Creador de dispositivos
1. Método de medición:
El método de medición síncrono de ciclos múltiples (método de contador de cuenta regresiva) elimina fundamentalmente el error de 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 generales, circuitos integrados específicos de aplicaciones, dispositivos lógicos programables como dispositivos isPLD , etc. );
Método de implementación del software (las plataformas opcionales incluyen PC, microcontrolador, dispositivo DSP, etc.)
Combine los dos para cumplir con los requisitos de diseño.
3. Selección del generador de señal (rango de frecuencia 900-1300,0 (kHz))
Generador de señal de alta frecuencia/contador de frecuencia SG-4162AD: Rango de frecuencia: 100 KHZ-150 MHZ ◆ el tercer armónico se divide en 6 niveles a 450 MHz±5◆Voltaje de salida: 100MVRMS◆Salida de baja frecuencia: 1KHZ2VRMS.
3. Diagrama de bloques del principio de diseño general del sistema:
(2) Diseño del subsistema
1. El canal de entrada consta de 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 circuitos de amplificación y conformación. El plan de implementación específico es que la señal de entrada sea amplificada por el amplificador operacional LM358 y luego moldeada por el 74LS132. En este momento, la señal no se puede enviar directamente al microcontrolador porque la CPU no puede controlar las señales de los pines INT0 e INT1 en el hardware. Para resolver este problema, el hardware debe combinarse con el software.
2. Diseño de circuito de generación de tiempo de puerta preestablecido. Para determinar el tiempo de puerta, el temporizador 555 puede generar una señal de pulso y la señal de pulso generada por el 555 se puede enviar al contador decimal 74L90. Debido a que el 74L90 tiene una función de conteo mixto binario-quinario, se puede utilizar para implementar el conteo quinario. Conecte la salida del 74L90 a la entrada del decodificador de 3 a 8 filas 74LS138, luego conecte la salida del decodificador a las cinco luces. Sin embargo, considerando la complejidad de la implementación del hardware, se puede implementar en software, es decir, 5 diodos emisores de luz se conectan directamente al puerto P1 del microcontrolador y su tiempo de luz estroboscópica se cambia presionando los botones.
3. Diseño de circuito de visualización digital. Esta parte del circuito consta de un registro de ocho cambios unidireccional 74LS164 y un tubo digital. Para mostrar las unidades de frecuencia y período al mismo tiempo, es necesario conectar en cascada otro 74LS164 y conectar seis indicadores de unidad a la salida del 74LS164, que representan tres órdenes de magnitud de unidad 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 puerto de salida serie TXD del microcontrolador.
1. Selección del sistema de microcomputadora de un solo chip:
Subsistema de microcomputadora de un solo chip (seleccione AT89C51 de acuerdo con los siguientes requisitos)
(1) Utilice 5V fuente de alimentación, puerto de E/S Es compatible con el nivel TTL y tiene suficientes puertos de E/S (2) debe tener cuatro instrucciones de operación aritméticas y lógicas, y la velocidad de ejecución de las instrucciones debe ser rápida; ③ debe haber una EPROM; además de la RAM en el chip; ④ al menos dos temporizadores/contadores de 16 bits ⑤ Hay pines de entrada de interrupción externos ⑥ Con un puerto de comunicación en serie ⑦ El precio debe ser bajo;
El diagrama de bloques del canal de entrada es el siguiente:
El circuito de selección de borde de la señal medida;
El diagrama de forma de onda de trabajo del circuito de selección de borde de la señal medida:
Tercero, diseño de software
(1) Diagrama de flujo del programa de software principal (ver imagen)
(2) Diseño de subrutina
1. Interrupción del teclado Subrutina de servicio. Dado que el frecuencímetro tiene muchos elementos de medición, cuando se inicializa el sistema, el elemento de medición predeterminado se establece en medición de frecuencia y el tiempo de puerta preestablecido se establece en 1 ms. El método específico es cambiar el valor clave de la selección de medición de frecuencia. Introduzca la parte de inicialización del sistema del programa principal y el código de configuración del tiempo de puerta preestablecido se escribe en la unidad RAM del microcontrolador. De esta manera, la frecuencia se puede medir incluso si el usuario no selecciona ninguna tecla de elemento de medición después de iniciar la máquina.
2. Subrutina de contador de software. Las señales de tiempo preestablecidas de diferentes puertas requeridas por el frecuencímetro son generadas por el microcontrolador. Dado que el rango de tiempo de puerta preestablecido es amplio, con un valor máximo de 10 s y un valor mínimo de 1 ms, no puede realizarse únicamente mediante el hardware del temporizador en el microcontrolador y requiere una combinación de software y hardware. El plan de implementación específico es configurar el temporizador/contador C/T0 en 1. El temporizador T0 se inicia mediante el nivel alto del pin y su valor inicial se inicializa en 0. 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 y genera una señal de puerta síncrona de alto nivel a través del sistema sincrónico. circuito, de modo que el pin del microcontrolador alcance un nivel alto.
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, se llama a la subrutina de procesamiento de datos y los parámetros a medir se juzgan en función del código de valor de puerta preestablecido del valor clave del elemento de medición leído. y almacenado en la unidad RAM del proyecto del microcontrolador, procese los valores de conteo NA y NB en consecuencia para obtener el valor y la unidad del parámetro medido, y finalmente convierta el valor del parámetro en un número decimal. Luego se convierte en un código de segmento que controla la pantalla digital LED (cada bit contiene un código de campo de 5 bits y un punto decimal) y un código de bits que controla uno de los tres indicadores de símbolos de unidad como datos de entrada de la pantalla. subrutina, se almacena en 9 en un búfer de visualización compuesto por unidades RAM. El procesamiento de los valores de conteo NA y NB requiere operaciones de división y multiplicación. Para mejorar la precisión de la operación, es necesario utilizar operaciones de punto flotante. Obviamente, escribir estos programas aritméticos en lenguaje C puede mejorar enormemente la eficiencia de la programación.
Diagrama de bloques principal de la medición de la frecuencia de conteo;
IV. Conclusión
Este sistema adopta un diseño de circuito integrado a gran escala y está programado con el lenguaje C51 para lograr la medición de diferentes formas de onda y señales de frecuencia.