電子綜合設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告-自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量

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1、成都信息工程學(xué)院電子工程學(xué)院電子綜合設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題目：自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量專業(yè)：班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：評(píng)分：2011年12月1日目錄1題目描述和要求21.1對(duì)功能及指標(biāo)的理解21.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路22設(shè)計(jì)說明32.1工作原理32.1.1.測頻部分的原理設(shè)計(jì)32.1.2直流小電機(jī)模塊42.1.3數(shù)碼管顯示模塊52.1.4按鍵模塊62.1.5完整PCB圖72.2軟件設(shè)計(jì)72.2.1主流程圖及中斷流程圖72.2.1與流程圖相配的源程序及注解82.3特殊器件的介紹:173調(diào)試過程183.1問題及解決183

2、.2調(diào)試數(shù)據(jù)193.3誤差分析204設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)205參考文獻(xiàn)216附錄…………………………………………………………………………………………21221.題目描述和要求自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)和小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量：自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)是通過單片機(jī)和分頻電路，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行頻率測量，并在數(shù)碼管或者液晶屏上顯示，測量范圍在1HZ-9999KHZ（4位高位有效數(shù)字），能自動(dòng)選擇最佳的頻段進(jìn)行測量現(xiàn)實(shí)最多的有效數(shù)字，并且小數(shù)點(diǎn)能自動(dòng)根據(jù)頻率的大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量：光電對(duì)管發(fā)射紅外線，小電機(jī)經(jīng)過時(shí)遮擋紅外線，是光電接

3、收管產(chǎn)生脈沖方波，進(jìn)而利用單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，從而測出小電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并且要在數(shù)碼管上顯示，可以利用按鍵控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速，事先用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電機(jī)速度與設(shè)置值相等。1.1對(duì)功能及指標(biāo)的理解功能理解：整個(gè)系統(tǒng)要求在一塊單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)和直流小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量，通過系統(tǒng)按鍵實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子程序之間的切換。自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)：利用單片機(jī)和CD4051和74LS393實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的頻率測量，并在數(shù)碼管上精確顯示，小數(shù)點(diǎn)也能自動(dòng)根據(jù)頻率大小作相應(yīng)調(diào)整。小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量：使用光電對(duì)管產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行小電

4、機(jī)的轉(zhuǎn)速測量，并且要在數(shù)碼管上顯示，可以利用按鍵控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速，事先用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電機(jī)速度與設(shè)置值相等。指標(biāo)要求：自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)：設(shè)計(jì)分頻電路，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行頻率測量，并在數(shù)碼管或者液晶屏上顯示，測量范圍在1HZ-9999KHZ（4位高位有效數(shù)字），能自動(dòng)選擇最佳的頻段進(jìn)行測量現(xiàn)實(shí)最多的有效數(shù)字，并且小數(shù)點(diǎn)能自動(dòng)根據(jù)頻率的大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量：光電對(duì)管發(fā)射紅外線，小電機(jī)經(jīng)過時(shí)遮擋紅外線，是光電接收管產(chǎn)生脈沖方波，進(jìn)而利用單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)技術(shù)，從而測出小電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并且要

5、在數(shù)碼管上顯示，可以利用按鍵控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速，事先用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)控制小電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電機(jī)速度與設(shè)置值相等。1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)采用AT89C52作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，四聯(lián)數(shù)碼管作為整個(gè)系統(tǒng)的顯示窗口，四個(gè)獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)人性化的人機(jī)交互。如下22單片機(jī)74LS393CD4051分頻電路光電對(duì)管測轉(zhuǎn)速數(shù)碼管顯示自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)：LM393和CD4051組成的分頻電路將所測信號(hào)進(jìn)行分屏，并且根據(jù)不同的頻段有4051進(jìn)行選擇，然后進(jìn)過單片機(jī)顯示在數(shù)碼管上，分頻電路由393構(gòu)成，393是一個(gè)雙二進(jìn)制4位計(jì)數(shù)器，可

6、根據(jù)要求的不同設(shè)計(jì)不同的頻段。小電機(jī)測轉(zhuǎn)速：三極管做驅(qū)動(dòng)電路，讓小電機(jī)經(jīng)過光電對(duì)管，然后產(chǎn)生脈沖信號(hào)，將信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)和定時(shí)，然后根據(jù)所測的值顯示在數(shù)碼管上，有按鍵可控制小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并最終讓所測值與實(shí)際值相差不大。2設(shè)計(jì)說明2.1工作原理本系統(tǒng)由LS393CD4051做頻率計(jì)部分，按鍵模塊以及數(shù)碼管顯示四個(gè)模塊組成。利用單片機(jī)AT89C52做為主控芯片實(shí)現(xiàn)。2.1.1.測頻部分的原理設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求自動(dòng)判別輸入周期頻率為5HZ-10K信號(hào),擴(kuò)展要求輸入信號(hào)頻率范圍上限達(dá)到20KHz。22由于單片機(jī)

7、的計(jì)數(shù)頻率上限較低(12MHz晶振時(shí)，約500kHz),所以需對(duì)高頻被測信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理,采用74LS393進(jìn)行分頻處理后，再用CD4051將輸入信號(hào)送入核心控制器件單片機(jī)STC89C52完成運(yùn)算、控制及顯示功能。為了提高頻率的測量精度，所以在信號(hào)輸入后首先設(shè)置電壓跟隨器以增大輸入阻抗，其后接電容進(jìn)行對(duì)信號(hào)的濾波處理。將濾波后的信號(hào)接入電壓比較器，使輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，從而方便對(duì)信號(hào)頻率的測量。電路原理圖如圖2.1所示。圖2.12.1.2直流小電機(jī)模塊小電機(jī)轉(zhuǎn)盤經(jīng)過光電對(duì)管，光電對(duì)管接收管陰極將

8、產(chǎn)生一個(gè)跳變的脈沖CLK信號(hào)，幅度大約在5V左右，將這個(gè)信號(hào)送進(jìn)單片機(jī)的T0計(jì)數(shù)，并有T1作1S的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)到了，看有多少個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)入，即可曉得小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。222.1.3數(shù)碼管顯示模塊顯示模塊是本系統(tǒng)中人機(jī)交互的重要部分，通過四聯(lián)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)了教學(xué)打鈴系統(tǒng)中時(shí)間的顯示以及打鈴時(shí)間的顯示。在低頻函數(shù)波形發(fā)生器中顯示出了波形的種類以及對(duì)應(yīng)的波形頻率，使用戶直觀的了解系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能。系統(tǒng)中顯示采用動(dòng)態(tài)顯