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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划频率计实验报告频率计实验报告一，实验目的1.应用AT89S52单片机、单片机的I/O端口外扩驱动器74HC573和74HC138、LED数码管动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。二，实验要求A.基本要求：使用单片机的定时器/计数器功能，设计频率测量装置。当被测频率fx100Hz时，采用测频法，显示频率XXXXXX。利用键盘分段测量和自动分段测量。完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100。B.扩展部分：三，实验基本原理以单片机AT89S52为核心，利用单片机AT89S52的
2、计数/定时器的功能来实现频率的计数，并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。利用7SEG-MPX8-CC-BLUE共阴极数码管，显示电路共由六位共阴极数码管组成，总体原理框图如图所示。图总体设计框图测频原理测量频率有测周法和测频法两种。如图和图所示图测周法图测频法(1)测频法：通过测量脉冲宽度来确定频率，适用于高频。(2)测周法：是计数器在一定时间内对速度的脉冲数，确定频率，适用于低频。四，实验设计分析针对要实现的功能，采用AT89S52单片机进行设计，AT89S52单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8KB在线可编程的可反复擦写1000次的Flash只读程序
3、存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-52指令系统及80C52引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三部分是软件部分：先学习理解汇编语
4、言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！五，实验要求实现A.电路设计1.整体设计此次设计主要是应用单片机来设计频率计，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴数码管显示频率，通过动态扫描进行显示，从而避免了译码器的使用
5、，同时节约了I/0端口，使电路更加简单。单片机采用AT89S52系列，这种单片机应用简单，适合频率计设计。电路的总体设计框架如下：2.分块设计模块电路主要分为：输入部分、输出部分、复位和晶振电路。输入部分输入信号主要是信号发生器发出，由按键控制。以下为输入部分样例：在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下图所示：输出部分本电路的输出信号为8段共阴极数码管的位选和段选信号。本实验的数码管是共阴的，位选信号直接从P2口接入，如下图：各模块拼接组合，电路总体设计图如下：频率计设计实验报告智能0901XX周
6、红蕊一、设计任务设计一个频率计电路，要求有4位十进制数码显示，可测量函数发生器输出的信号频率。1.可测量以内的频率并显示。2.4位数的任意脉冲计数和显示。3.将灵敏度从100mv提高到5mv。二、技术要求1.电源电压：+5V。2.输入信号幅度范围：5mv10V。3.信号输入方式：交流输入。4.输入信号波形要求：任意波形周期信号、任意波形脉冲信号。三、设计器材及仪器1.晶体振荡器。2.电路芯片。3.数码管LA5011。4.电阻。5.电容33pf。6.稳压电源。7.信号源。8.万用表。9.示波器。四、频率计工作原理1.频率计工作原理简述频率计是实验室常用仪器之一，其基本工作原理如图所示。首先要有一
7、个稳定而又准确的频率源，用它产生的频率信号经过分频电路后得到标准时间等于一秒的闸门信号，并在闸门信号的后沿由锁存清零控制器产生锁存信号使锁存器锁存数据、产生清零脉冲使计数器清零，以便下一次重新开始计数被测频率信号在闸门开启的一秒钟内可以通过闸门电路进入BCD码计数器进行计数，当闸门信号的后沿到来时计数器停止计数，同时在锁存信号的控制下将计数结果锁存在锁存器中，被锁存的数据经译码驱动电路译码后驱动数码显示电路。图简易频率计原理框图2电路分析1）限幅整形电路UiUo频率计的输入信号是各种各样的，既可能有正弦波、矩形波和三角波，也可能有各种周期的、非周期的脉冲波和奇异波。无论什么波形，要计数准确，起
8、码的条件是信号的信噪比必须足够大。输入级阻抗要足够高，而且当信号幅度很高时输入级电路不能被烧毁。因此在信号输入端应有一级高阻输入低噪声前置放大器和限幅器，并且应有一级整形电路，把各种输入信号变成比较规范的矩形波。2）振荡电路闸门脉冲的准确性取决于振荡器。频率计往往采用精度和稳定度极好的晶体振荡电路。利用晶体可以方便地和一个非门组成晶体振荡电路，同样也可以用内含非门电路的集成芯片4060外加石英晶体的方法构成晶体振荡器，4060是一种16引脚双列直插式CMOS集成电路，内部电路如图所示，内含6级反向器、一级施密特反向器和14级串行2分频电路，其中Q1、Q2、Q3和Q11没有输出端，有输出端的是Q
9、4Q10和Q12Q14共10个引脚。最大分频比是1/16384。11脚是时钟输入端，12脚是复位端。图4060的内部电路用4060构成的晶体振荡器和分频电路如图所示，如果选用谐振频率为的晶体，经4060芯片的14级二分频之后，在第三脚只能得到2Hz频率信号，要想得到宽度为1秒的闸门信号，还需要两极二分频器，所以在4060的Q14输出端又串入一只双4位二进制计数器4520。4520的R端为高电平时各个输出端均复位为0，R端为底电平时，有两种可以让计数器计数的方法：一是EN端保持高电平时CLK输入端每输入一个脉冲的上升沿，计数器均可加1。二是当CLK保持底电平时EN端每输入一个脉冲的下降沿，计数器
10、可加1。所以按图的接线方法，从4520的Q1输出端的信号就是再经过四分频的正负半周均为1秒的方波信号。其中脉宽为1秒的正信号就是闸门信号。U2A也可以选用BCD码计数器4518，为了保证Q1输出端分频逻辑的正确性，须将4518接成4分频电路，4518芯片的R、EN、和CLK三脚的控制逻辑与4520完全一样，所以要改成4分频电路，须按图的方式接线。图振荡和分频电路图将4518接成4分频电路的方法3）BCD码计数电路4518是双4位BCD码-十进制计数器，控制逻辑与4520完全一样，真值表见表。表4518和4520的真值表CLK上升沿0下降沿上升沿1EN1下降沿上升沿0下降沿R输出+1+1不变不变
11、不变不变Q0Q3为0计数器由BCD码“0000”计数到“1001”时代表十进制从“0”计数到“9”，向高位进位发生在“9+1=10”的时候，也就是BCD码“1001”向“0000”跳变，Q3由高变低的时候，故高位计数器要用低位计数器Q3的下降沿作为进位脉冲。为了满足这一要求，个位、十位和百位的进位信号都从本级的Q3接到高位的EN端，并将各计数器的CLK端接地，用清零脉冲控制复位端。构成4级十进制计数器电路如图所示。该电路个位计数器输入信号和控制信号的接法也应满足这样的逻辑，这是因为输入信号在整形电路中经过了反相，为保证计数的准确性，应该用输入信号的下降沿触发计数，故应从EN端接入输入信号，同时
12、将闸门信号用74LS14反相后接入最低位十进制计数器的CLK端。大连理工大学城市学院数字电路与系统课程设计设计题目：数字频率计学院：电子与自动化学院专业：自动化学生：揣智涵同组人：王晓宁周英茹指导教师：于海霞完成日期：XX年3月26日目录第一章设计任务项目名称项目设计说明设计任务和要求进度安排项目总体功能模块图第二章需求分析问题基本描述系统模块分解及各模块功能的基本要求第三章设计原理设计原理MAXPLUSII介绍第四章系统功能模块设计FEN模块FEN模块流程图输入输出引脚及其功能说明程序代码实现SEL模块SEL模块流程图输入输出引脚及其功能说明程序代码实现CORNA模块CORNA模块流程图输入
13、输出引脚及其功能说明程序代码实现LOCK模块LOCK模块流程图输入输出引脚及其功能说明程序代码实现CH模块输入输出引脚及其功能说明程序代码实现DISP模块输入输出引脚及其功能说明程序代码实现第五章调试并分析结果输入说明预计输出测试结果记录测试结果分析第六章结论心得体会参考文献第一章设计任务项目名称：数字频率计项目设计说明设计任务和要求此频率计共分4档：一档：09999Hz;二档：10;三档：;，四档：999MHz;在换挡的设计方面，此程序突破了以往改变闸门时间的方法，使自动换挡的实现更加简单可靠。进度安排第一节课：画出模块及程序流程图第二节课：调试各模块程序使其无误第三节课：连接整个程序并下载到试验箱是数字频率计的功能实现第四节课：改进程序设计实现创新，然后完成课程设计报告第五节课：完成答辩项目总体功能模块图如下图1-1目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
