【正文】 法。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） III 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附 件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 題 目： 基于 AT89C51 的智能測頻儀設(shè)計 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和 電子版，允許論文被查閱和借閱。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 此設(shè)計基于 AT89C51的智能測頻儀的設(shè)計，主要應(yīng)用 Protel99進行系統(tǒng)圖設(shè)計，用 C語言編程 以達到實現(xiàn)測頻率的過程通過對軟硬件的編程和設(shè)計使的整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可靠性高，測量頻率范圍寬、精度高等優(yōu)點。 the onechip puter AT89C51。通常把模擬式儀器稱為第一代，大量指針式電壓表、電流表、功率表及一些通用的測試儀器均是典型的模擬式儀器 。 其 精度高、響應(yīng)快、讀數(shù)清晰、直觀，容易與計算機技術(shù)相結(jié)合。 它是整個智能儀表的核心，具有基本的算術(shù)運算、邏輯分析能力。 隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機能實現(xiàn)更加靈活的邏輯控制功能，具有很強的數(shù)據(jù)處理能力，可以用單片機通過軟件設(shè)計直接用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率。 MCS51 系列單片機具有體積小 、 功能強 、 性能價格比高等特點， 備受青睞 ， 以 MCS51系列單片機為核心的 測量 頻率 的 設(shè)計，較分離元件搭接而成的頻率計改善了性能、提高了可靠性，并可以采用軟件實現(xiàn)各種頻率 的 測量 。 以 AT89C51機為控制器件的頻率測量方法，并用 C語言進行設(shè)計，采用單片機控制，結(jié)合外圍電子電 路， 得到 高低內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3 頻率的精度測量 ， 最終實現(xiàn)多功能數(shù)字頻率計 的設(shè)計方案 。 設(shè)計器件采用單片機 AT89C5 施密特觸發(fā)器、 4040分頻器、 LCD1602以及其他相關(guān)器件。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 公司 的 AT89C51 是一種高效微控制器 。 P0 口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O口，每 管 腳可吸收 8個 TTL 門電流 。 P1 口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD： 串行輸入口 ； TXD： 串行輸出口 ； /INT0： 外部中斷 0； /INT1： 外部中斷 1； T0： 記時器 0 外部輸入 ； T1： 記時器 1 外部輸入 ； /WR： 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ； /RD： 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ； P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外 部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。在閑置模式下， CPU 停止工作。為使電路簡單便于調(diào)試，一般都采用集成放大電路，簡稱運放，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 運放是一種輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)高且便于調(diào)試的優(yōu)質(zhì)放大器。另外，這種電路還具有增益調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié) 0R 可以改變增益而不影響電路的對稱性。 輸入級的電阻不匹配，也會引起共模誤差。 由此，電路的共模抑制比為 39。因此為了獲得高的共模抑制比，必須選取具有高共模抑制比的集成運算放大器 3N ，同時精選外接電阻，盡量使 3R = 4R 、 5R = 6R 。而信號輸出的電壓值則由下面式子得到： 5 213()o o oRU U UR?? （ 210） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 其中 111 1 200(1 )o i iRRU U U? ? ?， 222 2 100(1 )o i iRRU U U? ? ? 上面的 三運放高共模抑制比放大電路 若接入信號時， 實驗室 的 那種信號發(fā)生器在小信號輸出時噪 聲很大，應(yīng)該先輸出大一點的信號，用電阻 分壓降低電壓在接入到放大器。有下面兩個式子可以得到： 122 1 2 10(1 ) ( )o o i iRRU U U UR?? ? ? ? （ 211） 5 213()o o oRU U UR?? （ 212） 施密特觸發(fā)器 由 555 定時器構(gòu)成 施密特觸發(fā)器 的介紹 施密特觸發(fā)器可用以將模擬信號波形轉(zhuǎn)換成矩形波 。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 由 555 定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器為反向傳輸?shù)氖┟芴赜|發(fā)器， 如圖 所示 : 1265V CC R DO555 3Ov7vvI2I1vIC8 412IvCCV V CC 2RttvIOv 123CCVCC1V3( a ) 電路圖 ( b ) 波形圖v 圖 施密特觸發(fā)器 工作波形 正向閥值電壓和負向閥值電壓分別為： TV? =2/3Vcc ， TV? =1/3Vcc （ 1） TV =0V 時， 1OV 輸出高電平 ； （ 2）當(dāng) TV 上升到ccV32時， 1OV 輸出 為 低電平。輸入的信號只要幅度大于 Vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。無論出現(xiàn)上述的那一種情況 ， 都可以通過用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形 。 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 1. 波形變換 。 其 提供了引線多層陶瓷雙列直插（ D）、 熔封陶瓷雙列直插（ J）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片狀載體（ C） 4 種封裝形式。液晶顯示屏是以若干個 58或 511 點陣塊組成的顯示字符群?？梢苑謨尚?、每一行顯示 16 個 ASCII字符，足以應(yīng)付簡單用戶界面（主要由數(shù)字和英文字母組成）的開發(fā)和系統(tǒng)參數(shù)的顯示。而 LCD1602 不僅能顯示測量數(shù)據(jù)的數(shù)值，還能設(shè)置相應(yīng)的測量名稱，如漢語或是英語等。 2．?dāng)?shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。其示意圖如圖 所示： 圖 LCD1602示意圖 LCD1602 引腳功能如下表 所示： 表 引腳功能表 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 （ GND） 2 VDD 電源正極 （ +5V） 3 VL 對比度調(diào)節(jié) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 （寄存器選擇輸入端），輸入 MCU 選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號； RS=0，當(dāng)單片機進行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng) MCU 進行讀模塊操作，指向地址計數(shù)器； RS=1，無論單片機讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器 5 R/W 讀 /寫選擇 ，輸入單片機讀 /寫模塊操作使能信號；， R/W=0,讀操作時； R/W=1,寫 操作時 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 6 E 模塊使能端 ，輸入單片機讀 /寫模塊操作使能信號；讀操作時，高電平有效；寫操作時，下降沿有效 7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 15 BLK 背光源地 （ 0V） 16 BLA 背光源正極 （ +5V） 注意事項 : VDD：電源正極， ~，通常使用 5V 電壓； VL： LCD 對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0~5V。本充電器就是采用 4 位數(shù)據(jù)傳送方式； BLA： LED 背光正極。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 23 第 三 章 智能測頻儀的硬件設(shè)計 該智能測頻儀 設(shè)計的核心部件為單片機 AT89C51，所檢測信號為被測信號，且要經(jīng)過單片機數(shù)據(jù)處理以達到測量輸入頻率的目的 。電壓比較器是對信號進行鑒幅與比較的電路 ， 可以將非標(biāo)準(zhǔn)波形轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號， 使其輸出的信號與后級電路相兼容的脈沖信號。待測信號的脈沖是在閘門時間內(nèi)送入計數(shù)器的。 對于同一被測頻率信號 , 選取閘門時間愈長 , 誤差越小 ； 當(dāng)取一定閘門時 , 被測頻率越高 , 誤差越小。這種方法測出的頻率是 : 0 xxf N T?, 該方法同樣 存在177。01N 越小 , 測量誤差越小。其中 A是根據(jù)被測頻率信號為可變的 , 即當(dāng)?shù)皖l時 A值大 , 高頻時 A值小 , 其 值由測量過程經(jīng)過反饋可編程決定 ,待測頻率 : 0xxf N AT?這時同樣存在177。 5. 多周期同步測頻法（ 等精度測 頻） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 多周期同步測頻法 是由閘門時間 Tc 與同步門控時間 Td 共同控制計數(shù)器計數(shù)的一種測量方法 ,待測信號頻率與 M/ T 法相同。由于測周期法要求待測信號周期不能太短 ， 所以可通過 A分頻使待測高頻信號的周期擴大 A倍。由于測頻和測周都會產(chǎn)生177。被測信號作為同步門的觸發(fā)信號，時間控制器控制同步門的預(yù)置時間 Tˊ。這時計數(shù)器 A和 B都停止計數(shù)，實際上同步門的開啟時間為 T而不是 Tˊ ， 所以可以得到： 0xT NTMT?? 0xMNff? （ 31） 其中： T為同步門控時間；xf（ xT ）為被測信號頻率 (周期 )；0f ( 0T )為標(biāo)準(zhǔn)晶振信號頻率 (周期 )； M為計數(shù)器 A的計數(shù)值； N為計數(shù)器 B的計數(shù)值。但由于晶振信號與門控信號不相關(guān)，門 B必會產(chǎn)生量化誤差，所以