课程设计：基于单片机控制的数字频率计设计说明书

课程设计：基于单片机控制的数字频率计设计说明书内容摘要：

频率计包括波形整形电路、分频电路、多路数据选择器、单片机和显示电路等几个模块。 所以 本次设计的数字式频率计的电路由以下几块构成：由施密特触发器构成的波形整形放大电路、由 74LS90构成的分频电路、 6 由 74LS153 四选一电路构成的四选一电路、 AT89C51单片机以及由 74LS138 译码电路、三极管上拉电路和八段数码显示电路构成的数码显示电路构。 信号放大整形电路 因为在单片机计数中只能对脉冲波进行计数，而实际中需要测量频率的信号是多种多样的，有脉冲波、还有可能有正弦波、三角波等，所以需要一个电路。 把待测信号转化为可以进行计数的脉冲波。 该部分由 LM358和一级高频信号放大 电路以及由 74LS00连接成的施密特触发器组成。 其电路如下图所示。 图 信号预处理电路 分频电路 本次设计采用的是脉冲定时测频法，由于考虑到单片机的定时计数器得计数能力有限，无法对过高频进行测量，所以我们对待测信号进行了分频，这样能提高测量频率的范围，还能相应的提高频率测量的精度。 所以我们需要把待测信号进行分频。 在本次设计中，因为我们要进行的是十分频、一百分频，所以我们选用 74LS90 电路，经过正确的连接后就可以进行十分频，进行二次十分频就可以得到分频一百次的信号。 信号经过分频电路 74LS90，其频率将减小到原信号的十分之一和百分之一。 其组成电路如下图所示。 7 图 由 74LS90 组成的分频电路 四选一电路 本次设计需要用到一个四选一电路，用来选择输入单片机进行计数的待测信号。 数据选择器有多个输入，一个输出。 其功能类似于单刀多掷开关，故又称为多路开关 (MUX)。 在控制端的作用下可从多路并行数据中选择一路送输出端。 74LS153 是双四选一数据选择器 ,其中有两个四选一数据选择器，它们各有四个数据输入端： 1 C 1 C 1 C 1 C 0 和 2 C 2 C 2 C 2 C 0。 一个输出端 1Y、 2Y和一个控制许可端 G。 系统控制端 G 为低电平有效。 当控制许可端 G=1 时，传输通道被封锁 ,芯片被禁止， Y=0，输入的数据不能传送出去；当控制许可端 G=0 时，传输通道打开，芯片被选中，处于工作状态，输入的数据被传送出去 A、 B 是地址选择端，两路选择器共用。 图 四选一电路 51 单片机部分 单片机作为控制系统和计数器，是本次设计的最重要的部分， AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微 处理器 ，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造 技术 制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个 芯片 中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方 案。 所以本次设计采用 AT89C51 单片机。 显示电路 这次设计中采用 LED 数码管，采用一个 74LS138 译码器来控制各个数码管，采用三极管来做上拉电路，使数码显示管有足够的电压进行显示。 显示电路由数码管和 74LS138 组成，在本次设计中，由 74LS138 连接数码管的接地端，由此来控制数码管的亮和灭。 74LS138 译码器有三个地址输入端 A、 B、 C 和八个译码输出端 Y0~Y7，当输入为 000时， Y0 输出端为 0，其他输出端都为 1；同理可推出其他输出状态，即只有输出变量下标对 8 应的二进制代码与输入代码相等的输 出端为 0，其他的输出端都为 1。 由于单片机输出的显示数据电压不够高，无法直接送到数码管上直接显示，因此需要用一个上拉电路来提高输出数据的电压值，以便送到数码管显示。 图 LED 显示电路 4. 系统程序设计（软件部分） 测频软件实现原理 测频软件的实现是基于电路系统来进行设计的。 本次设计采用的是脉冲定时测频法，所以在软件实现上基本遵照系统的设计原理，进行测频软件设计的基本思路是： 把要用到的内部存储器的地址运用伪指令标号，方便后面设计中运用； 跳转到中断程序进行初步数据采集； 开始主程序， 首先判断是否有待。