【正文】 ..................13 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 .................................................................................................13 主程序流程圖 ..................................................................................................15 中斷程序流程圖 ..............................................................................................155 總結(jié)（設(shè)計(jì)心得） ................................................................................................17參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................................18附錄 A系統(tǒng)原理圖 ......................................................................................................19附錄 B系統(tǒng)程序 ..........................................................................................................19. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手1 引言 課題背景在電子測(cè)量領(lǐng)域中，頻率測(cè)量的精確度是最高的，可達(dá) 10—10E13 數(shù)量級(jí)。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH 值、振動(dòng)、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)測(cè)量，以提高精確度。 國(guó)際上數(shù)字頻率計(jì)的分類很多。按功能分類，測(cè)量某種單一功能的計(jì)數(shù)器。如頻率計(jì)數(shù)器，只能專門用來(lái)測(cè)量高頻和微波頻率；時(shí)間計(jì)數(shù)器，是以測(cè)量時(shí)間為基礎(chǔ)的計(jì)數(shù)器，其測(cè)時(shí)分辨力和準(zhǔn)確度很高，可達(dá) ns 數(shù)量級(jí)；特種計(jì)數(shù)器，它具有特種功能，如可逆計(jì)數(shù)器、予置計(jì)數(shù)器、差值計(jì)數(shù)器、倒數(shù)計(jì)數(shù)器等，用于工業(yè)和白控技術(shù)等方面。數(shù)字頻率計(jì)按頻段分類 (1)低速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＜10MHz ； (2)中速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率 10—100MHz； (3)高速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＞100MHz； (4)微波頻率計(jì)數(shù)器：測(cè)頻范圍 1—80GHz 或更高。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。 頻率計(jì)的基本原理頻率測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)思路主要是：對(duì)信號(hào)分頻，測(cè)量一個(gè)或幾個(gè)被測(cè)量信號(hào)周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，進(jìn)而測(cè)量出該信號(hào)頻率的大小，其原理如圖1所示。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手圖1 頻率測(cè)量原理若被測(cè)量信號(hào)的周期為，分頻數(shù)m 1，分頻后信號(hào)的周期為 T，則：T=m 1Tx 。由圖可知： T=NTo （注：T o為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的周期，所以T為分頻后信號(hào)的周期，則可以算出被測(cè)量信號(hào)的頻率f。 ）由于單片機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率比較穩(wěn)定，而是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率的誤差，通常情況下很??；而系統(tǒng)的量化誤差小于 1，所以由式 T=NTo 可知，頻率測(cè)量的誤差主要取決于 N 值的大小，N 值越大，誤差越小，測(cè)量的精度越高。 系統(tǒng)功能主要以單片機(jī)為核心，被測(cè)信號(hào)先進(jìn)入信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，再被送到波形整形電路整形，把被測(cè)的正弦波或者三角波整形為方波。利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的功能對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量的量程，并把測(cè)出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示。2 總體方案設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)的選擇 現(xiàn)今的單片機(jī)正向著提高工業(yè)環(huán)境下控制系統(tǒng)的可靠性和靈活方便地構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)界面的方向發(fā)展，并且控制功能越來(lái)越豐富。在 CPU 芯片上，除嵌入RAM、ROM、和 IO 外，還有 A/D、D/A、PWM、DMA、看門狗、串行接口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，另外還有顯示驅(qū)動(dòng)、鍵盤控制、比較器和函數(shù)發(fā)生器等，能構(gòu)成功能強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手此它得到了最多的應(yīng)用。特別是它體積小，集成度高。性能穩(wěn)定，可靠性高，抗干擾能力較強(qiáng)。有較高的性價(jià)比。他越來(lái)越得到人們的信賴。 通過(guò)比較論證，從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的因素，以及我們本次做課程設(shè)計(jì)的需要等因素考慮，選用單片機(jī) AT89C51 作為數(shù)字頻率計(jì)的核心，并集合時(shí)基電路，放大整形電路，譯碼顯示電路等完成對(duì)頻率的測(cè)量與輸出顯示。 系統(tǒng)組成框圖及工作原理系統(tǒng)的組成框圖如圖 1 所示。它有以下幾部分組成。 （1）信號(hào)放大電路用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。 （2）信號(hào)整形：對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行整形，將信號(hào)波形轉(zhuǎn)換為矩形波。 （3）信號(hào)分頻：對(duì)放大整形后的信號(hào)進(jìn)行分頻，以提高最終測(cè)量精度，減少誤差。 （4）單片機(jī) AT89C51：對(duì)輸入的處理后的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理后，輸出給顯示電路（5）數(shù)字顯示電路：顯示由單片機(jī)處理后的頻率數(shù)據(jù)。系統(tǒng)組成框圖 2 所示：信號(hào)放大電路信號(hào)整形電路信號(hào)分頻電路單片機(jī)A T 8 9 C 5 1電路顯示電路圖 2 系統(tǒng)組成框圖 信號(hào)處理設(shè)計(jì)在頻率計(jì)開(kāi)始工作，或者完成一次頻率測(cè)量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測(cè)量初始化。測(cè)量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（SP ） 、工作寄存器、中斷控制和定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清 0 后，置運(yùn)行控制位 TR 為 1，啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值開(kāi)始，也就是從測(cè)量頻率的高量程開(kāi)始。計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)寄存器中的值通過(guò) 16 進(jìn)制數(shù)道 10 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為 10 進(jìn)制數(shù)。對(duì) 10 進(jìn)制數(shù)的最高位進(jìn)行判別，若該位不為 0，滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效位數(shù). . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手的要求，測(cè)量值和量程信息一起送到顯示模塊；若該位為 0，將計(jì)數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大 10 倍，重新對(duì)待測(cè)信號(hào)的技術(shù)，直到滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。待測(cè)信號(hào)經(jīng)預(yù)處理電路分頻后變成較寬的方波信號(hào)，并加至