频率数显测控系统设计与仿真

吴凤民，拓万兵

（中国矿业大学银川学院 机电系，宁夏 银川 750021）

摘要：频率分析能够提供比时域信号波形更丰富的信息，在工业控制过程中有着重要的作用。本文设计了基于51单片机和ADC0832的数显频率测控系统，该系统用LED数码显示模块显示频率实时数据，避免了传统模拟信号频率测量显示系统中电磁干扰强，测量误差大，精度低的缺陷。通过模拟仿真验证了此系统的可靠性，为进一步实物化提供了理论依据。

关键词：频率；数显测控系统；PROTEUS仿真

Design and simulation of frequency digital display measure and control system

WU Feng-min，TUO Wan-bing

（China university of mining yin-chuan college Mechanical and electrical department，Ning-xia Yin-chuan 750021）

ABSTRACT：Frequency analysis can provide more abundant information than time-domain signal waveform, which plays an important role in the process of industrial control.This paper designed a frequency digital display measure and control system based on 51 SCM and ADC0832 which use LED digital display module to display frequency real-time data.This systen can avoid the strong electromagnetic interference, large measurement error,low accuracy of traditional analog signal frequency measurement system. The simulation verified the reliability of the system and provided a theoretical basis for further physical implementation.

KEY WORDS: Frequency；digital display measure and control system；PROTEUS simulation

频率分析能够提供比时域信号波形更丰富的信息，在工业控制过程中有着重要的作用。在传统的模拟信号频率测量显示系统中，测量电路的电磁环境恶劣，各种干扰产生的测量误差严重影响了测量精度。本文所提供的基于单片机的数显频率测控系统可以很好的规避这些缺点。

1 Proteus和Keil C51 简介

Proteus 软件含有大量的硬件接口电路、丰富的系统资源，具有强大的调试功能和软、硬件相结合的仿真系统，实现了硬件系统的虚拟仿真和仪器化，它很好地解决了硬件结合软件调试的问题，不仅能够仿真模拟数字电路、模数混合电路，还能够结合单片机仿真电子系统。

Keil C51是美国Keil Software公司推出的51系列单片机C语言软件开发系统，具有兼容性，与汇编相比，C语言有明显的优势。

2 硬件方案设计

该频率测控系统包括输入转换,控制器和输出显示三大部分,输入转换部分将信号的频

宁夏高等学校科学研究项目NGY2018-263。

作者简介：吴凤民（1984-），女，硕士研究生，主要从事机械设计及理论，物联网和信息工程及其控制理论的教学和研究工作。

率测量并通过模数转换模块转换为控制器的输入量,主要包括传感器和ADC0832模数转换芯片,输出显示模块对频率进行显示和控制,包括LED数码显示模块和示波器,控制器采用AT89C51单片机(图1)，单片机通过P1.0接口连接ADC0832模数转换芯片，通过P0接口和LED数码显示模块连接,本设计中选择了7SEG-MPX4-CA（4位）显示模块。

图1 系统结构框图

3 系统软件设计

    在计算机控制系统中，软件功能依靠硬件电路实现，而硬件要受软件控制，两者相互配合完成频率测量、转换、显示等功能。此频率测量显示系统软件程序由主程序和子程序组成。包括延时子程序、读取A/D转换结果子程序、计算频率并转换成特显示段码子程序、T0定时器控制频率输出子程序，主程序如下。

//--------------------------------
//主程序
//-------------------------------
void main()
{
uchar i;
IE=0x82;
TMOD=0x01;
TR0=1;
   While(1)
   {
      Get_AD_BCD_Result(); //转换
      for(i=0;i<4;i++) //显示频率
      {
      P2=DSY_POSITION_Table[i];
      P0=Display_Buffer[i];
      DelayMS(1);
      }
   }
}

4 Proteus 仿真结果 

在Proteus 建立模型如图2所示，从图中可以清晰的看见LED数码显示管显示的频率和示波器上显示的波形。通过调节可调电阻RV1的阻值大小进行实时频率的调整和设定，主控模块单片机通过频率测量模块采集实时阻值并转化为相应的频率并使用LED数码管显示频率数值及示波器显示相应的波形。

图2 数码显示和示波器显示