摘 要
本文提出設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的方案,重點(diǎn)介紹以單片機(jī)AT89C51為控制核心,實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量的數(shù)字頻率設(shè)計(jì)。測(cè)頻的基本原理是采用在低頻段直接測(cè)頻法,在低頻段直接測(cè)頻法的設(shè)計(jì)思路,硬件部分由單片機(jī)和數(shù)計(jì)顯示電路組成;軟件部分由信號(hào)頻率測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊等模塊實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用單片機(jī)的控制功能和數(shù)學(xué)運(yùn)算能力,實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能和頻率的換算。設(shè)計(jì)的頻率計(jì)范圍能夠達(dá)到1HZ~1MHZ,滿足所要求的頻率范圍,測(cè)量精度較高。
頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)基本參數(shù),同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù),因此,頻率測(cè)量已成為電子測(cè)量領(lǐng)域最基本最重要的測(cè)量之一。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提高,人們對(duì)科技產(chǎn)品的要求也相應(yīng)的提高,數(shù)字化的電子產(chǎn)品越來(lái)越受到歡迎。頻率計(jì)作為比較常用和實(shí)用的電子測(cè)量?jī)x器,廣泛應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校、家庭等場(chǎng)合,因此它的重要性和普遍性勿庸質(zhì)疑。數(shù)字頻率計(jì)具有體積小、攜帶方便;功能完善、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn),因此在以后的時(shí)間里,必將有著更加廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。比如:將數(shù)字頻率計(jì)稍作改進(jìn),就可制成既可測(cè)頻率,又能測(cè)周期、占空比、脈寬等功能的多用途數(shù)字測(cè)量?jī)x器。將數(shù)字頻率計(jì)和其他電子測(cè)量?jī)x器結(jié)合起來(lái),制成各種智能儀器儀表,應(yīng)用于航空航天等科研場(chǎng)所,對(duì)各種頻率參數(shù)進(jìn)行計(jì)量;應(yīng)用在高端電子產(chǎn)品上,對(duì)其中的頻率參數(shù)進(jìn)行測(cè)量;應(yīng)用在機(jī)械器件上,對(duì)機(jī)器振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲頻率進(jìn)行監(jiān)控;等等。研究數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和開發(fā),有助于頻率計(jì)功能的不斷改進(jìn)、性價(jià)比的提高和實(shí)用性的加強(qiáng)。以前的頻率計(jì)大多采用TTL數(shù)字電路設(shè)計(jì)而成,其電路復(fù)雜、耗電多、體積大、成本高。隨后大規(guī)模專用IC(集成電路)出現(xiàn),如ICM7216,ICM7226頻率計(jì)專用IC,使得頻率計(jì)開發(fā)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單,但由于價(jià)格較高,因此利用IC設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的較少。現(xiàn)在,單片機(jī)技術(shù)發(fā)展非常迅速,采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的開發(fā)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量,不但測(cè)量準(zhǔn)確,精度高,而且誤差也很小。我們將介紹一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和制作。
第一章 總體設(shè)計(jì)方案以AT89C51單片機(jī)為核心,起著控制作用。系統(tǒng)包括LCD1602液晶顯示電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路。設(shè)計(jì)思路分為四個(gè)模塊:復(fù)位電路、晶振電路模塊、AT89C51、LCD1602液晶顯示電路。
1.1 總設(shè)計(jì)框圖
圖1-1-1 總設(shè)計(jì)框圖
1.2 硬件設(shè)計(jì)分析1.2.1 電源的設(shè)計(jì)(1):系統(tǒng)電源使用直流5伏。
(2):?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)
單片機(jī)選用型號(hào)為AT89C51。
AT89C51是一個(gè)低電壓,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。
如圖1-2-3所示為AT89C51單片機(jī)基本構(gòu)造,其基本性能介紹如下:

AT89C51本身內(nèi)含40個(gè)引腳,32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口,同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中端口,3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。
AT89C51的主要特性如下表所示:
兼容MCS—51指令系統(tǒng) | 32個(gè)可編程I/O線 |
4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 | 可編程UARL通道 |
三個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 | 時(shí)鐘頻率0-24MHz |
2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源 | 256×8bit內(nèi)部RAM |
2個(gè)讀寫中斷口線 | 可直接驅(qū)動(dòng)LED |
軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 | 低功耗空閑和掉電模式 |
AT89C51為40腳雙列直插封裝的8位通用微處理器,采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核,在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc51相同,其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化,會(huì)聚調(diào)整控制,會(huì)聚測(cè)試圖控制,紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有:XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)為振蕩器輸入輸出端口,外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9腳)為復(fù)位輸入端口,外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC(40腳)和VSS(20腳)為供電端口,分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O腳,其功能用途由軟件定義,在本設(shè)計(jì)中,P0端口(32~39腳)被定義為N1功能控制端口,分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接,13腳定義為IR輸入端,10腳和11腳定義為I2C總線控制端口,分別連接N1的SDAS(18腳)和SCLS(19腳)端口,12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口,連接主板CPU的相應(yīng)功能端,用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。
P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O 口,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí),每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路,對(duì)端口P0寫“1”時(shí),可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí),P0口接收指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié),校驗(yàn)時(shí),要求外接上拉電阻。
P1口:P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是,P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)和輸入(P1.1/T2EX)。Flash編程和程序校驗(yàn)期間,P1接收低8位地址。
P2口:P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口,作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令)時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX @RI指令)時(shí),P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí),P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。
P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí),它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí),被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。
RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。
ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下,ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào),因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)AL脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG)。如有必要,可通過對(duì)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條 MOVX 和MOVC指令才能將ALE激活。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。
PSEN:程序儲(chǔ)存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效,即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間,當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,將跳過兩次PSEN信號(hào)。
EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為0000H—FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。
XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。
XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。
單片機(jī)最小原理圖如圖1-2-4所示。

時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生:在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,其輸入端為芯片引腳XTAL1,其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部,XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器,這就是單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。
時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后,才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
一般地,電容C1和C2取30pF左右,晶體的振蕩頻率范圍是1.2-12MHz。如果晶體振蕩頻率高,則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高,單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。
單片機(jī)復(fù)位使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)下,并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位條件:必須使9腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平。
LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種,基控制器大部分為HD44780,帶背光的比不帶背光的厚,是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別,兩者尺寸差別如下圖1-2-5所示:

LCD1602的主要技術(shù)參數(shù):
1、顯示容量:16×2個(gè)字符
2、芯片工作電壓:4.5—5.5V
3、工作電流:2.0mA(5.0V)
4、模塊最佳工作電壓:5.0V
5、字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
引腳功能說(shuō)明
LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無(wú)背光)或16腳(帶背光)接口,各引腳接口說(shuō)明如圖1-2-6所示:
編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說(shuō)明 | 編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說(shuō)明 |
1 | VSS | 電源地 | 9 | D2 | 數(shù)據(jù) |
2 | VDD | 電源正極 | 10 | D3 | 數(shù)據(jù) |
3 | VL | 液晶顯示偏壓 | 11 | D4 | 數(shù)據(jù) |
4 | RS | 數(shù)據(jù)/命令選擇 | 12 | D5 | 數(shù)據(jù) |
5 | R/W | 讀/寫選擇 | 13 | D6 | 數(shù)據(jù) |
6 | E | 使能信號(hào) | 14 | D7 | 數(shù)據(jù) |
7 | D0 | 數(shù)據(jù) | 15 | BLA | 背光源正極 |
8 | D1 | 數(shù)據(jù) | 16 | BLK | 背光源負(fù)極 |
圖1-2-1:引腳接口說(shuō)明表
第1腳:VSS為地電源。
第2腳:VDD接5V正電源。
第3腳:VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。
第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。
第5腳:R/W為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。
第6腳:E端為使能端,當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。
第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。
第15腳:背光源正極。
第16腳:背光源負(fù)極。
(4):LCD1602的指令說(shuō)明及時(shí)序序號(hào) | 指令 | RS | R/W | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
1 | 清顯示 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
2 | 光標(biāo)返回 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * |
3 | 置輸入模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/D | S |
4 | 顯示開/關(guān)控制 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B |
5 | 光標(biāo)或字符移位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | * | * |
6 | 置功能 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | * | * |
7 | 置字符發(fā)生存貯器地址 | 0 | 0 | 0 | 1 | 字符發(fā)生存貯器地址 | |||||
8 | 置數(shù)據(jù)存貯器地址 | 0 | 0 | 1 | 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 | ||||||
9 | 讀忙標(biāo)志或地址 | 0 | 1 | BF | 計(jì)數(shù)器地址 | ||||||
10 | 寫數(shù)到CGRAM或DDRAM) | 1 | 0 | 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 | |||||||
11 | 從CGRAM或DDRAM讀數(shù) | 1 | 1 | 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 | |||||||
1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(說(shuō)明:1為高電平、0為低電平)
指令1:清顯示,指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。
指令2:光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址00H。
指令3:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D:光標(biāo)移動(dòng)方向,高電平右移,低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效,低電平則無(wú)效。
指令4:顯示開關(guān)控制。D:控制整體顯示的開與關(guān),高電平表示開顯示,低電平表示關(guān)顯示C:控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無(wú)光標(biāo)B:控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。
指令5:光標(biāo)或顯示移位S/C:高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字,低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。
指令6:功能設(shè)置命令DL:高電平時(shí)為4位總線,低電平時(shí)為8位總線 N:低電平時(shí)為單行顯示,高電平時(shí)雙行顯示F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符,高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。
指令7:字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。
指令8:DDRAM地址設(shè)置。
指令9:讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF:為忙標(biāo)志位,高電平表示忙,此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù),如果為低電平表示不忙。
指令10:寫數(shù)據(jù)。
指令11:讀數(shù)據(jù)。
(5): LCD1602的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表
液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址,也就是告訴模塊在哪里顯示字符,圖2-2-6是1602的內(nèi)部顯示地址。
例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H,那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢?這樣不行,因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。
在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式,在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的,無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。
1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái),我們就能看到字母“A”。





(1)選用頻率較高和穩(wěn)定性好晶振。如選24KHZ的晶振可使測(cè)量范圍擴(kuò)大,穩(wěn)定性好的晶振可以減小誤差。
(2)測(cè)量頻率低的信號(hào)時(shí),可適當(dāng)調(diào)整程序,延長(zhǎng)門限時(shí)間,減少原理上±1的相對(duì)誤差。
(3)測(cè)量頻率高的信號(hào)時(shí),可先對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻,在進(jìn)行測(cè)量。
4.2擴(kuò)展方面(1)預(yù)處理電路部分
在實(shí)際工作中,如若兩級(jí)NPN放大管仍不能使放大作用明顯,則可以再級(jí)聯(lián)一個(gè)NPN放大管;或者采用放大能力更強(qiáng)的三極管或CMOS管代替。后一種思路雖然在價(jià)格上有所增加,但卻減少了電路的復(fù)雜程度,并且在電路板一旦出現(xiàn)問題時(shí),能盡最大可能的減少元器件的更換和連接線路的修改,非常方便和實(shí)用。
(2)增加電源部分
在上面數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)工程中,使用的是外部干電池電源對(duì)單片機(jī)和其他電路供電,操作起來(lái)很方便,但有一個(gè)缺點(diǎn)是外部提供的電源準(zhǔn)確度不是很高。比如,單片機(jī)需要提供5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓,我們使用的干電池,由于使用時(shí)間過久或型號(hào)不同而使得提供的電壓達(dá)不到5V或高于5V,這樣使得電路不能在正常的狀態(tài)下工作或損壞元器件。因此在原理圖中,我們可以加入電源部分,采用元件7805或7809和整流電路對(duì)外來(lái)電壓進(jìn)行整流、限壓,提供標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓給電路,這樣就增加了硬件電路的穩(wěn)定性和測(cè)試的準(zhǔn)確性。
4.3 功能上的完善4.3.1 增加鍵盤控制通過按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻率,周期,占空比,脈寬等各項(xiàng)功能。按不同的鍵起到不同的作用,也就是完成不同的功能。還可以根據(jù)按鍵數(shù)的多少來(lái)選擇不同的鍵盤。所以我們可以從實(shí)際操作中知道鍵盤的擴(kuò)展是非常方便的。
4.3.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換在測(cè)量頻率時(shí),軟件編程也可以實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。頻率計(jì)每個(gè)工作循環(huán)開始時(shí)使用計(jì)數(shù)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量,測(cè)量完后判斷測(cè)量結(jié)果是否具有2位有效數(shù)字,如果成立,將結(jié)果送去顯示,本工作循環(huán)結(jié)束;否則將計(jì)數(shù)閘門寬度依次擴(kuò)大10倍,繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量判斷,直到計(jì)數(shù)閘門寬度達(dá)到1s,這時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率測(cè)量范圍為100Hz~999Hz。如果測(cè)量結(jié)果仍不具有2位有效數(shù)字,頻率計(jì)則使用定時(shí)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。
4.3.3 液晶顯示器(LCD)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示LED顯示管只能顯示0~9和一些簡(jiǎn)單的英文字母,頻率計(jì)的功能就受到極大的限制,而LCD顯示管能夠解決LED的不足,增強(qiáng)顯示功能。LCD具有體積小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn),平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì),因此廣泛應(yīng)用于各種儀表設(shè)備中去。LCD顯示器主要有字符型和點(diǎn)陣型兩種。
總結(jié)
系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過程,更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過程。在這過程中,我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)有了深刻的的認(rèn)識(shí),對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握,對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì),并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中增長(zhǎng)了知識(shí),豐富了經(jīng)驗(yàn)。控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很辛苦的工作,同時(shí)也是一個(gè)充滿樂趣的過程。在設(shè)計(jì)過程中,要邊學(xué)習(xí),邊實(shí)踐,遇到新的問題就不斷探索和努力,即可使問題得到解決。
同時(shí),在本次設(shè)計(jì)中,也深刻體會(huì)到理論和實(shí)踐相集合的重要性。雖然之前收集了大量的資料但在實(shí)際應(yīng)用中卻有很大差異,出現(xiàn)了許多意想不到的問題。但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的摸索最終還是設(shè)計(jì)出達(dá)到要求的系統(tǒng)。由于時(shí)間緊迫,有些設(shè)計(jì)工作還有待完善,在以后的工作中我會(huì)繼續(xù)努力,不斷提高自己的技術(shù)水平,以適應(yīng)未來(lái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)。
致謝詞
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