基于單片機頻率計的設(shè)計

1、信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計說明書吉林化工學(xué)院信控學(xué)院硬件課程設(shè)計說明書基于單片機頻率計的設(shè)計學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 自動指導(dǎo)教師： 職 稱： 教授起止日期： 2016.3.282016.4.17 吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology- 35 -課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：基于單片機的可調(diào)電源設(shè)計二、設(shè)計目的1掌握STC89C52單片機最小系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計；2掌握單片機的編程方法；3熟練利用KEIL軟件進行軟件仿真編程及程序下載的方法；4掌握可調(diào)電源設(shè)計的原理，AD轉(zhuǎn)換電路的原理及方法以及顯示電路和AC到DC硬件電路設(shè)計的方

2、法。三、設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計可調(diào)電源，通過單片機可以知道可調(diào)電源的電壓值。可調(diào)電源具有以下基本功能：1具有實時顯示電源值；2要求誤差在5%之內(nèi)。四、設(shè)計時間及進度安排設(shè)計時間共兩周（2016.03.282016.04.08）,具體安排如下表：周安排設(shè) 計 內(nèi) 容設(shè)計時間第一周了解可調(diào)電源設(shè)計的原理，設(shè)計單片機最小系統(tǒng)和外圍電路的原理圖，學(xué)習(xí)單片機開發(fā)軟件的使用。2016.03.282016.04.01第二周按照原理圖焊接電路板，學(xué)習(xí)單片機對各模塊的編程驅(qū)動方法以及掌握利用keil進行編程，學(xué)習(xí)對單片機編程調(diào)試和整合方法。2016.04.052016.04.10第三周軟件下載并調(diào)試程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的

3、基本功能。完成并提交硬件設(shè)計作及硬件課程設(shè)計說明書，課程設(shè)計答辯。2016.04.112016.04.17五、指導(dǎo)教師評語及學(xué)生成績指導(dǎo)教師評語:年 月 日成績指導(dǎo)教師(簽字):目 錄課程設(shè)計任務(wù)書I第1章 課程設(shè)計的目的1第2章 頻率計22.1頻率計簡介22.2頻率的測量方法22.2.1 無源測頻法22.2.2 比較法32.2.3 示波法42.2.4 計數(shù)法42.3頻率計的作用42.4頻率計的應(yīng)用范圍42.5頻率計的研究的目的和意義5第3章 軟件設(shè)計的流程63.1 Altium Designer63.2針對Altium Designer的設(shè)計6第4章 硬件設(shè)計134.1 各元件簡介及功能13

4、4.1.1 SST89E516RD134.1.2 MAX232CPE144.1.3 74HC00154.1.4 74HC393154.1.5 NOKIA5110164.2 設(shè)計方案分析184.2.1 放大整形電路的選擇184.2.2 時基電路的選擇184.2.3 電源設(shè)計方案184.2.4 振蕩電路的設(shè)計194.2.5 復(fù)位電路設(shè)計194.2.6 串口通信模塊204.3 運行程序20第5章 總結(jié)與體會21參考文獻22附 錄23第1章 課程設(shè)計的目的一、設(shè)計的目的 1. 了解數(shù)字頻率計的構(gòu)成，并組成一個簡單的數(shù)字頻率計。2. 理解幾種常用芯片的工作原理和應(yīng)用方法。3. 會運用電子技術(shù)課程的理論知

5、識，獨立完成課題 4. 通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)獨立分析和解決問題的能力， 培養(yǎng)嚴肅工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。二、設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計可調(diào)電源，通過單片機可以知道可調(diào)電源的電壓值。可調(diào)電源具有以下基本功能：1. 具有實時顯示電源值；2. 要求誤差在5%之內(nèi)。三、流程圖設(shè)計流程如下圖1-1所示。圖1-1 流程圖第2章 頻率計2.1頻率計簡介頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器。頻率計主要由四個部分構(gòu)成：時基（T）電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。2.2頻率的測量方法測量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無源測頻法、比較法、示波器法和計數(shù)法等。計數(shù)法在實質(zhì)

6、上屬于比較法，其中最常用的方法是電子計數(shù)器法。電子計數(shù)器是一種最常見、最基本的數(shù)字化測量儀器。2.2.1 無源測頻法無源測頻法主要包括諧振法、電橋法和頻率-變換電壓法等方法。1. 諧振法，如下圖2-1所示。圖2-1 諧振法2. 電橋法凡是平衡條件與頻率有關(guān)的任何電橋都可用來測頻，但要求電橋的頻率特性盡可能尖銳。測頻電橋的種類很多，常用的有文氏電橋、諧振電橋和雙T電橋，部分內(nèi)容參看有關(guān)書籍。3. 頻率-電壓變換法頻率-電壓變換法測頻就是先把頻率變換為電壓或電流，然后以頻率刻度的電壓表或電流表來指示被測頻率。下圖為頻率-電壓變換法測正弦波頻率原理框圖2-2所示。圖2-2 頻率-電壓變換法2.2.2

7、 比較法有源比較測頻法主要包括拍頻法和差頻法。1. 拍頻法拍頻法是將被測信號與標準信號經(jīng)線性元件（如耳機、電壓表）直接進行疊加來實現(xiàn)頻率測量的，其原理電路如圖2-3所示。拍頻法通常只用于音頻的測量，而不宜用于高頻測量。圖2-3 拍頻法2. 差頻法差頻法是利用非線性器件和標準信號對被測信號進行差頻變換來實現(xiàn)頻率測量。高頻段測頻常用差頻法測量，如圖2-4所示。圖2-4 差頻法2.2.3 示波法主要分為李沙育圖形法和周期法。在示波器上根據(jù)李沙育圖形或信號波形的周期個數(shù)進行測頻。這種方法的測量頻率范圍從音頻到高頻信號皆可。2.2.4 計數(shù)法直接計數(shù)單位時間內(nèi)被測信號的脈沖數(shù)，然后以數(shù)字形式顯示頻率值。

8、這種方法測量精確度高、快速，適合不同頻率、不同精確度測頻的需要。電子計數(shù)器測頻有兩種方式：一是直接測頻法，即在一定閘門時間內(nèi)測量被測信號的脈沖個數(shù)；二是間接測頻法，如周期測頻法。由于數(shù)字電路的飛速發(fā)展和集成電路的普及，計數(shù)器的應(yīng)用十分廣泛。利用電子技術(shù)器測量頻率具有精度高，顯示醒目直觀，測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等一系列突出優(yōu)點，所以該方法是目前最好的。2.3頻率計的作用1. 高頻測量是頻率計數(shù)器獨特的優(yōu)勢，普通示波器很難達到。頻率測量很簡單，將信號接入頻率計數(shù)器輸入端后再調(diào)節(jié)功能鍵至頻率測量，屏幕即顯示當前頻率值。單一的頻率測量只需要一個輸入通道即可。   &#

9、160;2. 頻率計數(shù)器周期為波形振動一次所需要的時間，是頻率的倒數(shù)，如圖1所示。大多數(shù)頻率計數(shù)器都會提供這項功能。信號周期的測量方法和頻率測量基本相似。    3. 頻率計數(shù)器頻率比是對兩個頻率進行比較，它可用來測試倍頻器或前置換算器（分頻器）的性能。在許多儀器系統(tǒng)中，兩個頻率的比值遠比兩個獨立的頻率值有意義。例如在比率電容傳感器研發(fā)中，工程師關(guān)心的重點是兩個信號的頻率比。    4. 頻率計數(shù)器統(tǒng)計功能：可以用來統(tǒng)計和顯示當前輸入數(shù)據(jù)的標準偏差，并能選擇統(tǒng)計次數(shù)。標準偏差是描述信號一致性好環(huán)的參數(shù)。標準偏差越大，表示信號幅值相差比

10、較大，一致性差；而較小的標準偏差表示信號的幅值都很接近，信號波動小。2.4頻率計的應(yīng)用范圍1. 頻率計數(shù)器功能是根據(jù)其應(yīng)用來設(shè)計的。頻率計數(shù)器最常見的應(yīng)用是確定發(fā)射機和接收機的特性。發(fā)射機的頻率必須進行檢驗和校準，才能符合有關(guān)規(guī)章制度的要求。頻率計數(shù)器能對輸出頻率和一些關(guān)鍵的內(nèi)部頻率點（如本振）進行測量，查明無線電發(fā)射時候是否滿足技術(shù)指標。    2. 頻率計數(shù)器的另一些應(yīng)用包括計算機領(lǐng)域，在此領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)通信、微處理器和顯示器中都使用了高性能時鐘。對性能要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域包括對機電產(chǎn)品進行測量。   3. 頻率計數(shù)器的早期應(yīng)用之一是作為信號發(fā)

11、生器的一部分。在信號發(fā)生器信號輸出之前，先通過頻率計數(shù)器部件測量該信號，測量到的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為模 擬信號用于反饋控制信號發(fā)生器的頻率，直到達到所需要的數(shù)值，從而能得到穩(wěn)定的信號輸出。很多信號發(fā)生器中都集成了頻率計數(shù)器的簡單功能。例如 OI1842信號發(fā)生器也集成了測量范圍為0.1Hz50MHz的頻率計功能。    艾馳商城是國內(nèi)最專業(yè)的MRO工業(yè)品網(wǎng)購平臺，正品現(xiàn) 貨、優(yōu)勢價格、迅捷配送，是一站式采購的工業(yè)品商城！具有10年工業(yè)用品電子商務(wù)領(lǐng)域研究，以強大的信息通道建設(shè)的優(yōu)勢，以及依托線下貿(mào)易交易市場在工業(yè) 用品行業(yè)上游供應(yīng)鏈

12、的整合能力，為廣大的用戶提供了傳感器、圖爾克傳感器、變頻器、斷路器、繼電器、PLC、工控機、儀器儀表、氣缸、五金工具、伺服電 機、勞保用品等一系列自動化的工控產(chǎn)品。2.5頻率計的研究的目的和意義毫無疑問，無論是在科技研究中還是在實際應(yīng)用中，頻率測量的作用都顯得尤為重要。然而傳統(tǒng)的頻率計通常采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。隨著科技的進步，為了較好的解決這一問題人們開始運用單片機測量頻率，它是一種基于時間或頻率的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理，并依賴于數(shù)字電路技術(shù)發(fā)展起來的一種顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。與傳統(tǒng)的測量方式相比，運

13、用了單片機頻率計有著體積更小，運算速度更快，測量范圍更寬的優(yōu)點，更重要的是它能大大的降低制作成本。由于傳統(tǒng)的頻率計中有許多功能是依靠硬件來實現(xiàn)的，而采用單片機測量頻率之后，有許多以前需要用硬件才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在僅僅依靠軟件編程就能實現(xiàn)，而且不同的軟件編程能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，這一巨大優(yōu)勢無疑使得制作成本大大降低。由于當今科技的日新月異，人們對電子產(chǎn)品的要求隨之增高，經(jīng)濟、高效、精準成為人們的目標，就頻率計來說，如果現(xiàn)如今還是像傳統(tǒng)的方式來設(shè)計并制造，那顯然不能滿足人們的要求。那么基于單片機的數(shù)字頻率計必將取代傳統(tǒng)的頻率計。而它的優(yōu)勢也顯而易見，小巧輕便、集成度高、操作簡單、易于維護和修改。這些優(yōu)

14、點無不滿足著人們追求經(jīng)濟、高效、精準的目標。試想一下，改變程序中的幾行命令顯然要比改變電路板上的幾條連線要快的多，方便的多。也正是由于基于單片機的數(shù)字頻率計與傳統(tǒng)的頻率計有著那么明顯的優(yōu)勢，因此，我將數(shù)字頻率計的設(shè)計與實現(xiàn)作為我的研究課題。通過設(shè)計頻率計系統(tǒng)，實現(xiàn)信號頻率的檢測功能。在檢測系統(tǒng)的設(shè)計中，要熟悉以單片機為核心的控制單元，以檢測電路為依托的功能單元，以人機界面為媒介的交互單元。了解頻率檢測的算法及軟硬件的實現(xiàn)方式。靈活應(yīng)用電子相關(guān)學(xué)科的理論知識，聯(lián)系實際電路設(shè)計的具體實現(xiàn)方法，達到理論與實踐的統(tǒng)一。在此過程中，加深對信號檢測和信號處理的理解和認識。這對我以后的工作和學(xué)習(xí)都是有很大幫

15、助的。第3章 軟件設(shè)計的流程3.1 Altium DesignerAltium Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。目前最高版本為：Altium Designer 15.0.7 Build 36915Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)

16、所需的所有必須技術(shù)和功能。Altium Designer 在單一設(shè)計環(huán)境中集成板級和FPGA系統(tǒng)設(shè)計、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及PCB版圖設(shè)計、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計數(shù)據(jù)管理功能,使得Altium Designer成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案一個既滿足當前，也滿足未來開發(fā)需求的解決方案。電路設(shè)計自動化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設(shè)計中各種工作交由計算機來協(xié)助完成。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設(shè)計工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器

17、件層出不窮，電子線路變得越來越復(fù)雜，電路的設(shè)計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設(shè)計已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計，打印各種報表。Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。 由于Altium Designer 在繼承先前Prot

18、el軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計功能，Altium Designer 對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。Altium Designer 6.9 在單一設(shè)計環(huán)境中集成板級和FPGA系統(tǒng)設(shè)計、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及PCB版圖設(shè)計、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計數(shù)據(jù)管理功能,使得Altium Designer成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案一個既滿足當前，也滿足未來開發(fā)需求的解決方案。3.2針對Altium Designer的設(shè)計新建一個原理圖庫。選擇菜單欄上的【文件】【新建】【庫】【原理圖庫】，具體操作如下圖3-1所示。圖3-1 新建原理圖之后可

19、以看到新建的原理圖庫，如下圖3-2所示。圖3-2 原理圖庫添加原理圖庫和PCB庫文件到新建的工程中。也可以自己繪制原理圖庫和PCB圖庫。當明確項目要求后，可以確定原理圖中所使用的元器件名稱，型號和引腳定義。在新建的“工程”右鍵add new to project schematic libarary 新建庫文件(后綴名為：.schlib），通過菜單欄下的“place”選擇功能塊進行繪制。在集成庫中的原理圖庫中繪制元器件SST89E516RD的原理圖，繪制完成的原理圖如下圖3-3所示。圖3-3 芯片SST89E516RD新建一個PCB元件庫。選擇菜單欄上的【文件】【新建】【庫】【PCB元件庫】，

20、具體操作如下圖3-4所示。圖3-4 新建PCB元件庫自己繪制PCB封裝庫。當從網(wǎng)絡(luò)中找不到你想要的元件封裝，或者你所用的元件是新出的產(chǎn)品，此時該元件的封裝需要親自繪制。利用游標卡尺或查看該元件datasheet中的封裝信息來確定元件管腳行與列之間的距離。在新建的“工程”右鍵add new to projectpcb library 新建庫文件（后綴名為：.pcblib）。特別注意，封裝庫文件自己繪制完成后需要重新命名，并且設(shè)置參考點，目的是在PCB生成時軟件能明確此元件封裝的坐標信息！設(shè)置參考點的方法為：editset referencepin1。還有值得注意的是：在自己繪制完封裝庫元件后一定

21、別忘了設(shè)置封裝的參考點，非常重要。在PCB中擺元件時，盡量依據(jù)原理圖中各元件的連接關(guān)系來擺，連接近的擺的近，這樣連線時簡單方便。建立完成后，會發(fā)現(xiàn)新建的PCB元件庫的設(shè)計界面，如下圖3-5所示。圖3-5 新建PCB界面在PCB元件庫中繪制元器件SST89E516RD的PCB元件圖，繪制完成的原理圖如下圖3-6所示。圖3-6 PCB圖庫建立的元件之后將建立好的PCB元件圖，與原理圖庫中繪制的元器件相關(guān)聯(lián)，結(jié)果如下圖3-7所示。圖3-7 元器件關(guān)聯(lián)然后，新建原理圖，具體如下圖3-8。圖3-8 新建原理圖值得注意的是，這里引腳上有個*字弄標識，這個很重要這個點是用來在原理圖中來連接用的，一定不要搞反

22、了，所以一個這個標識放在外面，而且我們放的這個引腳都是在坐標點為X=0,Y=0上（快捷鍵Ctrl+Home可以快速回到原點），因為查看元件都從這里起始的。依據(jù)上述，依次建立其他芯片，并在新建的原理圖上連接元件與芯片，完成后如下圖3-9所示。圖3-9 接線原理圖新建PCB工程，具體如下圖3-10所示。圖3-10 建立PCB工程在生成的PCB界面，手動擺元件和連線。初步生成的PCB元件是依次排列，連線也不符合要求，此時需要你自己手動連線和擺元件，以達到滿意的要求為止。藍線為正常線路，紅線為跳線。由連線完成的原理圖生成PCB圖，如圖3-11所示。圖3-11 生成PCB圖第4章 硬件設(shè)計4.1 各元件

23、簡介及功能4.1.1 SST89E516RD采用40腳封裝。SST89E516RD是8位集成存儲器的51系列兼容單片機，和51系列單片機軟件兼容、開發(fā)工具兼容、管腳也兼容。SST89E5l6RD片內(nèi)有兩塊SuperFlashEEPROM，分為64K主塊（BLOCk0）和8K次塊（Blockl）。如圖4-1所示。圖4-1 SST89E516RDSST89E5l6RD片內(nèi)有兩塊SuperFlashEEPROM，分為64K主塊（Block0）和8K次塊（Blockl）。 Block0的地址范圍是0000hffffhIBlockl的地址范圍是10000h11fffh。做仿真器時B l o c k l存

24、儲區(qū)燒寫SOFtICE仿真監(jiān)控程序。SST89E516RD是SST公司出產(chǎn)的一款基于8051內(nèi)核的8位單片機。SST89E516RD最大的特點是具有在線調(diào)試和在線下載功能，為工程開發(fā)中的調(diào)試提供了最大的方便。該芯片中含有1k的RAM禾64k+8k的內(nèi)置可擦除程序存儲器ROM。其程序存儲器達到了51內(nèi)褲結(jié)構(gòu)單片機尋址的最大范圍，能夠滿足大容量程序存儲的要求。SST89E516RD在5V電壓時可工作在040MHz和3V。主要特性：兼容80C51系列，內(nèi)置超級FLASH 存儲器的單片機。SST89E5XXRD工作電壓VDD=4.55.5V伏工作電壓時040MHz 的頻率范圍。SST89V5XXRD工

25、作電壓VDD=2.73.6V在3伏工作電壓下,原廠保證025 MHz 的工作頻率 ,實際最高可達40MHz。與現(xiàn)行的80C52列單片機硬件PIN-TO-PIN完全兼容，軟件、開發(fā)工具也完全兼容。1K*8的內(nèi)部RAM（256Bytes+768Bytes，可放心使用C語言編程）。兩塊超級FLASH EEPROMSST89E516RD/SST89V516RD:64K*8的基本存儲塊和8K*8的二級存儲塊（扇區(qū)大小為128 字節(jié)）。SST89E58RD/SST89V58RD:32K*8的基本存儲塊和8K*8的二級存儲塊（扇區(qū)大小為128字節(jié)，二級存儲塊可用于存放掉電后要保存的數(shù)據(jù)，放在內(nèi)部具有極強的抗

26、干擾性）。獨立的塊加密IAP下的并行操作塊地址重映射。最大片外程序/數(shù)據(jù)地址空間為64K*8（當然也可以通過I/O口進行塊切換，實現(xiàn)超64K 擴展）。三個高電流驅(qū)動引腳（每個16 mA,可直接驅(qū)動LED）。三個16位定時器/計數(shù)器。全雙工增強型UART幀錯誤檢測自動地址識別。9個中斷源，四個中斷優(yōu)先級?？撮T狗定時器（Watchdog Timer, 缺省情況下不打開，用戶不需要時可不使用）。可編程計數(shù)陣列（PCA）標準為每個機器周期12個時鐘，器件可選擇在每個機器周期6個時鐘基礎(chǔ)上加倍掉電檢測（Brow-out 缺省為產(chǎn)生復(fù)位，也可設(shè)置為產(chǎn)生中斷）。降低EMI模式（通過AUXR SFR不允許AL

27、E輸出時鐘）以上三項確保了SST單片機的高抗干擾性，可直接取代ATMEL公司的單片機。四個8位I/O口（32根輸入輸出線）。4.1.2 MAX232CPEMAX232CPE是16針SMD封裝IC，用于完成 計算機232端口數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換，連接CMOS電路的，換言之，如果離開它，我們就無法用軟件監(jiān)控電源狀態(tài)了（需要串口返回信號）。而PIC16F870則為24腳8位CMOS閃存控制器。 用于可監(jiān)控UPS當中。如圖4-2所示。圖4-2 MAX232CPEMAX232CPE完成232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換，提供一個本地接口，為調(diào)試和維護提供方便。TXD接SX52的RA2腳，RXD接SX52的RA3腳，RS

28、-RXD和RS-TXD是RS232電平，為標準串口電平。數(shù)據(jù)可以從串口輸入到單片機SX52，SX52再把數(shù)據(jù)送到RTL8019AS傳出去。用于嵌入式設(shè)備上的應(yīng)用。4.1.3 74HC00TTL2 輸入端四與非門1. 概述：74HCT00是高速硅柵CMOS器件，符合JEDEC標準的第7A，高電平4V，低電平1V，與非門電路經(jīng)常用來實現(xiàn)組合邏輯的運算。如圖4-3所示。圖4-3 74HCT002. 特征：輸入電平：CMOS電平；ESD保護：HBM jesd22-a114f超過2000 V；毫米jesd22-a115-a超過200 V；多種封裝選項；指定-40°C + 85

29、6;C和-40C + 125°C。4.1.4 74HC393該74HC393；7474HCT393是雙4級二進制紋波計數(shù)器.每個計數(shù)器配有時鐘輸入（NCP）,壓倒一切異步主復(fù)位輸入（NMR）和4緩沖并行輸出（nQ0到nQ3）.對高到低計數(shù)器進展NCP過渡.核磁共振一個高計數(shù)器清零階段,并強制輸出低電平,獨立NCP狀態(tài).輸入包括鉗位二極管.這允許使用限流電阻接口輸入電壓超過5，如圖4-4所示。圖4-4 74HC393輸入電平：u-對于74HC393：CMOS電平；-對于74HCT393：TTL電平。符合JEDEC標準沒有7A。ESD防護護：u-HBM JESD22-A114F超過200

30、0V。-MM JESD22-A115-A超過200V。兩個與個別時鐘4位二進制計數(shù)器。除以任何二進制模塊多達28在一個封裝。兩個主復(fù)位單獨清除每個4位計數(shù)器。4.1.5 NOKIA5110Nokia/諾基亞5110 LCD原理應(yīng)用資料:LPH7366是NOKIA公司生產(chǎn)的可用于其5110、6150，6100等系列移動電話的液晶顯示模塊，國內(nèi)廠家也生產(chǎn)有類似的兼容產(chǎn)品。該產(chǎn)品除應(yīng)用于移動電話外，也可廣泛應(yīng)用于各類便攜式設(shè)備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有以下特點： 84x48的點陣LCD，可以顯示4 行漢字。采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的

31、信號線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議（如AVR單片機的I、MCS51的串口模式等），傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間。 可通過導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 LCD控制器驅(qū)動器芯片已綁定到LCD晶片上，模塊的體積很小。 采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200A 以下，且具有掉電模式。 LPH7366的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設(shè)備和測試設(shè)備中。如圖4-5所示。圖4-5 NOKIA5110Nokia5110是一款經(jīng)典機型，可能由于經(jīng)典的緣故，舊機器很多，所以很多電子工程師就把舊機器的

32、屏幕拆下來，自己驅(qū)動Nokia5110，用于開發(fā)的設(shè)備顯示，取代LCD1602。 使用Nokia5110液晶的四大理由。1. 性價比高，LCD1602可以顯示32個字符，而Nokia5110可以顯示15個漢字，30個字符。Nokia5110裸屏僅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般5070元。 2. 接口簡單，僅四根I/O線即可驅(qū)動，LCD1602需11根I/O線，LCD12864需12根。 3. 速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。 4. 在Nokia5110工作電壓3.3V，正常顯示時工作電流200uA以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜

33、式移動設(shè)備?？梢栽谑袌錾腺I到Nokia5110的裸屏和帶PCB的Nokia5110屏幕，因為Nokia5110是不帶背光的，所以通常商家會在PCB上按了幾個背光LED，上電就能亮，建議大家還是買那種連上PCB的5110。基于初期的研究設(shè)計，連接如下圖4-6所示。圖4-6 Nokia511連接圖4.2 設(shè)計方案分析4.2.1 放大整形電路的選擇方案一：放大整形電路由三極管和與非門組成。三極管構(gòu)成的放大器將輸入的周期信號如正弦波、三角波、等進行放大。將電源電壓設(shè)為5V，當輸入信號幅值比較大時會出現(xiàn)線性失真，將放大后的波形幅度控制在5V以內(nèi)。與非門構(gòu)成施密特觸發(fā)器對放大器的輸出信號進行整形，使之成為

34、矩形脈沖。方案二：放大部分同方案一，整形部分是由555構(gòu)成的施密特整形電路。方案對比：555定時器的靈敏度較高，輸出驅(qū)動電路大，但考慮到涉及的是簡易頻率計，對精度的要求不高，因此沒必要使用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器，使用與非門可以降低成本，因此選用方案一。4.2.2 時基電路的選擇方案一：時基電路的作用是產(chǎn)生一個標準的時間信號（高電平持續(xù)時間為1s）可用定時器555構(gòu)成的多謝振蕩器作為時基電路。多謝振蕩器又稱矩形波發(fā)生器，電路不具有穩(wěn)定的狀態(tài)，但是具有兩個暫穩(wěn)態(tài)，當電路由一個暫穩(wěn)態(tài)過渡到另一個暫穩(wěn)態(tài)時，其“觸發(fā)”信號是由電路內(nèi)部電容充（放）電提供的，因此無需外部觸發(fā)脈沖，電路工作就是在兩個暫

35、穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。在此方案中的時基信號由引腳3輸出，脈寬由37k電阻、47k電阻及電容決定。電路圖如圖5所示。用555定時器組成的多謝振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。方案二：時基電路可用晶體振蕩器和分頻器構(gòu)成。晶振頻率取32768HZ，晶振產(chǎn)生脈沖經(jīng)分頻器14級二分頻后輸出2Hz脈沖（高、低電平各持續(xù)1s）。方案比較：方案二晶振分頻產(chǎn)生標準時間精度要高于方案一種的555多謝振蕩器產(chǎn)生的標準時間。但是555定時器電路元件較少，結(jié)構(gòu)簡單使用方便。而且由于設(shè)計要求精度不是很高，所以選用方案一。4.2.3 電源設(shè)計方案電源電路主要由變壓器、橋式整形電路、7805及相關(guān)的濾波電路組成。2

36、20V交流電經(jīng)變壓、整流、濾波后，由一片7805向系統(tǒng)提供+5V和-5V電壓信號。如圖4-7所示。圖4-7 電源設(shè)計連接4.2.4 振蕩電路的設(shè)計單片機本身是一個復(fù)雜的同步時序系統(tǒng)，為了確保同步工作方式的實現(xiàn)，單片機必須有時鐘信號，以使其系統(tǒng)在時鐘信號的控制下按時序協(xié)調(diào)工作。晶振頻率時單片機的一項重要技術(shù)指標，晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率就越高，單片機的運行速度也就越快，本次設(shè)計所用的晶振頻率為12MHZ。電路如圖4-8所示。圖4-8 振蕩電路4.2.5 復(fù)位電路設(shè)計用于產(chǎn)生復(fù)位信號，通過RST引腳送入單片機，進行復(fù)位操作。復(fù)位電路的好壞直接影響單片機系統(tǒng)工作的可靠性，單片機的復(fù)位電路共有上電

37、復(fù)位、按鍵復(fù)位和脈沖復(fù)位3種，在本次設(shè)計中采用按鍵復(fù)位電路，此電路即可實現(xiàn)按鍵復(fù)位，還可以實現(xiàn)上電復(fù)位。其中上電復(fù)位是利用電容充放電來實現(xiàn)的，按鍵復(fù)位則是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通來實現(xiàn)的。電路如圖4-9所示。圖4-9 復(fù)位電路4.2.6 串口通信模塊串口通信模塊的設(shè)計，該模塊利用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)TTL和232電平的轉(zhuǎn)換，通過單片機的RXD和TXD引腳與上位機通信實現(xiàn)每秒向PC機發(fā)送一次實測頻率值。如圖4-10所示。圖4-10 串口通信模塊4.3 運行程序（詳見附錄）第5章 總結(jié)與體會回顧起這一周來的課程設(shè)計，我感慨頗多，我體會到了設(shè)計 電路、連接電路、電路仿真的苦和甜，但

38、是它讓我學(xué)到了很多。通過課程設(shè)計我們不僅鞏固了以前的理論知識，而且通過查資料等方式對電路進行設(shè)計及仿真，都對我們所學(xué)的專業(yè)知識進行了檢驗。我們從中懂得了實踐和理論相結(jié)合的重要性，從而實踐動手能力和獨立思考能力。 在設(shè)計的過程中難免會遇到各種各樣的問題，發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，不知道如何對某些電路進行檢驗和故障排除，這都是我所欠缺的，但是通過查閱資料學(xué)習(xí)，我得到了進一步的提高。 遇到問題很正常，但我們應(yīng)該將每一次的問題牢記在心，并分析清楚，以免下次遇到相同的問題，這樣我們學(xué)到的知識才能得到運用，才能讓我們受益終身。 在此，還得感謝老師給了我們這次動手實踐的機會，使我們了解了在實際的應(yīng)用中很多應(yīng)該注意

39、卻沒有注意的問題，這對以后的實踐有很大的幫助。還得感謝在這次課程設(shè)計中的和我一組的組員，他們給力我很多的幫助，使我能夠順利的完成課設(shè)。參考文獻1 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2010 2 郭海文.電氣試驗技術(shù).江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2010 3 薛鵬騫.電子設(shè)計自動化技術(shù)實用教程.江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007 4 何曉婷.電子系統(tǒng)設(shè)計.浙江：浙江大學(xué)出版社，2001 5 姚福安.電子電路設(shè)計與實踐.山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001附 錄程序編寫（主要）：void Lcd_Delay(WORD ms) while(-ms) int GetEnglishCodePo

40、s(BYTE ac) BYTE min,max,mid,midc;min=0;max=ENGLISHCHARNUMBER-1;while(1) if(max-min<2) if(EnglishCodemin=ac)mid=min;else if(EnglishCodemax=ac)mid=max;elsemid=0;break;mid=(max+min)/2;midc=EnglishCodemid;if(midc=ac)break;else if(midc>ac)max=mid-1;elsemin=mid+1;return mid;int GetChineseCodePos(uns

41、igned int ac) unsigned int min,max,mid,midc;min=0;max=CHINESECHARNUMBER-1;while(1) if(max-min<2) if(ChineseCodemin=ac)mid=min;else if(ChineseCodemax=ac)mid=max;elsemid=0;break;mid=(max+min)/2;midc=ChineseCodemid;if(midc=ac)break;else if(midc>ac)max=mid-1;elsemin=mid+1;return mid;/row是行位置,0<

42、=row<=5/col是列位置,0<=col<=83void PutChar1(BYTE row,BYTE col,BYTE pos,BYTE ch)char i;/字符寬度為5個單位if(ch<128)LCD_GotoXY(col,2*row);for(i=0;i<6;i+)LCD_WriteData(EnglishCharDotposi);LCD_GotoXY(col,2*row+1);for(i=6;i<2*6;i+)LCD_WriteData(EnglishCharDotposi);elseLCD_GotoXY(col,2*row);for(i=0;

43、i<12;i+)LCD_WriteData(ChineseCharDotposi);LCD_GotoXY(col,2*row+1);for(i=12;i<2*12;i+)LCD_WriteData(ChineseCharDotposi);/顯示字符串子程序,字符碼為0時退出/row是行位置,0<=row<=5/col是列位置,0<=col<=83void PutStr(BYTE row,BYTE col,BYTE *s) unsigned int c;BYTE pos=0,k=0;while(k<14 && *s)c = *s;if(c

44、>128 && k=13)/放置訪問越界break;if(c<128)pos = GetEnglishCodePos(BYTE)c);PutChar1(row,col+6*k,pos,c);k+;elses+; c = c*256 + *s;pos = GetChineseCodePos(c);PutChar1(row,col+6*k,pos,c);k += 2;s+;while(k < 14)/空格填充，清除殘留PutChar1(row,col+6*k,0,' ');k+;void LCD_WriteByte(BYTE x) char i;

45、SCE=0;SCLK = 0; for (i=0;i<8;i+) x <<= 1;SDIN = CY;/準備好數(shù)據(jù)SCLK = 1; /上升沿讀數(shù)據(jù)SCLK = 0; /為下一次上升沿做準備SCE=1;void LCD_WriteCmd(BYTE x) DC = 0;LCD_WriteByte(x);void LCD_WriteData(BYTE x) DC = 1;LCD_WriteByte(x);/sets X-address part of RAM, 0<=col<=83/sets Y-address of RAM, 0<=row<=5void

46、LCD_GotoXY(BYTE row,BYTE col)LCD_WriteCmd(0x80|row);LCD_WriteCmd(0x40|col);void LCD_ClearScreen()int i;LCD_GotoXY(0,0);for(i=0;i<504;i+)LCD_WriteData(0);LCD_GotoXY(0,0);void LCD_Reset()RST = 0;Lcd_Delay(10);RST = 1;Lcd_Delay(10);void LCD_Init()LCD_Reset();LCD_WriteCmd(0x21);/Chip Active, Horizont

47、al Addressing, Extended InstructionLCD_WriteCmd(0xc0);/Write Vop=0 to registerLCD_WriteCmd(0x20);/Chip active, Horizontal Addressing, Basic InstructionLCD_WriteCmd(0x0c);/Display Normal ModeLCD_ClearScreen();#include <reg51.h>#include <LCD5110.H>#include <stdio.h>#define BYTE unsigned char #define WORD unsigned int#define ULONG unsigned long #define NUM_RES 16#define NUM_PT100 38idata BY