1、頻率檢測電路的設計摘要 本設計主要采用單片機來控制各單元電路實現頻率檢測器。本設計由紅外對管計數電路、STC89C52單片機系統電路、復位電路和數碼顯示電路組成，首先由紅外對管計數電路將接收的信號轉換為電脈沖信號，由單片機計數，再由數碼管顯示當前實時頻率。本設計利用兩個對管電路，實現了正負頻率，性能穩定，可靠，系統安裝簡單，實現自動檢測。電路的功能雖然簡單，但它是工業頻率檢測早期的錐形，通過最簡單的電路實現復雜的計件功能必將成為今后工業發展方向的指向。關鍵詞 STC89C52單片機；紅外對管；頻率檢測；數碼顯示電路目 錄1 引言22 總體電路設計及方案設計32.1 總體電路設計及分析32.2

2、方案設計43硬件單元電路設計43.1 STC89C52簡介43.2 單片機最小應用系統電路43.3紅外對管計數電路（如圖3所示)53.4 74HC573鎖存器63.5 復位電路73.6 紅外對管頻率檢測電路原理7圖694單片機頻率檢測程序設計9參考文獻10附錄1 整機電路圖111 引言 在電子技術飛速發展的今天，電子產品的人性化、智能化和自動化的發展已經非常成熟了，其發展前景仍然不可估量而且非常可觀。隨著人們生活水平的日益提高，人們越來越追求人性化、智能化和自動化的事物，人們需求的是一種能給生產和生活帶來非常方便和便利的電子產品。本題目使用紅外對管檢測傳送帶上的物體并進行頻率檢測，當物體擋住了

3、紅外發射管時頻率檢測器啟動，判斷計數方向。首先由紅外對管計數電路將接收的低電平信號傳到單片機的IO端口，由單片機進行計數，并通過數碼管進行顯示。 通過發紅外對管1、2低電平出現的順序來判斷物體移動方向。頻率計算周期可根據傳送帶移動速度確定。2 總體電路設計及方案設計2.1 總體電路設計及分析 整個系統由七個部分組成：紅外對管計數電路、STC89C52單片機系統電路、復位電路、鎖存器和顯示電路，其工作原理框圖如圖1所示： 圖1 電路原理方框圖分析；首先由紅外對管計數電路接收物體信號并由此發生電平變化，并將該電平的變化交給單片機端口IO進行判斷分析，并最終通過數碼顯示電路顯示出來2.2 方案設計單

4、片機采用89C52 采用AT89C52，片內ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低壓工作；同時也與MCS-51系列單片機完全該芯片內部存儲器為8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞，所以選擇采用AT89C52作為主控制系統。3硬件單元電路設計3.1 STC89C52簡介 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flas

5、h，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節Flash，512字節RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，3.2 單片機最小應用系統電

6、路 所謂的單片機的最小系統是指利用最少的外部電路構成的可獨立工作的單片機應用系統。 8051是片內無程序存儲器（ROM）的單片機芯片，因此，其最小應用系統除了外加時鐘電路、復位電路外，還應在片外擴展ROM，如今這種系統很少使用。8051/8751最小應用系統如圖2所示，使用8051/8751最小應用系統時應注意以下幾點：（1）P0P3口全部用于輸入輸出接口。（2）設計用戶程序不能超過4KB。（3）數據不能超過128B。（4）要靈活使用定時器、計數器、串行口、中斷等單片機圖23.3紅外對管計數電路（如圖3所示) 圖3紅外對管計數電路 紅外對管計數電路是一種利用紅外線的開關管，接收管在接受和不接受

7、紅外線時電阻發生明顯的變化，利用外圍電路時輸出明顯的高低電平的變化，將高低電平的變化輸入到單片機，利用單片機進行判斷計數，從而實現智能計數控制。3.4 74HC573鎖存器 74HC573是有輸出三態門的電平允許8位鎖存器。引腳信號如下：OE：輸出允許端，為0時芯片有效。LE：鎖存控制端，高電平時，鎖存器的數據輸出端Q的狀態，與數據輸入端D相同，即鎖存器是透明的；當LE端從高電平返回到低電平時（下降沿后），輸入端的數據就被鎖存在鎖存器中，數據輸入端D的變化不再影響Q端。真值表如表1所示： (1) 地址總線地址總線（Address Bus，AB）用于傳送單片機送出的地址信號，以便進行存儲器單元和

8、I/O端口的選擇。地址總線是單向的，只能由單片機向外發送信息。地址總線的數目決定了可直接訪問的存儲單元的數目。 (2) 數據總線數據總線（Data Bus，DB）用于單片機與存儲器或I/O端口之間的數據傳送。一般數據總線的位數與CPU的字長一致，MCS-51單片機的數據總線是8位的。數據總線是雙向的，可以進行兩個方向的數據傳送。 (3) 控制總線控制總線（Control Bus，CB）是單片機發出的以控制片外ROM、RAM和I/O口讀/寫操作的一組控制線。 (4) 真值表表1真值表 X= 不用關心 Z=高阻抗 3.5 復位電路 復位電路的基本功能是：系統上電時提供復位信號，直至系統電源穩定后，

9、撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。圖4所示的RC復位電路可以實現上述基本功能，但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題 而且調整 RC 常數改變延時會令驅動能力變差。 下圖的電路為高電平復位有效，可避免高頻諧波對電路的干擾。圖4 本設計采用上電復位電路：當上電時，電源對C3充電，當充電滿時，C3兩端為高電平，由于電容C3通過電阻R6接地，故充電滿后，電容通過電阻放電，由于放電過程是緩慢的，因此可以保證單片機復位所需要時間的高電平，完成上電復位。3.6 紅外對管頻率檢測電路原理 電路接通電源后

10、，紅外對管發出穩定的紅外線信號。當紅外線接收管VTD接收到紅外線發光二極管發出的紅外線信號時，其自身導通，并將紅外接收管與4.7K電阻之間的節點電壓拉到一個相對于沒有紅外光照時更高的值，當有物體通過紅外發射二極管和紅外接收二極管之間時，紅外線被阻擋，紅外接收管接收不到紅外線信號，導通電阻變大，從而分壓值上升，使得其與4.7K電阻直接的節點電壓明顯下降，產生一個低電平。并將信號送到單片機IO端進行判斷計數。并最終通過數碼管進行顯示。當有物體通過紅外二極管1時，P00顯示為低電平，當有物體通過紅外二極管2時，P01顯示為低電平，當P00,P01依次顯示為低電平時，說明物體進入，單片機軟件計數自動加

11、一并計算頻率后顯示。當P01, P00依次顯示為低電平時，說明有物體出去，單片機將頻率計算周期內的數減一并顯示頻率值。圖64單片機頻率檢測程序設計 本設計的計數器程序，主要用于實現光控的計數，在計數電路中選用二個端口實現計數功能，一個端口控制加計數，另一個端口控制減計數，從而能夠更完善的實現頻率檢測功能。在主程序的main()函數中，首先初始化單片機運行所需的資源。由于本設計需要計時，所以單片機應當初始化定時計數器0。經過規定計數周期后，產生一個溢出中斷。在中斷服務程序中計算當前周期的頻率，顯示結果至數碼管，重置計數值并重置計數器。初始化變量后，即開始不斷掃描P10，P11。每當電平變化后，既使一個全局變量加1或減1。程序框圖：圖7參考文獻1 汪波.AVR單片機的串口