Utilice un contador temporizador para diseñar un circuito cuya función sea cambiar el estado del diodo emisor de luz cada vez que se introduce un pulso.

(1) Ideas de diseño

1. Método de medición:

El método de medición síncrono de ciclos múltiples (método de contador recíproco) elimina fundamentalmente el error ±1 y logra una medición de igual precisión

2. Selección de tecnología de implementación:

Método de implementación de hardware (los dispositivos opcionales incluyen circuitos integrados SSI/MSI/LSI de uso general, circuitos integrados para aplicaciones específicas, dispositivos lógicos programables, como dispositivos isPLD, etc.);

Método de implementación de software (las plataformas opcionales incluyen PC, microcontrolador, dispositivo DSP, etc.)

Combine estos dos para lograr los requisitos de diseño.

3. Selección de generador de señal (rango de frecuencia 900-1300,0 (KHz))

Contador de frecuencia/generador de señal de alta frecuencia SG-4162AD: Rango de frecuencia: 100 KHZ-150 MHZ ◆ dividido en 6 niveles, tercer armónico a 450 MHZ ± 5◆Voltaje de salida: 100MVRMS◆Salida de baja frecuencia: 1KHZ2VRMS

3. Diagrama de bloques aproximado del principio de diseño del sistema:

(2) Diseño del subsistema

1. Diseño del canal de entrada. El canal de entrada está compuesto por un preamplificador y un modelador, por lo que es necesario estimar las especificaciones de ganancia y ancho de banda del preamplificador. Para medir con precisión la señal, la señal de entrada pasa a través de un circuito de amplificación y conformación. El plan de implementación específico es: amplificar la señal de entrada a través del amplificador operacional LM358 y luego darle forma a través del 74LS132. La señal en este momento no se puede enviar directamente al microcontrolador. Esto se debe a que la CPU no puede controlar las señales de INT0 y. Pines INT1 en el hardware. La solución Este problema debe solucionarse mediante hardware y software.

2. Diseño de circuito de generación de tiempo de puerta preestablecido. Para determinar el tiempo de puerta, primero puede generar una señal de pulso desde un temporizador 555 y luego enviar la señal de pulso generada por el 555 al contador decimal 74LS90. Dado que el 74LS90 tiene la función de conteo mixto binario-quintal, se puede usar. Para lograr esto, para el conteo quinario, conecte la salida del 74LS90 a la entrada del decodificador de 3-8 líneas 74LS138, y luego conecte la salida del decodificador a cinco diodos emisores de luz, para que el control de tiempo de puerta en el hardware pueda. ser realizado. Sin embargo, considerando la complejidad de la implementación del hardware, se puede implementar mediante software, es decir, cinco diodos emisores de luz se conectan directamente al puerto P1 del microcontrolador para implementarlo mediante software, y su tiempo de compuerta se puede cambiar presionando botones. .

3. Diseño de circuito de visualización digital. Esta parte del circuito está compuesta por un registro de desplazamiento unidireccional de ocho bits 74LS164 y un tubo digital. Al mismo tiempo, es necesario mostrar las unidades de frecuencia y período, por lo que es necesario conectar en cascada otro 74LS164. La salida del 74LS164 está conectada a seis indicadores de unidad, que representan respectivamente tres órdenes de magnitud de unidades diferentes de la frecuencia periódica. es decir, las unidades de período s, ms μs y las unidades de frecuencia son Hz, KHz y MHz. La señal de reloj del registro de desplazamiento está controlada por el pin TXD del puerto de salida serie del microcontrolador

1. Selección de sistema de microcomputadora de un solo chip:

Subsistema de microcomputadora de un solo chip (seleccione AT89C51 de acuerdo con los siguientes requisitos)

① Alimentado por una fuente de alimentación de 5 V, el puerto de E/S es compatible con niveles TTL y con una cantidad suficiente de puertos de E/S ② Debe haber una gran cantidad de cuatro operaciones aritméticas e instrucciones de operación lógica, y la velocidad de ejecución de las instrucciones debe ser rápida ③ Además de RAM, debe haber EPROM; en el chip ④ Debe haber al menos dos temporizadores/contadores de 16 bits ⑤ Sí Pin de entrada de interrupción externa ⑥ Tiene un puerto de comunicación en serie ⑦ El precio debe ser bajo; El canal de entrada es el siguiente:

Circuito de selección de borde de señal medida:

Diagrama de forma de onda de trabajo del circuito de selección de borde de la señal bajo prueba:

3. Diseño de software

(1) Diagrama de flujo del programa principal del software (ver imagen)

(2) Diseño de subrutinas

1. Rutina de servicio de interrupción de teclado.

Debido a que este medidor de frecuencia tiene muchos elementos de medición, cuando se inicializa el sistema, el elemento de medición predeterminado se configura en medición de frecuencia y el tiempo de puerta preestablecido se establece en 1 ms. El método específico consiste en escribir el valor clave de la clave de selección de medición de frecuencia y el código de configuración del tiempo de puerta preestablecido en la unidad RAM del microcontrolador en la parte de inicialización del sistema del programa principal. De esta manera, la medición de frecuencia se puede realizar incluso si el usuario no selecciona ninguna tecla de elemento de medición después del encendido.

2. Subrutina de contador de software. Las diferentes señales de tiempo preestablecidas de puerta requeridas por el frecuencímetro son generadas por el microcontrolador. Dado que el rango del tiempo de puerta preestablecido es muy amplio, con un valor máximo de 10 s y un valor mínimo de 1 ms, no se puede lograr usando solo el hardware del temporizador en el microcontrolador, y se requiere una combinación de software y hardware. El plan de implementación específico es configurar el temporizador/contador C/T0 en el modo 1 del temporizador T0 iniciado por el nivel alto del pin y establecer su valor inicial en 0 durante la inicialización. El proceso de inicio del contador es el siguiente: El programa principal primero configura el pin P1.6 del microcontrolador en un nivel alto (lógica 1) para enviar una señal de puerta preestablecida. Esta señal genera una señal de puerta síncrona de alto nivel a través del circuito sincrónico, lo que hace que el pin del microcontrolador alcance un nivel alto. y el temporizador C/T0. El contador se inicia y comienza a contar.

3. Subrutina de procesamiento de datos. Cuando los valores de conteo NA y NB del contador de eventos y del contador de tiempo se leen en el microcontrolador, al llamar a la subrutina de procesamiento de datos, el código del valor de la puerta se preestablece en función de los valores clave de los elementos de medición que se han leído. y guardado en la unidad RAM del microcontrolador Determine el elemento del parámetro a medir, procese los valores de conteo NA y NB en consecuencia y encuentre el valor y la unidad del parámetro medido. Finalmente, el valor del parámetro debe convertirse en un. número decimal y luego se convierte en un código de segmento para controlar la pantalla digital LED (cada bit contiene códigos de campo de 5 dígitos y 1 punto decimal) y el código de bits que controla uno de los tres indicadores de símbolo de unidad como datos de entrada de la pantalla. subrutina, se almacena en un búfer de visualización compuesto por 9 unidades de RAM. Las operaciones de procesamiento de valores de conteo NA y NB requieren división y multiplicación. Para mejorar la precisión de las operaciones, se deben utilizar operaciones de punto flotante. Obviamente, utilizar el lenguaje C para escribir estos programas de cálculo puede mejorar enormemente la eficiencia de la programación.

Diagrama de bloques principal de la medición de frecuencia de conteo:

IV. Conclusión

Este sistema adopta un diseño de circuito integrado a gran escala y está programado con el lenguaje C51 para realizar el Medición de diferentes Medición de formas de onda y señales de diferentes frecuencias.