数字频率计-数字频率计设计(编辑修改稿)

数字频率计-数字频率计设计(编辑修改稿)内容摘要：

OD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP XXX0 0000B SBUF XXXX XXXXB IE 0XX0 0000B PCON 0XXX XXXXB 注： XXX 不定 复位后， P0 口～ P3 口输出高电平，且使这些准双向口皆处于输入状态，并且将 07H写入栈指针 SP（即 设定堆栈底为 07H），同时，将程序计数器 PC 和其余的特殊功能寄存器清为 0（不定的位除外）。 但复位不影响单片机内部的 RAM 状态。 数字频率计设计 硬件系统设计 7 7414 是六反相施密特触发器集成电路，其基本作用就是反相器，一般用于信号输入电路，用施密特触发器对输入信号进行波形整形。 其 结果 如图 313 所示 [4]。 图 313 输入 输出波形图 本设计为满足设计要求，被测信号 首先进行波形 变换。 由第一级的零偏置放大器把正弦波样的正负交替波形变换成单向脉冲，再经过 7414 将放大器产生的单向脉冲变换成与 TTL/CMOS 电 平相兼容的方波。 这样处理以后信号变成方波信号，以便后续的电路进行计数 [4]。 LED 段显示器结构与原理 LED 显示器是由发光二极管显示字段组成的显示块，有 7 段和 “米 ”字段之分。 这种显示块有共阳极和共阴极两种。 此外，显示块中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dP 表示）用于显示小数点。 通过发光二极管亮、暗的不同组，可以 显示多中数字、字数字频率计设计 硬件系统设计 8 母以及其他符号 [5]。 LED 显示块中的发光二极管共有两种连接方法 : (1)共阳极接法 发光二极管的阳极连在一起构 成公共阳极。 使用时公共阳极接＋ 5V，这样，阴极端输入低电平的段的发光二极管被点亮，相应的段被显示；而输入高电平的段则不点亮。 (2)共阴极接法 发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。 使用时公共阴极接地，这样，阳极端输入高电平的段的发光二极管被点亮，相应的段被显示；而输入低电平的段则不点亮。 数码管引脚如图 36。 图 36 数码管引脚图 共阴和共阳结构的 LED 显示器各笔划段名和安排位置是相同的。 当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。 8 个笔划段 dP、 g、 f、 e、d、 c、 b、 a 对应于一个字节（ 8 位）的 D D D D D D D D0，于是用8 位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。 例如，对于共阴 LED 显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极 dP、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a 各段为 0111011 时，显示器显示 P字符，即对于共阴极 LED 显示器， “P”字符的字形码是 73H。 如果是共阳 LED 显示器，公共阳极接高电平，显示 “P”字符的字形代码应为 10001100（ 8CH）。 用 LED 显示器显示十进制转换成十六进制数的字形代码在表 37 中列出。 数字频率计设计 硬件系统设计 9 表 37 LED十六进制的数字代码表 字形 共阳极代码 共阴极代码 字形 共阳极代码 共阴极代码 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 BOH 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 7 F8H 07H 灭 FFH 00H 8 80H 7FH LED 数码管的显示方式 LED 数码管在显示时，通常 有静态显示方式和动态显示方式两种。 LED 静态显示：其公共端直接接地（共阴极）或接电源（共阳极），各段选线分别与 I/O 接口线相连。 要显示字符，直接在 I/O 线发送相应的字段码 [6]。 LED 动态显示： 将所有的数码管的段选线并接在一起，用一个 I/O 接口控制，公共端不是直接接地（共阴极）或电源（共阳极），而是通过相应的 I/O 接口线控制 [6]。 在单片机系统中， 常用的显示器有：发光二极管显示器，简称 LED；液晶显示器，简称 LCD；荧光管显示器。 而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，此外还有共阳极和共阴极之分等。 数字频率计设计 硬件系统设计 10 数字频率计设计将采用软件译码动态显示电路如 38图： 图 38数字频率计显示图 数字频率计设计 硬件系统设计 11 计数器的种类很多。 按时钟脉冲输入方式的不同，可分为同步计数器和异步计数器；按进位体制的不同，可分为二进制计数器和非二进制计数器；按计数过程中数字增减趋势的不同，可分为加计数器、减计数器和可逆计数器。 本设计采用的是 两个 4518 的十进制计数器。 在数字频率计设计中，计数器的作用主要是用于对输入信号的输入计数，虽然单片机内部功能中有计数功能，但是由于单片机的计数功能计数范围比较小，满足不了大频率的计数测算，所以在外面加两个 4518计数器 ， 4518 是一个十进制计数器，信号由 CLK 输入， 通过 Q3 输出，进行 10次计数， 级联到 ，通过 Q0 输出，进行 2 次计数。 所以总电路对信号进行了20 分频 [11]。 加强计数能力，从而满足其测算范围。 硬件电路如 图 39： 图 39 分频电路 功能图如下 图 310所 示： 图 310 分频电路功能图 数字频率计设计 硬件系统设计 12 使用变压器提供到 AC 桥堆的输入脚为 9V 交流电压，通过 AC 整流输出为 9V 直流电，经过电解电容滤波、 7805 稳压，提供给 89C51 单片机为 5V 电压。 5V 电源电路如图314 所示 [10]。 图 314 5V电源电路图 数字频率计设计 硬件系统设计 13 数字频率计的系统原理图 数字频率计设计 软件系统设计 14 第四章 数字频率计软件系统设计 软件设计规划 信号处理 在频率计开始工作，或者完成一次频率测量，系统软件都进行测量初始化。 测量初始 化模块设置堆栈指针（ SP）、工作寄存器、中断控制和定时 /计数器的工作方式。 定时 /计数器的工作首先被设置为计数器的计数寄存器清 0 后，置运行控制位 TR 为1，启动对待测信号的计数。 计数闸门由软件延时程序实现，从计数闸门的最小值开始，也就是从测量频率的高量程开始。 计数闸门结束时 TR 清 0，停止计数。 计数寄存器中的值通过 16 进制数道 10 进制数转换程序转换为 10 进制数。 对 10 进制数的最高位进行判别，若该位不为 0，满足测量数据有效位数的要求，测量值和。