第一篇：簡(jiǎn)易數(shù)字顯示頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易數(shù)字顯示頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

摘 要：本文應(yīng)用NE555構(gòu)成時(shí)鐘電路，7809構(gòu)成穩(wěn)壓電源電路，CD4017構(gòu)成控制電路，CD40110和數(shù)碼管組成計(jì)數(shù)鎖存譯碼顯示電路，實(shí)現(xiàn)可測(cè)量1HZ-99HZ這個(gè)頻段的數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器。

關(guān)鍵詞：脈沖；頻率；計(jì)數(shù)；控制 1 引 言

在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量顯得很重要。測(cè)量頻率的方法有很多,其中電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測(cè)量的重要手段之一。2 電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻方法

電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式：一是直接測(cè)頻法，即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)；二是間接測(cè)頻法，如周期測(cè)頻法。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號(hào)。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以?duì)多種物理量進(jìn)行測(cè)試，比如機(jī)械振動(dòng)的頻率、轉(zhuǎn)速、聲音的頻率以及產(chǎn)品的計(jì)件等等。因此，數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。3 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)電路組成框圖

本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用數(shù)字電路的知識(shí)，由NE555構(gòu)成時(shí)鐘電路，7809構(gòu)成穩(wěn)壓電源電路，CD4017構(gòu)成控制電路，CD40110和數(shù)碼管組成計(jì)數(shù)鎖存譯碼顯示電路。從單元電路的功能進(jìn)行劃分，該頻率計(jì)由四大模塊組成，分別是電源電路、時(shí)鐘電路（閘門）、計(jì)數(shù)譯碼顯示電路、控制電路（被測(cè)信號(hào)輸入電路、鎖存及清零）。電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)電路組成框圖 單元模塊電路設(shè)計(jì) 4.1電源電路

在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率的穩(wěn)壓電源的組成如圖2所示，它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。

圖2 電源電路

220V市電經(jīng)220V/12V變壓器T降壓，二極管橋式整流電路整流，1000uF電容濾波后送人7809的輸入端（1腳）。7809的第二腳接地，第三腳輸出穩(wěn)壓的直流電壓，C7、C8是為了進(jìn)一步改變輸出電壓的紋波。紅色發(fā)光管LED指示電源的工作狀態(tài)，R9為L(zhǎng)ED的限流電阻，取值為5.1K。4.2 時(shí)鐘電路

電路如圖3所示，由NE555構(gòu)成的多諧振電路，3腳輸出振蕩脈沖，其中LED為黃色發(fā)光二極管，R1為5.1K，R2為1K，R3為10K，C1,C5為100UF,C4為0.01UF，C2為1000PF,RPE選取10K。

圖3 時(shí)鐘電路

4.3計(jì)數(shù)、顯示電路

電路中，CD40110是集十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)、譯碼、鎖存、驅(qū)動(dòng)于一體的集成電路。CPU為加法輸入端，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器做加法計(jì)數(shù)；CPD為減法輸入端，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器做減法計(jì)數(shù)。QCO為進(jìn)位輸出端，計(jì)數(shù)器做加法時(shí)，每計(jì)滿10數(shù)后其輸出一個(gè)脈沖；QBO為借位輸出端，計(jì)數(shù)器做減法時(shí)，每計(jì)滿10數(shù)后其輸出一個(gè)脈沖。該頻率計(jì)電路使用CPU輸入端，在第10個(gè)脈沖信號(hào)輸入時(shí)，QCO輸出的進(jìn)位脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖送到高位計(jì)數(shù)器的CPU輸入端。5腳R端為計(jì)數(shù)器的清零端，當(dāng)此腳加上高電平信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為零，并使相應(yīng)的數(shù)碼管顯示0。4.4 被測(cè)信號(hào)輸入電路

NE555等構(gòu)成頻率為1Hz的振蕩信號(hào)，由其3腳輸出經(jīng)非門反相后，作為控制信號(hào)加到CD4017的CP輸入端，產(chǎn)生時(shí)序控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)1s內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)（即頻率檢測(cè)）、數(shù)值保持及自動(dòng)清零。從圖4中可以看出，當(dāng)非門輸出端輸出第一個(gè)高電平脈沖時(shí)，這個(gè)脈沖使得CD4017的Q1輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖?；在CD4017的CP輸入端輸入的第二個(gè)脈沖信號(hào)到來(lái)之前，Q1將一直保持高電平狀態(tài)。

在Q1輸出高電平時(shí),由CD4011組成的“與”門控制電路打開(kāi)，從USB與非門的另一端輸入的被測(cè)脈沖信號(hào)就可以通過(guò)“與”門控制電路，進(jìn)入到CD40110的CPu輸入端，進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。通過(guò)調(diào)節(jié)電位器調(diào)整NE555的振蕩頻率，使得Q1輸出高電平的持續(xù)時(shí)間為1s，那么在1s內(nèi)的計(jì)數(shù)累計(jì)的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，即為被測(cè)信號(hào)的頻率。4.5頻率顯示電路

當(dāng)USA與非門輸出第二個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，CD4017的Q1輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，Q2輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖健1輸出端的低電平使“與”門控制電路關(guān)閉，此時(shí)由F2的另一腳輸入的被測(cè)信號(hào)就不能通過(guò)，計(jì)數(shù)器不工作。因此，當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖出現(xiàn)時(shí)，數(shù)顯計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。在第三個(gè)脈沖到來(lái)之前，Q2輸入端保持高電平，此高電平持續(xù)時(shí)間（1s）即為數(shù)值保持時(shí)間，可在1s內(nèi)讀取被測(cè)信號(hào)的頻率顯示值。4.6計(jì)數(shù)及顯示清零電路

當(dāng)?shù)谌齻€(gè)脈沖來(lái)到時(shí)，Q2端變?yōu)榈碗娖?，Q3端輸出高電平，但是由于Q3端與CD4017清零端Cr相連接，這個(gè)高電平信號(hào)使CD4017清零，Q1,Q2,Q3端全變?yōu)榈碗娖?。CD4017的Q3輸出端出現(xiàn)的瞬時(shí)高電平信號(hào)通過(guò)二極管加到CD40110的清零端R，使計(jì)數(shù)器及數(shù)顯清零，以便下次重新計(jì)數(shù)。

圖4 頻率計(jì)整機(jī)電路原理圖 結(jié)論

從電路的工作原理可以以看出，本電路介紹的頻率計(jì)的檢測(cè)周期為3s，每檢測(cè)一次，計(jì)數(shù)器累計(jì)時(shí)間1s，數(shù)據(jù)保持1s，清零后又保持1s，然后又開(kāi)始計(jì)數(shù)、保持、清零的循環(huán)。如果感到數(shù)值保持時(shí)間過(guò)短，讀數(shù)取值不方便時(shí)，可將CD4017的Q3輸出端與Cr斷開(kāi)，使Q4與Cr清零端相連，這樣數(shù)據(jù)保持時(shí)間就變?yōu)?s。

本簡(jiǎn)易數(shù)字顯示頻率計(jì)的設(shè)計(jì)目的是為了數(shù)字電路教學(xué)使用，使學(xué)生能夠靈活使用各類常見(jiàn)集成電路，掌握較復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)步驟，在頻率測(cè)量上難免有很多缺陷。

參考文獻(xiàn)

【1】王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo).江西科學(xué)技術(shù)出版社,2005;【2】閆石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2003;【2】王雅芳.protel99se電路設(shè)計(jì)與制版入門與提高.機(jī)械工業(yè)出版社,2011;The design of the simple frequency meter with digital display Abstracts: In this paper,the digital frequency consists of NE555 clock circuit, the 7809 regulated power supply circuit, the CD4017 control circuit, the CD40110 counting latch decoding circuit and the digital tube display circuit.It can measure the frequency of 1HZ-99HZ.Key words: Pulse, frequency ,counting, control

第二篇：頻率計(jì)(格式)數(shù)字邏輯

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

（指導(dǎo)教師填寫）

課程設(shè)計(jì)名稱 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名

專業(yè)班級(jí)

設(shè)計(jì)題目

簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)

一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的

任務(wù): 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，用來(lái)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)數(shù)字信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，并用數(shù)碼管顯示出來(lái)。

目的：

掌握簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試方法。掌握有關(guān)集成電路的工作原理。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求

1.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)：

⑴.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，用于測(cè)量數(shù)字信號(hào)的頻率并顯示，用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制頻率計(jì)的起動(dòng)和停止，并可對(duì)頻率計(jì)置數(shù)。

⑵.測(cè)頻范圍為0.1Hz到9999Hz。

⑶.測(cè)量所需時(shí)基時(shí)間可調(diào)，分1秒和10秒兩檔。

⑷.能連續(xù)循環(huán)測(cè)量顯示，若用1秒檔時(shí)要求6秒完成一個(gè)循環(huán)，其中1秒計(jì)數(shù)測(cè)量；4秒顯示結(jié)果；1秒清零。然后依次循環(huán)。

2.根據(jù)上述要求，畫出電路框圖、原理總圖。3.對(duì)原理圖進(jìn)行仿真。4.在實(shí)驗(yàn)箱上組裝、調(diào)試。5.撰寫設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。

三、時(shí)間進(jìn)度安排

本課程設(shè)計(jì)共兩周時(shí)間。第一周：理論設(shè)計(jì)

周二

布置設(shè)計(jì)任務(wù)；提出課程設(shè)計(jì)的目的和要求；講解電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和電子電路的安裝、調(diào)試技術(shù)；明確對(duì)撰寫總結(jié)報(bào)告和繪制原理總圖的要求；安排答疑、實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

周二至周五

學(xué)生查資料，進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，其中安排三次答疑，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)。第二周：仿真和安裝調(diào)試、撰寫設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告 周一

交設(shè)計(jì)草圖供老師審閱。

周二至周三

在EDA實(shí)驗(yàn)室對(duì)其設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，并可根據(jù)仿真情況修正設(shè)計(jì)以確定設(shè)計(jì)正確，能完成設(shè)計(jì)要求。周三至周四

在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行安裝、調(diào)試，并通過(guò)老師驗(yàn)收。最后，撰寫設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告、繪制原理總圖。

四、主要參考文獻(xiàn)

1.各種版本的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教材； 2.各種版本的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書；

3.集成電路手冊(cè)。

指導(dǎo)教師簽字：

2013 年12月 16 日

第三篇：基于AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

基于AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)的設(shè)計(jì) Algorithms of Signal Classification Based on

Spectrum Analysis

彭嵐峰胡佳佳 Peng Lanfeng Hu Jiajia(南昌大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330029)(College of Science and Technology } Nanchang University, Jiangxi Nanchang，330029)摘要:為了解決市場(chǎng)上各種多功能、高精度數(shù)字頻率計(jì)高價(jià)格的問(wèn)題，本文通過(guò)綜合分析實(shí)際工作的要求，選擇市場(chǎng)上低價(jià)格的常用元件，由單片機(jī)產(chǎn)生閘門時(shí)間與時(shí)鐘等基準(zhǔn)信號(hào)以減少外圍電路，從而提出了一種基于單片機(jī)(AT89C51)為主控制核心、LCD 1602為顯示界面的頻率計(jì)設(shè)計(jì)方案。本方案可滿足簡(jiǎn)易頻 率計(jì)體積小、成本低、精度高、可測(cè)頻帶寬的市場(chǎng)需求。關(guān)鍵詞:單片機(jī);頻率計(jì);液顯

中圖分類號(hào):TM93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-4792(2012)09-0121-03

Abstract： In order to meet the great necessity of multi-function, high-precision digital frequency meter with a lower price, we choose the common cheap components, and use microcontroller to produce the basic clock signalto minimize the peripheral circuit.A design of frequency meter based on microcontroller(AT89C51)andLCD1602 is proposed, which has the properties of small size, low cost, high precision and wide frequency bandwidth.Keywords: AT89C51:Frequency Meter;Liquid Crystal Displ 0引言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

頻率計(jì)又稱為電子計(jì)數(shù)器，是一種常用電子測(cè)量?jī)x器。它的基本功能是測(cè)量信號(hào)的頻率和周期，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、高精度儀器測(cè)量、工業(yè)控制等

領(lǐng)域。目前，市場(chǎng)上的頻率計(jì)基本上都是由專用計(jì)數(shù)芯片與數(shù)字邏輯電路組成。由于這些芯片的工作頻率低，從而限制了產(chǎn)品工作頻率的提高，遠(yuǎn)不能滿足在一些特殊的場(chǎng)合需要。運(yùn)用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)，并采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄈ〈鷤鹘y(tǒng)電路，不僅能克服傳統(tǒng)頻率計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、精度不高的弊端，而且頻率計(jì)性能也將大幅提高。本次設(shè)計(jì)給出了一種基于單片機(jī)(AT89C51)為主控制芯片的頻率計(jì)設(shè)計(jì)方案，不但切實(shí)可行，而且體積小、保密性強(qiáng)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、精度高、可測(cè)頻帶寬，大大降低了設(shè)計(jì)成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

1總體設(shè)計(jì)方案

頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)主要包括時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路、閥門控制、單片機(jī)控制電路和LCD顯示電路。頻率計(jì)的主要核心部件是采用AT89C51來(lái)產(chǎn)生定時(shí)和記錄脈沖變化次數(shù)，運(yùn)用AT89C51來(lái)構(gòu)成計(jì)數(shù)器，突破了大部分運(yùn)用數(shù)字電路模板來(lái)構(gòu)成計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)主要采用AT89S52芯片和LCD 1602來(lái)實(shí)現(xiàn)，軟件編程主要采用C51語(yǔ)言來(lái)編程。圖一給出了設(shè)計(jì)框圖。

圖一頻率計(jì)構(gòu)造圖

1.1控制核心

以單片機(jī)為核心，待測(cè)信號(hào)先進(jìn)入信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，再被送到波形整形電路整形，把待測(cè)的正弦波或者三角波整形為方波。利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的功能對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量的量程，并把測(cè)出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示。

1.2顯示部分

LCD 1602是具有記憶功能的液晶顯示器，當(dāng)頻率值不發(fā)生變化時(shí)無(wú)需更新顯示區(qū)域。此特點(diǎn)可節(jié)約單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，減少測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)間。

1.3波形整形電路

采用LM358比較電路來(lái)整形波形，40K電阻和100K的可調(diào)電阻對(duì)電壓分壓，因?yàn)長(zhǎng)M358比較器的開(kāi)環(huán)增益很大，所以輸入電壓大于分壓電壓的將變?yōu)殡娫措妷?v，而小于電源電壓的會(huì)變成0v。這樣就可以把正弦波、三角波整形成方波。圖二給出了整形電路圖。

圖二波形整形電路

2軟件設(shè)計(jì)

頻率計(jì)的核心部分是程序的編寫，算法的好壞將直接影響頻率計(jì)的精度。包括了以下的主要程序:主程序、LCD 1602顯示程序、顯示轉(zhuǎn)換程序、頻率計(jì)算程序。

2.1主程序

主程序只做控制作用，調(diào)用了三個(gè)子程序定時(shí)器1中斷初始化、LCD 1602初始化、在LCD上顯示W(wǎng)elcome，調(diào)用結(jié)束后等待中斷到來(lái)。void main(void)Initial_S1();

//定時(shí)器1中斷初始化 LCDSTART();

//LCD1602初始化 Putlcddata();//在LCD上顯示W(wǎng)elcome while(1);} 2.2 LCD 1602顯示程序

void LCDSTARTQ { LCDDATA=0x01;

//清屏光標(biāo)復(fù)位 DISP();LCDDATA=0x38;

//設(shè)置顯示模式:8位子行Sx 7點(diǎn)陣 DISP();LCDDATA=0x0c;

//顯示器開(kāi)、光標(biāo)開(kāi)、光標(biāo)允許閃爍 DISP();LCDDATA=0x06;

//文字不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移 DISP();LCDDATA=0x84;

//設(shè)置顯示初始位置 DISP();} 2.3計(jì)數(shù)程序

本設(shè)計(jì)中T0采用計(jì)數(shù)功能，需要注意的一個(gè)問(wèn)題是，輸入的待測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率最高可以達(dá)到460800Hz，但計(jì)數(shù)器最多只能計(jì)數(shù)65536次，顯然需要對(duì)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展的思路是除了計(jì)數(shù)器TO的THO和TLO用于計(jì)數(shù)外，再選用一個(gè)計(jì)數(shù)單元，每當(dāng)計(jì)數(shù)器TO溢出回零時(shí)產(chǎn)生中斷，中斷程序執(zhí)行計(jì)數(shù)擴(kuò)展單元自增1。本設(shè)計(jì)需要測(cè)量頻率最大為10000Hz，可以不用擴(kuò)展。void timerl} interrupt 3 { TH1=THCLK;TL1=TLCLK;switch(n){

case2: }if(--switchtime==0)}Frequencyvalue=(THO*256+TLO)/4)* 1000;NumToCharO;

THO=O;TLO=0;} break;}

case3: {if(--switchtime==0){Frequencyvalue=(THO*256+TLO)/4)* 100;NumToChar();

TH0=0;TL0=0;} break;}

easel:{if(--switchtime==0){Frequencyvalue=(TH0*256+TLO)/4)* 10+60;NumToChar();

TH0=0;TL0=0;} break;}

}

} 2.4顯示轉(zhuǎn)換

從計(jì)數(shù)器采集到的頻率數(shù)據(jù)是整數(shù)，不能直接把這些數(shù)據(jù)送給LCD顯示，因此需要把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)有效的字符串。下面這段程序?qū)⒄麛?shù)轉(zhuǎn)換成字符串。

void NumToChar()

{

frequency [0]=Frequencyvalue/ 10000+48;

frequency

[1]=

(Frequencyvalue% 10000)/1000+48;

frequency [2]=(Frequencyvalue% 1000)/ 100+48;

frequency [3]=(Frequencyvalue% 100)/10+48;

frequency [4]=Frequencyvalue% 10+48;

frequency[5]='H';

frequency [6]='z';

frequency [7]='