【正文】 數(shù)字頻率計(jì)的主機(jī)電路設(shè)計(jì) ATC89C51 可以完成 ISP 在線編程功能， ATC89C51 內(nèi)部有 EEPROM，可以在程序中修改，斷電不丟失。該系統(tǒng)的功能是將信號(hào)輸入 口，通過(guò)單片機(jī)程序控制，對(duì) LED 顯示器進(jìn)行段控和位控，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示?；谏鲜霰容^，設(shè)計(jì)采 用 方案一 。邏輯控制電路的作用有兩個(gè)：一是產(chǎn)生鎖存脈沖，是顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清零脈沖，使計(jì)數(shù)器每次測(cè)量從零開始計(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。數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 2 第二章 數(shù)字頻率計(jì)總體設(shè)計(jì) 方案 方案一：主 要以單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)定時(shí)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)數(shù)并且利用單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描法把測(cè)出的數(shù)據(jù)送到數(shù)字顯示電路顯 示。 任務(wù)與要求 ： 10Hz～ 10KHz。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波，方波或其它周 期性變化的信號(hào)。通常情況下計(jì)算每秒內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，此時(shí)我們稱閘門時(shí)間為 1 秒。既保證了系統(tǒng)的測(cè)頻精度，又使系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性。 1 吉 首 大 學(xué) JISHOU UNIVERSITY 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目名稱 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王粲 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 電子信息工程、 2020 級(jí) 指導(dǎo)教師 孟凡斌 職稱 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 寫作時(shí)間 2020 年 11 月至 2020 年 5 月 吉首大學(xué)教務(wù)處制 2 數(shù) 字 頻 率 計(jì) 設(shè) 計(jì) 王粲 （吉首大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 吉首 416000） 摘 要 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為核心，包括 時(shí)基電路，邏輯控制電路，放大整形電路，閘門電路，計(jì)數(shù)電路，鎖存電路，譯碼顯示電路 等 七大部分 。本頻率計(jì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，便于攜帶，擴(kuò)展能力強(qiáng)，適用范圍廣。閘門時(shí)間也可以大于或小于一秒。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以?duì)多種物理量進(jìn)行測(cè)試，比如機(jī)械振動(dòng)的頻率，轉(zhuǎn)速，聲音的頻率以及產(chǎn)品的計(jì)件等等。為保證測(cè)量精度分三個(gè)頻段 10Hz～ 100Hz， 100Hz～ 1KHz， 1KHz～ 10KHz， 有超量程指示。 原理框圖如圖 ： 圖 方案二：主要以數(shù)字器件為核心，主要分為時(shí)基電路，邏輯控制電路，放大整形電路，閘門電路，計(jì)數(shù)電路，鎖存電路，譯碼顯示電路七大部分 [1]。 方案二：使用 了 大量的數(shù)字器件，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)，其頻率與被側(cè)信號(hào)的頻率相同。 比較以上兩種方案可以知道，方案一的核心是單片機(jī)，使用的元器件少，原理電路簡(jiǎn)單，調(diào)試簡(jiǎn)單只要改變程序的設(shè)定值則可以實(shí)現(xiàn)不同頻率范圍的測(cè)試能自動(dòng)選擇測(cè)試的量程。 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 第三章 數(shù)字頻率計(jì)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)的硬件系統(tǒng)框架 數(shù)字頻率計(jì)是一個(gè)將被測(cè)頻率顯示出來(lái)的計(jì)數(shù)裝置，它主要由 整形電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整形。 數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器。還增加了兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)， STC 推出的系列 51 單片機(jī)芯片是全面兼容其它 51 單片機(jī)的，而且 51 單片機(jī)是主流大軍。 89C51 晶振接法如圖 33。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使 RST 引腳保持 10ms以上的高電平。 圖 34 89C51上電復(fù)位電路圖 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)表 如表 35 所示 。其 結(jié)果 如圖 313 所示 [4]。 LED 段顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示塊，有 7 段和 “米 ”字段之分。 LED 顯示塊中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法 : (1)共陽(yáng)極接法 發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu) 成公共陽(yáng)極。 數(shù)碼管引腳如圖 36。例如，對(duì)于共陰 LED 顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽(yáng)極 dP、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a 各段為 0111011 時(shí)，顯示器顯示 P字符，即對(duì)于共陰極 LED 顯示器， “P”字符的字形碼是 73H。 LED 靜態(tài)顯示：其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽(yáng)極），各段選線分別與 I/O 接口線相連。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽(yáng)極和共陰極之分等。在數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)中，計(jì)數(shù)器的作用主要是用于對(duì)輸入信號(hào)的輸入計(jì)數(shù)，雖然單片機(jī)內(nèi)部功能中有計(jì)數(shù)功能，但是由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)范圍比較小，滿足不了大頻率的計(jì)數(shù)測(cè)算，所以在外面加兩個(gè) 4518計(jì)數(shù)器 ， 4518 是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，信號(hào)由 CLK 輸入， 通過(guò) Q3 輸出，進(jìn)行 10次計(jì)數(shù)， 級(jí)聯(lián)到 ，通過(guò) Q0 輸出，進(jìn)行 2 次計(jì)數(shù)。 5V 電源電路如圖314 所示 [10]。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值開始，也就是從測(cè)量頻率的高量程開始。 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)，并加至單片機(jī)的 引腳，為單片機(jī)測(cè)信號(hào)頻率提供有效的輸入信號(hào)。一旦出現(xiàn)低電平則使 TR0 復(fù)位以終止定時(shí)器，測(cè)周期程序結(jié)束。s ，再相除轉(zhuǎn)換時(shí)要將被除數(shù)擴(kuò)大 10 倍，這樣才能保證得出正確的頻率 [11]。 中斷是工業(yè)過(guò)程控制及智能化儀器用微型機(jī)或單片機(jī)應(yīng)用最多的一種數(shù)據(jù)傳送方式。中斷技術(shù)能實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的并行工作，提高 CPU的利用率以及數(shù)據(jù)的輸入 /輸出效率；中斷技術(shù)也能對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中突然發(fā)生的故 障及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行自動(dòng)處理如：硬件故障、運(yùn)算錯(cuò)誤及程序故障等；中斷技術(shù)還能使我們通過(guò)鍵盤發(fā)出請(qǐng)求，隨時(shí)對(duì)運(yùn)行中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行干預(yù)，而不用先停機(jī)處理，然后再重新開機(jī)等。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 1）定時(shí)器控制寄存器（ TCON） TCON 寄存器既參與中斷控制又參與定時(shí)控制。但TMOD 寄存器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。 8051 型單片機(jī)提供了五個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷源和三個(gè)內(nèi)部中斷源。 當(dāng)用作定時(shí)器時(shí)，在其輸入端輸入周期固定的脈沖，根據(jù)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器中累計(jì)（或事先設(shè)置）的脈沖個(gè)數(shù)，即可計(jì)算出所定時(shí)間的長(zhǎng)度。由于定時(shí)的精度決定于脈沖的周期，因此，當(dāng)需要高精度的定時(shí)器時(shí)，應(yīng)盡量選擇頻率較高的晶體。當(dāng) C/ =1 時(shí)，多路開關(guān)接通計(jì)數(shù)引腳（ T0），外部計(jì)數(shù)脈沖由引腳 T0 輸入。 圖 41 主程序流程圖 中斷流程 T1 中斷流程圖如圖 42所示。 T0 進(jìn)行計(jì)數(shù)， TO中斷溢出一次， T0count 加 1。選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管和設(shè)置基極，發(fā)射極，集電極電阻可以得到適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)對(duì)所測(cè)的信號(hào)進(jìn)行有效的處理。 利用 Keil uvision2 軟件編寫單片機(jī)的工作程序并且檢驗(yàn)程序是否成功編譯。調(diào)試電路的時(shí)候發(fā)現(xiàn)由于 P2 口的驅(qū)動(dòng)能力不夠大因此要驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管工作就應(yīng)該加上反相器或者三極管作為驅(qū)動(dòng)電路。 首先，要對(duì)我的指導(dǎo)老師孟凡斌 老師 表示衷心的感謝。是他們教會(huì)了我 大學(xué)應(yīng)該掌握的知識(shí)和技能，給我打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 21 參考文獻(xiàn) [1]陳敬遠(yuǎn) .數(shù)字頻率計(jì)的 VHDL設(shè)計(jì) [J].浙江傳媒學(xué)院學(xué)報(bào) 。 //********6 位數(shù)據(jù)緩沖 器 **********// unsigned char dispbuf[8]。 unsigned char timecount。 bit flag。 //*********初始化模塊 **********// void initial(v