【正文】 在這 1 秒內(nèi)測得的整形后的脈沖頻率就是待測信號的頻率。因此，如果這點(diǎn)把握不好將直接影響最后的精度。整體框圖如圖 23 所示。這樣就不存在方分頻處理部分?jǐn)?shù)據(jù)選擇部分信號整形部分 顯示部分單片機(jī)部分[鍵入文字]案一當(dāng)中遇到的問題。該框圖可分為三個(gè)子系統(tǒng)：（1） 輸入通道（最左邊），該子系統(tǒng)主要由模擬電路組成；（2） 多周期同步等精度頻率、周期、時(shí)間等的測量控制及功能切換邏輯（中間部分），該子系統(tǒng)基本上由數(shù)字硬件電路組成：（3） 單片機(jī)及其外圍部件（最右邊）。8051 系列的基本結(jié)構(gòu)如下：8 位 CPU ○ 14KB 字節(jié)掩膜 ROM 程序存儲(chǔ)器○ 2128 字節(jié)內(nèi)部 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ○ 3兩個(gè) 16 位定時(shí)\計(jì)數(shù)器○ 41 個(gè)全雙工的異步串行口○ 55 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級的中斷控制器○ 6時(shí)鐘電路，外接晶振和電容可產(chǎn)生 ～12 MHz 的時(shí)鐘頻率○ 7CPU 結(jié)構(gòu)：8051 內(nèi)部 CPU 是一個(gè)字長為二進(jìn)制 8 位的中央處理單元，也就是他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。第一個(gè)存儲(chǔ)空間是代碼段，用來存放可執(zhí)行代碼。目前，一般[鍵入文字]使用 EPROM 作為外接存儲(chǔ)器，可以被外圍器件或 8051 進(jìn)行改寫。第三個(gè)存儲(chǔ)區(qū)是 64K 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。數(shù)字頻率計(jì)硬件系統(tǒng)框圖：鍵盤輸入通道 圖 3—1 頻率計(jì)電路 8051 單片機(jī)的引腳及其功能 8051 有四十條引腳，共分為端口線、電源線和控制線?！?3 口 8 位雙向口線（在引腳 1017 號端子） 。P2 口有兩個(gè)功能(1)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做地址總線使用。 ⒊ 控制線:控制線共有 4 根 ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。⑷ EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源。其控制字均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中（定時(shí)器\計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TMOD、定時(shí)器\計(jì)數(shù)器控制寄存器）定時(shí)器\計(jì)數(shù)器的作用一是做定時(shí)器用，可精確的確定某一段時(shí)間間隔；二是作為計(jì)數(shù)器用，累計(jì)外部輸入的脈沖個(gè)數(shù)。在定時(shí)器模式工作時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)加 1，因此計(jì)數(shù)速率固定為振蕩頻率的1／，所以用來定時(shí)。如表31 所示，TMOD 寄存器中高 4 位定義 T1，低 4 位定義 T0，其中 M1，M0 用來確定所選工作方式。GATE=1，用外中斷請求信號輸入端(INT1 或 INT0)和 TR0(TR1)共同啟動(dòng)定時(shí)器。[鍵入文字]M1 M0 工作方式選擇位。 M1 M0=11 方式 3，定時(shí)器 0 分成兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器，定時(shí)器 1 停止計(jì)數(shù)。 當(dāng)方式 0 為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為： （2 13 －計(jì)數(shù)初值 X）晶振周期12 當(dāng)方式 0 為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：1－2 13(8192)。中斷過程：中斷過程一般包括中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回四個(gè)過程。4） 中斷返回中斷返回指令 RETI CPU 響應(yīng)中斷后執(zhí)行的中斷服務(wù)程序也存在返回主程序的問題，在中斷服務(wù)程序中用 RET 返回主程序。 由 若 干 個(gè) 存 儲(chǔ) 元 組 成 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 ， 然 后 再 由許 多 存 儲(chǔ) 單 元 組 成 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 器 。 假 設(shè) 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 器 的 地 址 碼 由 20 位 二 進(jìn) 制 數(shù) （ 即5 位 十 六 進(jìn) 制 數(shù) ） 組 成 ， 則 可 表 示 2 的 20 次 方 ， 即 1M 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 地 址 。 這 些 器 件 也 稱 為記 憶 元 件 。 計(jì) 算 機(jī) 中 處 理 的 各 種[鍵入文字]字 符 ， 例 如 英 文 字 母 、 運(yùn) 算 符 號 等 ， 也 要 轉(zhuǎn) 換 成 二 進(jìn) 制 代 碼 才 能 存 儲(chǔ) 和 操作 。 按 存 儲(chǔ) 方 式 分 隨 機(jī) 存 儲(chǔ) 器 ： 任 何 存 儲(chǔ) 單 元 的 內(nèi) 容 都 能 被 隨 機(jī) 存 取 ， 且 存 取 時(shí) 間 和 存 儲(chǔ)單 元 的 物 理 位 置 無 關(guān) 。 按 信 息 的 可 保 存 性 分非 永 久 記 憶 的 存 儲(chǔ) 器 ： 斷 電 后 信 息 即 消 失 的 存 儲(chǔ) 器 。 名 稱 簡 稱 用 途 特 點(diǎn)高 速 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 Cache 高 速 存 取 指 令 和 數(shù) 據(jù) 存 取 速 度 快 ， 但 存 儲(chǔ) 容 量 小 主 存 儲(chǔ) 器 內(nèi) 存 存 放 計(jì) 算 機(jī) 運(yùn) 行 期 間 的 大 量 程 序 和 數(shù) 據(jù) 存 取 速 度 較 快 ， 存儲(chǔ) 容 量 不 大 外 存 儲(chǔ) 器 外 存 存 放 系 統(tǒng) 程 序 和 大 型 數(shù) 據(jù) 文 件 及 數(shù) 據(jù) 庫 存 儲(chǔ) 容 量 大 ，位 成 本 低 外 擴(kuò) ROM（ 2764） 存 儲(chǔ) 器 在本次設(shè)計(jì)中，我們用的外擴(kuò)存儲(chǔ)器為 Intel 2764(UVEPROM), Intel 2764 是一種+5V 的 8KB UVEPROM 存儲(chǔ)器芯片，采用 HMOS 工藝制成，標(biāo)準(zhǔn)[鍵入文字]存儲(chǔ)時(shí)間為 250ms,27 是系列號，64 和存儲(chǔ)容量有關(guān)。數(shù)據(jù)線 O7～O0。片選輸入線 CE：該輸入線用于控制本芯片是否工作。 允許輸出線 OE:OE 也是一條由用戶控制的輸入線，若給 OE 線上輸入一個(gè)TTL 高電平，則數(shù)據(jù)線 O7～O0 處于高阻狀態(tài)；若給 OE 線上輸入一個(gè) TTL低電平，則 O7～O0 處于讀出狀態(tài)?！?4VPP 為編程電源輸入線，當(dāng)他接+5V 時(shí)，2764 處于正常工作狀態(tài)；當(dāng) VPP接 21V 電壓時(shí)，2764 處于編程\校驗(yàn)狀態(tài)。2764 中的信息擦除也不是很容易的，把2764 放在陽光下暴曬大約需要一星期才會(huì)擦干凈，在普通熒光燈下需要三年才會(huì)擦除。 ROM 和 51 的連接 8031 外接 2764 連接圖如圖 34。圖 34 8031 外接 2764 連接圖 8155 簡介 8155 也是 Inter 公司研制的通用 I/O 接口芯片。它含有一個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從 2 到 16383，可用于延時(shí)、計(jì)數(shù)或分頻。8155 共有七部分電路組成，它們是：雙向數(shù)據(jù)總線緩沖器、地址鎖存器、地址譯碼器和讀寫控制器、RAM、I/O 寄存器、命令寄存器和狀態(tài)寄存器以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?！?2地址鎖存器雙向數(shù)據(jù)總線緩沖器（8）RAM 存儲(chǔ)器(256B) (（256B）地址譯碼器I/O 寄存器(A口)I/O 寄存器（C 口）I/O 寄存器（B 口）命令寄存器（8）狀態(tài)寄存器（8）讀寫控制器（8）定時(shí)或計(jì)數(shù)器（16 ）[鍵入文字]地址譯碼器和讀寫控制器：地址譯碼器的 3 位地址由地址鎖存器輸出端送○ 3來，譯碼后可以選中命令/狀態(tài)寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和 A、B、C 三個(gè) I/O寄存器中的某一個(gè)工作。I/O 寄存器：分為 A、B 和 C 三個(gè)端口。命令寄存器存放 CPU 送來的○ 6命令字，狀態(tài)寄存器存放 8155 的狀態(tài)字。AD7AD0（8 條）：AD7AD0 為地址/數(shù)據(jù)總線，?？膳c MCS51 的 P0 口相○ 1接，用于分時(shí)傳送地址/數(shù)據(jù)信息。 CE 和 IO/M:CE 為 8155 片選輸入線，若 CE=0，則 CPU 選中本 8155 工作；否則本 8155 不工作。若 ALE=1，則 8155 允許 AD7～AD0上地址鎖存到“地址鎖存器”；否則，8155 的地址鎖存器處于封鎖狀態(tài)。電源線（2 條）：VCC 為+5V 電源輸入線，VSS 為接地線。MCS51 和 8155 的接口如圖所示。[鍵入文字] 166。F圖圖 37 8155 和 8051 的連接 鍵盤的設(shè)計(jì)及連接鍵盤的結(jié)構(gòu)有兩大類，一類是獨(dú)立式，一類是矩陣式。獨(dú)立式按鍵是指直接用 I／0 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。[鍵入文字]（2）在圖中，為了使 CPU 能及時(shí)處理鍵盤功能，四根鍵盤狀態(tài)輸出線被送到四與門輸入端。此外，顯示塊中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以 dP 表示）用于顯示小數(shù)點(diǎn)。(2)共陰極接法發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。用 LED 顯示器顯示十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼在表中列出。PA 口送出的段控碼同時(shí)送給六位 LED 顯示器，但只有其位控端（GND 端）為低電平的 LED 顯示器才能點(diǎn)亮。 S A Y B 1 1 1 1 fx fc 51 8155 INT0 閘 門 B 圖 31 上圖是測頻率和脈寬的系統(tǒng)框圖。波形圖如下 測量脈寬 為預(yù)置閘門信號，被測信號 fx 信號分兩路，一路接 D1 觸發(fā)器，一路接 D2觸發(fā)器的清零端。閘門 B 開，預(yù)置閘門 fx閘門fc[鍵入文字]開始計(jì)數(shù)基準(zhǔn)信號的脈沖數(shù)。利用電容濾波將脈動(dòng)的直流電變成平滑的直流電，提供給單片機(jī)為 5V 電壓。圖 362 為具有正負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓電源，由圖可知，電源變壓器帶有中心抽頭并接地，輸出端得到大小相等、極性相反的電壓。204。204。204。 軟件編程思路 信號處理在頻率計(jì)開始工作，或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測量初始化。計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù)。單片機(jī)通過檢測 引腳來判斷是否啟動(dòng)測周期程序。在測周期過程中，會(huì)發(fā)生定時(shí)器 T0 的中斷，每發(fā)生一次中斷則將 R0 寄存器加一，因此 R0 實(shí)際上是周期值的高字節(jié)。得出的頻率放到 RRR3 三個(gè)寄存器后調(diào)用轉(zhuǎn)換 BCD 代碼模塊。當(dāng) C/ =0 時(shí)，多中開關(guān)接通振蕩脈沖的12 分頻輸出，13 位計(jì)數(shù)器以此進(jìn)行計(jì)數(shù)，這就是所謂定時(shí)器工作方式。 程序流程圖設(shè)計(jì) 主程序流程 主程序流程圖如圖 41 所示[鍵入文字] 815 8051的 初 始 化 顯 示 一 遍 LED 掃 描 鍵 盤 有 鍵 按 下 ？ 求 取 鍵 值 鍵 處 理 程 序 N Y 圖 41 主程序流程圖 中斷流程T0 中斷服務(wù)流程圖如圖 42 所示[鍵入文字] 讀 入 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 刷 新 顯 示 單元 啟 動(dòng) T1 開 中 斷 恢 復(fù) 現(xiàn) 場 返 回 Y N 保 護(hù) 現(xiàn) 場 關(guān) 中 斷 測 頻 ？ 圖 42 T0 中斷流程圖 T1 定時(shí)中斷服務(wù) T1 定時(shí)中斷服務(wù)流程圖如圖 43 所示 R0=0？ 讀 入 T0 815計(jì) 數(shù) 器 值 ， 計(jì) 算 頻 率 ， 刷 新 顯 示 R0=R01 保 護(hù) 現(xiàn) 場 關(guān) 中 斷 重 裝 初 值 開 中 斷 ， 恢 復(fù) 現(xiàn) 場 返 回 Y N [鍵入文字]測試結(jié)束否開始T0，T1 初始化， 置 1定時(shí)時(shí)間到 清零讀取 T0,T1 值數(shù)據(jù)處理結(jié)束YNYN 系統(tǒng)程序及關(guān)鍵程序 多周期同步測量法T0為16位定時(shí)器，T1為16位計(jì)數(shù)器，對內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)。一般來說，狀態(tài)改變時(shí)，f x正處于某一周期的高電平或低電平處，觸發(fā)器Q端的狀態(tài)不會(huì)立即改變，而是在下一個(gè)f x脈沖的上升沿到來時(shí)變?yōu)楦唠娖?，T0與T1才開始啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了二者的同步。 GATE打開，T1和T0受INT的控制 MOV TL0， 0B0H 。顯示程序 DISPLAY0: MOV A,COUNTER_DISPLAY。/當(dāng)前顯示位數(shù)大于等于 6，清零/DISPLAY3: MOV A,0FFH MOV PORT_LED,A。/送出顯示數(shù)據(jù)/ MOV A,COUNTER_DISPLAY INC A MOV COUNTER_DISPLAY,A。在這里我首先要感謝母校蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校！感謝蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校為我提供一個(gè)學(xué)習(xí)深造的機(jī)會(huì)。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、對學(xué)生誨人不倦的指導(dǎo)與幫助，不僅使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，也使我們具備了從事科研工作的一些基本技能，為以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，令我受益匪淺，是難得的良師益友。實(shí)驗(yàn)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也為我提供了不少幫助，幫我解決了很多困難，使我的論文得以順利完成。 在論文即將完成之際，我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師，本設(shè)計(jì)自始至終都是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 SETB TR0 LP2: JNB ,LP2 LP3: JB ,LP3 CLR TR0 MOV 40H,TL0 MOV 41H,TH0