【正文】 ........ 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ................................................... 3 測頻方法 ........................................................ 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 ................................................... 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 ................................................... 4 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ..................................................... 5 單片機(jī)模塊 ...................................................... 5 AT89C52 介紹 ................................................. 5 單片機(jī)引腳分配 ............................................. 6 復(fù)位電路 .................................................... 6 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ................................................. 6 電源模塊 ........................................................ 7 電源變壓器 .................................................. 8 整流電路 .................................................... 8 濾波電路 .................................................... 9 穩(wěn)壓電路 .................................................... 9 電源模塊原理圖 .............................................. 9 放大整形模塊 .................................................. 10 與非門 74LS00 ............................................... 10 放大整形模塊原理圖 ......................................... 10 分頻模塊 ....................................................... 11 分頻器 74LS161 芯片 ......................................... 11 多路選擇器 74LS151 芯片 ..................................... 12 分頻模塊原理圖 ............................................. 12 顯示電路 ....................................................... 13 頻率數(shù)值顯示電路 ........................................... 13 頻率數(shù)值單位顯示電路 ....................................... 14 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................... 15 開始 ............................................................ 15 初始化模塊 ..................................................... 15 頻率測量模塊和量程自動(dòng)切換模塊 ............................. 16 顯示模塊 ....................................................... 17 延時(shí)模塊 ....................................................... 17 五、數(shù)字頻率計(jì)仿真 .................................................. 18 電源模塊仿真 .................................................. 18 放大整形電路仿真 .............................................. 19 仿真軟件 MULTISIM 仿真整形電路 ......................... 19 仿真放大整形電路 ........................................... 19 頻率計(jì)仿真 ..................................................... 20 用 KEIL 軟件 ................................................ 20 使用軟件 Proteus 仿真頻率計(jì) ................................. 21 頻率計(jì)仿真運(yùn)行調(diào)試 ......................................... 22 六、結(jié)論 ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 程序源代碼 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。由集成芯片和一些外圍電路構(gòu)成的各種自動(dòng)控制、自動(dòng)測量、自動(dòng)顯示電路遍及各種電子產(chǎn)品和設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。 與傳統(tǒng)的測量方式相比，運(yùn)用了單片機(jī)頻率計(jì)有著體積更小，運(yùn)算速度更快，測量范圍更寬和制作成本更低的優(yōu)點(diǎn)。鎖相式和直接數(shù)字式都同時(shí)具有容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化、 小型化、模塊化和工程化的特點(diǎn)，其中，鎖相式更是以其容易實(shí)現(xiàn)相位同步的自動(dòng)控制且低功耗的特點(diǎn)成為眾多業(yè)內(nèi)人士的首選，應(yīng)用最為廣泛。專用計(jì)數(shù)器指專門用來測量某種單一功能的計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)如今，數(shù)字頻率計(jì)已經(jīng)不僅僅是測量信號頻率的裝置了，還可以測量方波的脈寬。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實(shí)時(shí)快速地跟蹤捕捉到被測信號的頻率變化。 歐美頻率計(jì)廠家主要有： Pendulum Instruments 和 Agilent 科技。這樣的采樣方式就是定數(shù)采樣或定脈沖采樣。這樣的采樣方式就是定時(shí)采樣。 本文采用脈沖定時(shí)測頻法和脈沖分頻測頻法。 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 本課題設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一種數(shù)字頻率計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)中的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等完成頻率的測量。單片機(jī) AT89C52 內(nèi)部具有 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。 本文選用手動(dòng)復(fù)位，通過復(fù)位可以再次測量信號或測量新的信號。在定時(shí)方式中，以振蕩器輸出時(shí)鐘脈沖的十二分頻信號作為計(jì)數(shù)信號，也就是每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加“ 1”。內(nèi)部硬件在每個(gè)機(jī)器周期采樣外部引腳的狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，接著的下一個(gè)機(jī)器周 期采樣到低電平時(shí)計(jì)數(shù)器為 1，也就是說在外部輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時(shí)為 1。 電源模塊 為整個(gè)系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源， 主要為單片機(jī)、放大整形電路、 分頻電路和顯示電路提供電源。變壓器副邊與原邊的功 率比為 P2/P1=n，式中 n 是變壓器的效率。電路及輸出波形如圖 7，圖 8 所示： 圖 7 整流電路圖 圖 8 整流輸出波形 9 濾波電路 在本文利用電容進(jìn)行濾波。 必須選用較大容量的整流二極管。 由于輸入的信號可以是正弦波、三角波、矩形波等，而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路則在測量的時(shí)候，首先通 過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。 與非門 74LS00 00 為四組 2 輸入端與非門（正邏輯）， 共有 54/7400、 54/74H00、 54/74S00、 54/74LS00 Y=(AB)非 表 3 74LS00功能表 Input Input Output A B Y L L H L H H H L H H H L 放大整形模塊原理圖 此模塊原理圖： 圖 12 放大整形電路原理圖 11 分頻模塊 本文采用 12MHZ 的時(shí)鐘， 最大計(jì)數(shù)速率為 500 kHz，因此需要外部分頻。 因此此模塊主要包括分頻器 74LS16多路選擇器 74LS15與非門 74LS00。而只有當(dāng) RD=LD=EP=ET=“ 1”、 CP 脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加 1。 Q3 12 多路選擇器 74LS151 芯片 數(shù)據(jù)選擇端（ ABC）按二進(jìn)制譯碼，以從 8個(gè)數(shù)據(jù)（ D0D7）中選取 1個(gè)所需的數(shù)據(jù)。 分頻模塊原理圖 分頻模塊設(shè)計(jì)原理圖： 圖 13 分頻模塊原理圖 13 顯示電路 顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。根據(jù)管腳資料，可以判斷使用的是何 種 接口類型 。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊框圖： 圖 17 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊框圖 開始 程序預(yù)處理，先聲明頭文件 ，定義一些變量。 計(jì)數(shù)器 1 和定時(shí)器 0的中斷處理框圖： 圖 19 計(jì)數(shù)器 1 中斷處理 圖 20 定時(shí)器 0 中斷處理 量程自動(dòng)切換模塊框圖： 圖 21 量程自動(dòng)切換程序流程圖 17 顯示模塊 顯示程序?qū)㈩l率值和量程檔位在數(shù)碼管和 LED管顯示出來。發(fā)光二極管全亮表示所測信號頻率超出測量范圍。 頻率計(jì)仿真 用 KEIL軟件 先創(chuàng)建工程，后導(dǎo)入 文件，其中 文件就是軟件設(shè)計(jì)中的源代碼： 圖 30 keil 軟件應(yīng)用圖 設(shè)置一些軟件目標(biāo)選項(xiàng)： 由此打開選項(xiàng)： 圖 31 軟件設(shè)置選項(xiàng)圖 21 點(diǎn)擊后，彈出對話框并設(shè)置相關(guān)屬性。 頻率計(jì)仿真運(yùn)行調(diào)試 因?yàn)樾盘柺墙?jīng)過放大和整形的后的信號波是矩形波，因此放置元件時(shí)要選擇發(fā)送矩形波的信號源。 的信號波 圖 40 運(yùn)行結(jié)果如下： 圖 41