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成都信息工程学院电子工程学院
电子综合设计
总结报告
题目: 自适应数字频率计
小电机转速测量
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指导教师:
评分:
2011 年 12 月 1 日
目录
1 题目描述和要求 2
对功能及指标的理解 2
系统设计思路 2
2 设计说明 3
工作原理 3
3
4
5
6
7
软件设计 7
7
8
特殊器件的介绍: 17
3 调试过程 18
问题及解决 18
调试数据 19
误差分析 20
4 设计总结及体会 20
5 参考文献 21
6 附录…………………………………………………………………………………………21
自适应数字频率计和小电机转速测量:自适应数字频率计是通过单片机和分频电路,对输入的信号进行频率测量,并在数码管或者液晶屏上显示,测量范围在1HZ-9999KHZ(4位高位有效数字),能自动选择最佳的频段进行测量现实最多的有效数字,并且小数点能自动根据频率的大小进行自动调整。
小电机转速测量:光电对管发射红外线,小电机经过时遮挡红外线,是光电接收管产生脉冲方波,进而利用单片机对脉冲信号计数,从而测出小电机的转速。并且要在数码管上显示,可以利用按键控制小电机转速,事先用PWM技术调节控制小电机转速测量电机速度与设置值相等。
对功能及指标的理解
功能理解:
整个系统要求在一块单片机上实现自适应数字频率计和直流小电机转速测量,通过系统按键实现两个子程序之间的切换。
自适应数字频率计:利用单片机和CD4051和74LS393实现对信号的频率测量,并在数码管上精确显示,小数点也能自动根据频率大小作相应调整。
小电机转速测量:使用光电对管产生的脉冲信号进行小电机的转速测量,并且要在数码管上显示,可以利用按键控制小电机转速,事先用PWM技术调节控制小电机转速测量电机速度与设置值相等。
指标要求:
自适应数字频率计:设计分频电路,对输入的信号进行频率测量,并在数码管或者液晶屏上显示,测量范围在1HZ-9999KHZ(4位高位有效数字),能自动选择最佳的频段进行测量现实最多的有效数字,并且小数点能自动根据频率的大小进行自动调整。
小电机转速测量:光电对管发射红外线,小电机经过时遮挡红外线,是光电接收管产生脉冲方波,进而利用单片机对脉冲信号技术,从而测出小电机的转速。并且要在数码管上显示,可以利用按键控制小电机转速,事先用PWM技术调节控制小电机转速测量电机速度与设置值相等。
本系统采用AT89C52作为整个系统的控制核心,四联数码管作为整个系统的显示窗口,四个独立按键实现人性化的人机交互。如下
单片机
74LS393
CD4051
分频电路
光电对管测转速
数码管显示
自适应数字频率计:LM393和CD4051组成的分频电路将所测信号进行分屏,并且根据不同的频段有4051进行选择,然后进过单片机显示在数码管上,分频电路由393构成,393是一个双二进制4位计数器,可根据要求的不同设计不同的频段。
小电机测转速:三极管做驱动电路,让小电机经过光电对管,然后产生脉冲信号,将信号输入单片机进行计数和定时,然后根据所测的值显示在数码管上,有按键可控制小电机的转速,并最终让所测值与实际值相差不大。
2设计说明
本系统由LS393CD4051做频率计部分,按键模块以及数码管显示四个模块组成。利用单片机AT89C52做为主控芯片实现。
本设计要求自动判别输入周期频率为5HZ-10K信号, 扩展要求输入信号频率范围上限达到20KHz。
由于单片机的计数频率上限较低(12MHz 晶振时,约500kHz) , 所以需对高频被测信号进行硬件欲分频处理,采用74LS393进行分频处理后,再用CD4051将输入信号送入核心控制器件单片机STC89C52完成运算、控制及显示功能。
为了提高频率的测量精度,所以在信号输入后首先设置电压跟随器以增大输入阻抗,其后接电容进行对信号的滤波处理。将滤波后的信号接入电压比较器,使输入信号转换为方波信号,从而方便对信号频率的测量。。
小电机转盘经过光电对管,光电对管接收管阴极将产生一个跳变的脉冲CLK信号,幅度大约在5