F题 简易多功能计数器(乙组)_全国大学生竞赛山东赛区组委会.docx
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1、简易多功能计数器莱芜职业技术学院于彬王晓波屈晓娟目录摘要3关键字3一.方案论证与选择31 .方案比较32 .设计方案3二 .系统的具体设计与实现3系统的硬件设计3(一)、电源输出模块3(二)、信号调理模块4(三)、信号频率/周期测量模块4(四)、ATmega64单片机5(五)、语音模块5(六)、温度模块和时钟模块6(七)、键盘和显示模块6三 .系统流程图6主程序的流程图6四 .系统测试61、调试与测试所用仪器72、测试数据73、结果分析7五 .总结7六 考文献8摘要:该简易多功能计数器以AtnIega64和A1TERAMAXI1CP1D技术为核心,由信号整形模块、CP1D微处理模块、语音模块、
2、液晶显示模块、信号测量模块、以及功能切换模块组成。采用AD8611对输入信号的整形,CP1D进行测频以及结果的运算,采用AD采样原理对信号峰值的测量,最终将结果送入Atmega64中进行结果的显示以及功能的切换和语音播放等。总之,用CP1D处理信号,Atinega64实现数据的采集和人机交互,通过数码管显示测量结果并通过语音播报测量数据。关键词:Atmega64,CP1D,多功能计数器,语音播放,数码管一、方案论证与选择1、方案比较方案一:采用S51+逻辑门电路方案。由于S51工作频率低,利用其内部的计数器不能直接测量高频信号,所以必须外扩大量的逻辑门电路。电路制作麻烦,不便保证测量精度。方案
3、二:直接采用AVR+A1teraCP1D方案。AvR单片机内部资源丰富,工作速度快,开发简便,同时用CP1D代替普通的逻辑门电路,省去了复杂的连线,工作速度快,能保证测量精度。2、设计方案经过仔细的分析最终确定选方案二作为本设计的整体方案:以AVR单片机Atmega64和A1teraCP1DMAXIIEPM570为中心,进行该设计题目:其中单片机ATMEGA64用于按键控制、温度测量、时钟提取、显示控制、语音播放。EPM570用于实现输入信号的频率/周期测量。利用CP1D的强大的逻辑处理能力,保证了频率/周期测量结果的稳定和准确。信号调理电路采用高速比较器AD8611对输入的信号进行整形,然后
4、送CP1D进行频率/周期测量,确保了测量精度。语音播放模块可以对测量结果进行实时播报。数字显示模块采用1ED数码管进行显示。EPM570通过I/O口与Atmega64通信后将数据传给Atmega64,通过选择Atmega64再将其结果进行转换并输出显示以及语音播放。另外通过外围电路(如键盘电路)可以对其功能进行选择以及时间、温度等的显示。系统构成参见图1:图1简易多功能计数器系统框图二、系统电路设计系统的硬件设计:(一)、电源输出模块原理图如图2所示:图2电源原理框图220伏50HZ的市电经过变压器之后产生12伏左右的交流电,又经过整流桥之后输出直流电,电容C1和C2滤除了其中的交流成分,经过
5、稳压管之后,输出幅度比较稳定15伏左右的直流电。17805,17812,以及17912是三态稳压器,只要给他们大于一定电压的电压值(小于最大输入电压)他们就可以分别输出+5伏,+12伏和-12伏的电压。(二)、信号调理模块原理图如图3所示:图3方波整形原理图使用方波整形是为了产生计数信号,是为后续的VHD1计数、测频工作做准备的。AD8611是高速比较器,100MHZ信号输入,单/双路4nS传输延迟,具有锁存和互补输出功能。AD8611对很宽的频率范围的输入波形都有良好的整形效果。AD8611能够在低频和高频都能产生波形比较正确的方波,能够满足设计的要求,因此,在此系统中采用了AD8611作为
6、电压比较器的核心。(三)、信号频率/周期测量模块采用A1TERA的CP1DEPM570对输入信号进行测量。CP1D的基本特点主要有:核心电压3.3V、144引脚(其中116个GP1o)的EPM570T144C5作为实现控制电路的CP1D。EPM570T144C5内部有570个逻辑单元(1OgiCE1ement),相当于440个宏单元(MaCrOCeI1)。EPM570T144C5内部分为两个I/Obank,共116个通用I/O,引脚延时为&8ns,满足系统的设计要求。具体测量方法如图4所示:输入信号经过AD8611整形后,送到CP1D进行测量。首先进行判断,频率大于IKHZ测频,方法是通过精确
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