送入单片机端口，通过查表将存储器中的数据送 LED 显示；然后通过调用延时程序，指向下一显示单元，最终所有位显示完退出。 其 LED 动态显示流程图如图 36 所示。 8 图 36 LED 动态显示流程图 数码管结构 单片机应用系统中使用最多的是 7 段 LED，它可以显示十进制数字和一些英文字母。 7段 LED 数码管是由 7 个条形发光二极管和一个小数点构成的 ，实物如图 所示。 从图中可以看出， 7 个发光二极管构成字形“ 8”，用来显示电路，另一个发光二极管构成小数点。 因此，这种数码管有时也被称 8 段 LED 数码管显示器。 图 37 八段数码管实物 7 段共阳极 LED 数码管中，发光二极管的阳极为公共端，接高电平 +5v。 当某个发光二极管的阴极为低电平时，发光二极管导通，该字段导通；反之，发光二极管截止，该字段不发光。 引脚结构如图 38 所示。 9 图 38 数码管引脚结构图 7 段共阴极 LED 数码管中，发光二极管的阴极为公共端，接 GND。 当某个发光二极管的阳极为高电平时 ，发光二极管导通，该字段导通；反之，发光二极管截止，该字段不发光。 内部结构如图 39所示。 39 数码管共阴 /共阳极内部结构图 数码管显示方式 在现实的单片机使用中，往往使用。