频率检测电路设计.docx

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频率检测电路设计

频率检测电路的设计

摘要

本设计主要采用单片机来控制各单元电路实现频率检测器。

本设计由红外对管计数电路、STC89C52单片机系统电路、复位电路和数码显示电路组成，首先由红外对管计数电路将接收的信号转换为电脉冲信号，由单片机计数，再由数码管显示当前实时频率。

本设计利用两个对管电路，实现了正负频率，性能稳定，可靠，系统安装简单，实现自动检测。

电路的功能虽然简单，但它是工业频率检测早期的锥形，通过最简单的电路实现复杂的计件功能必将成为今后工业开展方向的指向。

关键词STC89C52单片机；红外对管；频率检测；数码显示电路

1引言

在电子技术飞速开展的今天，电子产品的人性化、智能化和自动化的开展已经非常成熟了，其开展前景仍然不可估量而且非常可观。

随着人们生活水平的日益提高，人们越来越追求人性化、智能化和自动化的事物，人们需求的是一种能给生产和生活带来非常方便和便利的电子产品。

此题目使用红外对管检测传送带上的物体并进展频率检测，当物体挡住了红外发射管时频率检测器启动，判断计数方向。

首先由红外对管计数电路将接收的低电平信号传到单片机的IO端口，由单片机进展计数，并通过数码管进展显示。

通过发红外对管1、2低电平出现的顺序来判断物体移动方向。

频率计算周期可根据传送带移动速度确定。

2总体电路设计及方案设计

2.1总体电路设计及分析

整个系统由七个局部组成：

红外对管计数电路、STC89C52单片机系统电路、复位电路、锁存器和显示电路，其工作原理框图如图1所示：

图1电路原理方框图

分析；首先由红外对管计数电路接收物体信号并由此发生电平变化，并将该电平的变化交给单片机端口IO进展判断分析，并最终通过数码显示电路显示出来

2.2方案设计

单片机采用89C52

采用AT89C52，片内ROM全都采用FlashROM；能以3V的超低压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进展调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片屡次拔插，所以不会对芯片造成损坏，所以选择采用AT89C52作为主控制系统。

3硬件单元电路设计

3.1STC89C52简介

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断构造，全双工串行口。

另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停顿工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz，

3.2单片机最小应用系统电路

所谓的单片机的最小系统是指利用最少的外部电路构成的可独立工作的单片机应用系统。

8051是片内无程序存储器〔ROM〕的单片机芯片，因此，其最小应用系统除了外加时钟电路、复位电路外，还应在片外扩展ROM，如今这种系统很少使用。

8051/8751最小应用系统如图2所示，使用8051/8751最小应用系统时应注意以下几点：

〔1〕P0～P3口全部用于输入输出接口。

〔2〕设计用户程序不能超过4KB。

〔3〕数据不能超过128B。

〔4〕要灵活使用定时器、计数器、串行口、中断等单片机

图2

3.3红外对管计数电路〔如图3所示）

图3红外对管计数电路

红外对管计数电路是一种利用红外线的开关管，接收管在承受和不承受红外线时电阻发生明显的变化，利用外围电路时输出明显的上下电平的变化，将上下电平的变化输入到单片机，利用单片机进展判断计数，从而实现智能计数控制。

3.474HC573锁存器

74HC573是有输出三态门的电平允许8位锁存器。

引脚信号如下：

OE：

输出允许端，为0时芯片有效。

LE：

锁存控制端，高电平时，锁存器的数据输出端Q的状态，与数据输入端D一样，即锁存器是透明的；当LE端从高电平返回到低电平时〔下降沿后〕，输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端。

真值表如表1所示：

（1）地址总线

地址总线〔AddressBus，AB〕用于传送单片机送出的地址信号，以便进展存储器单元和I/O端口的选择。

地址总线是单向的，只能由单片机向外发送信息。

地址总线的数目决定了可直接的存储单元的数目。

（2）数据总线

数据总线〔DataBus，DB〕用于单片机与存储器或I/O端口之间的数据传送。

一般数据总线的位数与CPU的字长一致，MCS-51单片机的数据总线是8位的。

数据总线是双向的，可以进展两个方向的数据传送。

（3）控制总线

控制总线〔ControlBus，CB〕是单片机发出的以控制片外ROM、RAM和I/O口读/写操作的一组控制线。

（4）真值表

表1真值表

X=不用关心Z=高阻抗

3.5复位电路

复位电路的根本功能是：

系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。

为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

图4所示的RC复位电路可以实现上述根本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降〔电池电压缺乏〕等问题而且调整RC常数改变延时会令驱动能力变差。

下列图的电路为高电平复位有效，可防止高频谐波对电路的干扰。

图4

本设计采用上电复位电路：

当上电时，电源对C3充电，当充电满时，C3两端为高电平，由于电容C3通过电阻R6接地，故充电满后，电容通过电阻放电，由于放电过程是缓慢的，因此可以保证单片机复位所需要时间的高电平，完成上电复位。

3.6红外对管频率检测电路原理

电路接通电源后，红外对管发出稳定的红外线信号。

当红外线接收管VTD接收到红外线发光二极管发出的红外线信号时，其自身导通，并将红外接收管与4.7K电阻之间的节点电压拉到一个相对于没有红外光照时更高的值，当有物体通过红外发射二极管和红外接收二极管之间时，红外线被阻挡，红外接收管接收不到红外线信号，导通电阻变大，从而分压值上升，使得其与4.7K电阻直接的节点电压明显下降，产生一个低电平。

并将信号送到单片机IO端进展判断计数。

并最终通过数码管进展显示。

当有物体通过红外二极管1时，P00显示为低电平，当有物体通过红外二极管2时，P01显示为低电平，当P00,P01依次显示为低电平时，说明物体进入，单片机软件计数自动加一并计算频率后显示。

当P01,P00依次显示为低电平时，说明有物体出去，单片机将频率计算周期内的数减一并显示频率值。

图6

4单片机频率检测程序设计

本设计的计数器程序，主要用于实现光控的计数，在计数电路中选用二个端口实现计数功能，一个端口控制加计数，另一个端口控制减计数，从而能够更完善的实现频率检测功能。

在主程序的main（）函数中，首先初始化单片机运行所需的资源。

由于本设计需要计时，所以单片机应当初始化定时计数器0。

经过规定计数周期后，产生一个溢出中断。

在中断效劳程序中计算当前周期的频率，显示结果至数码管，重置计数值并重置计数器。

初始化变量后，即开场不断扫描P10，P11。

每当电平变化后，既使一个全局变量加1或减1。

程序框图：

图7

参考文献

[1]汪波.AVR单片机的串口转FSK的通信模块设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2012，〔02〕:

22-24+28

[2]X羽鹏.王开福.红外计数在测速中的应用[J].红外技术，2008，〔11〕:

664-666

[3]江明.单片机控制多功能信号发生器[M].XX：

XX大学，2001.

[4]余永权.黄英．单片机在控制系统中的应用[M].：

电子工业，2002．

附录1整机电路图