数显简易频率计设计制作论.doc

数显简易频率计设计制作论文 数显简易频率计设计制作论文 目 录一. 摘要2二. 引言4三. 设计要求6四. 硬件设计7五. 原理图9六. 程序流程图11七. 程序设计13八. 调试阶段 1.硬件调试16 2.软件调试16九. 实验总结17十. 参考文献18 一. 摘 要利用芯片设计制作能够四位计数显示被测脉冲的频率。利用多孔实验板设计焊接制作简易频率计。用Protel99SE电路设计软件画设计电路。用Protel99SE电路设计软件设计该电路的印刷PCB电路图。本实验的知识点为555定时电路的工作原理，计数器，单稳态触发器，运放，计数译码显示等单元电路的设计方法和参数计算、检测、调试。1.复习数字电路中单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码显示器等部分内容。2.分析数显频率计电路的组成、各部分功能及工作原理。3.列出数显频率计电路的测试表格和调试步骤。标出所用芯片引脚号。4.用EWB或MULTISIM设计电路并进行仿真。关键词：AT89S52单片机、数码管二. 引 言随着电子技术的发展，电子元器件的种类越来越多，集成度月来越高，所涉及电路的发咋读也越来越高，而电子厂品的更新周期也越来越短，再一看哦啊传统的设计方法完场电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印制电路板的设计与调试，除了设计周期过长以外也不太经济。现在，电子产品已和计算机产品紧密相连，借助EDA（Electronic Design Automation电子设计自动化）软件除了可以完成传统的设计外，还可以进行多种测试，如元器件的老化试验、印制电路板的温度分布和电磁兼容性测试等等。现代电子技术的发展已经进入了片上系统(System-on-Chip)的时代，大学里传统的电子技术实验方法的改进刻不容缓。为此，我们在实验中引入了虚拟电子技术，试图给学生建立一种全新的实验观念，以便学生毕业后可以更快地图实验接轨。虚拟电子技术是20世纪末出现的新事物。犹由于计算机性价比的不断提高，使得这一技术以走进大学的实验室。随着这一技术的了解与接受，它在大学电工电子实验证据哦那个的地位将会越来越重要。虚拟电子实验台是是一种利用在计算机上运行的电路仿真软件俩进行硬件实验的品台。由于仿真软件可以逼真地模拟各种电子元器件以及一起仪表，从而不需要任何真实的元器件与仪器，就可以进行电路、数字电路、模拟电路课程中的各种实验。它具有功能全、成本低、效率高、易学易用及便于学习、便于开展综合性或设计性设宴等优点。它不仅可以作为现行的各种实验的一种补充与代替手段，而且可以作为发咋的电子系统的设计、仿真与实验的实用手段，可以实现电子电路系统的EDA。这是当今电子系统的必然发展方向。加拿大Interactive Image Technologies公司出品的Electronics WorkBench是一种典型的虚拟电子实验台.下面我们就以它的Multisim7版本(一下简称Multisim)为例来介绍它的基本功能和用法.由于Multisim的功能很强,限于篇幅的原因,许多操作上的我细节不可能面面俱到,这些细节只有考大家自己去钻研/摸索和总结。本实验的知识点为555定时电路的工作原理，计数器，单稳态触发器，运放，计数译码显示等单元电路的设计方法和参数计算、检测、调试。1.复习数字电路中单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码显示器等部分内容。2.分析数显频率计电路的组成、各部分功能及工作原理。3.列出数显频率计电路的测试表格和调试步骤。标出所用芯片引脚号。4.用EWB或MULTISIM设计电路并进行仿真。三. 设计要求本实验的知识点为555定时电路的工作原理，计数器，单稳态触发器，运放，计数译码显示等单元电路的设计方法和参数计算、检测、调试。1.复习数字电路中单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码显示器等部分内容。2.分析数显频率计电路的组成、各部分功能及工作原理。3.列出数显频率计电路的测试表格和调试步骤。标出所用芯片引脚号。4.用EWB或MULTISIM设计电路并进行仿真。5.设计一个数显频率计电路，要求能够测量1Hz至10KHz的正弦波，三角波，方波等信号的频率，峰值为0.5V5V。 6.精度在1Hz以内。7.数码管显示输入信号的频率。8、分析每个单元的设计要求并用所给的元器件设计出各单元电路和整体电路，并在计算机上进行仿真。9、对单元电路进行调试，直到满足设计要求，记录各电路等逻辑功能、波形图等参数。10、待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来，并进行测试。四. 硬件设计1.单元子电路如图2、3、4、5所示。图1 1Hz时钟产生电路图2 放大整形电路图3计数译码显示电路图4主控制电路五. 原理图（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图。采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、复位电路等。硬件电路原理图如下图所示。 图5简易频率计的硬件电路原理图数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。P0口用于输出7段LED共阴极显示代码，P2口用于输出低电平有效的位选码。09的7段LED共阴极显示代码：3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH。采用单片机P3.2管脚来检测脉冲。六. 程序流程图图6为简易数显频率计电路的逻辑框图。按功能分成5个单元电路进行分析。振荡电路放大整形电路译码显示计数器电路主控制电路1Hz时钟被测信号清零、锁存脉冲信号图6 简易数显频率计电路的逻辑框图 设计提示：1、秒振荡电路应能输出频率为1Hz、幅度为5V的时钟脉冲，要求误差不超过0.001S。为提高精度，可用555设计一个输出频率为10000Hz的多谐振荡器，再通过10000分频（10000进制计数器）而得到1Hz的时钟脉冲。 2、放大整形电路能把最小幅值放大到接近5V，并整形为脉冲信号。3、译码显示电路最多显示9999，需4片BCD译码器和4个数码管。 4、主控制电路由两个单稳态触发器组成，能够在1秒内完成计数器的复位、锁存控制。程序设计思路：主程序不断查询INT0中断请求标志（IE0）判断脉冲是否到来，以一变量对到来的脉冲进行计数，当第一个脉冲来时，启动定时器的计时，当第N个脉冲来时，停止定时器的计时，再根据定时器的溢出次数(变量为T1_cnt)得到N个脉冲所占的时间值。当定时器T1启动之后，中断服务程序开始工作，定时每溢出一次，变量为T1_cnt自动增1，并初始化定时器的初值TH1和TL1。主程序流程图：中断服务程序：七. 程序设计ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INTT1 ORG 0100HX3:MOV P1,#0E7H ACALL DELAY DJNZ R2,X3 MOV R2,#05 X4:MOV P1,#0B7H ACALL DELAY MOV P1,#0F7H ACALL DELAY DJNZ R2,X4 RETIINTT1:JNB P3.3,$ PUSH P1 PUSH TH1 PUSH TL1 PUSH 03H MOV A,#00 MOV R2,#40 L2: MOV P1,#00H CLR P2.0 ACALL DELAY MOV P1,#0FFH ACALL DELAYMAIN:MOV TCON,#00H MOV TMOD,#00H MOV IE,#84 L1:MOV R2,#10 X1: MOV P1,#7EH ACALL DELAY DJNZ R2,X1 MOV R2,#05 X2:MOV P1,#7DH ACALL DELAY MOV P1,#7FH ACALL DELAY DJNZ R2,X2 MOV R2,#25 JB P3.3,L3 JNB P3.3,$ AJMP BP L3: DJNZ R2,L2 BP: POP 03H POP TL1 POP TH1 POP P1 SETB P2.0 RETI DELAY: MOV R3,#200 MOV TMOD,#00H MOV TH1,#63H MOV TL1,#18H SETB TR1LP1:JBC TF1,LP2 SJMP LP1LP2:MOV TH1,#63H MOV TL1,#18H DJNZ R3,LP1 RET END八. 调试阶段在单片机开发过程中, 单片机系统的硬件调试和软件调试是 两个非常重要的层面，二者是不能分开的。许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后,再和软件结合起来调试以进一步排除故障。 1. 硬件调试硬件调试主要指故障的排除，这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的，主要包括错线、开路、短路。排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图,看两者是否一致。应特别注意电源系统检查,以防止电源短路和极性错误,并重点检查系统总线，是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。此外，还有可能是元器件买来时就已坏了或是安装错误,造成器件烧坏，可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。上述故障在必要时可以利用数字万用表的短路测试功能,来缩短排除故障的时间。 2. 软件调试软件调试主要指的是程序的书写、修改与完善，使其符合现实的要求。根据已经学习的单片机程序编写方法进行编写，我们通常应用的是模拟仿真器，然后将编写好的程序导入仿真软件，利用仿真软件观察，最后将软件与硬件相结合，进行整体调试，调试的结果要正常稳定，避免出现不必要的损失。九. 实验总结通过一周的实训，我对本专业的理论有了更深的理解，学会了程序的编写.编程软件的应用及硬件的调试与修改，并加以实际操作，使自己在熟练程度上有了很大提高。在实际操作中也发现了很多的不足之处，例如，对制图画图的生疏，阻碍了工作的进程；照图焊接一定要做到细心耐心，整体美观大方；论文的书写要求全面深入等等。这些不足之处的解决，使我们有了很大的提高，最重要的是我们培养了一种团结合作的团队精神，在实验过程中，我们需要相互帮助、相互鼓励，这样才能凑成了实验的成功，这实训中形成的这种团队精神，无论在学习生活中，还是在以后的工作中，都会使我们受益匪浅。 我们总之，看到了本身存在着许多问题，也会遇到各种问题，当前的时代日趋复杂，知识不学到一定的深度和广度是难以在实际工作中应付自如的，因此这