【正文】 鍵詞 : 51單片機(jī) 高精度 交變信號 頻率計(jì) 2 The Design and Production OF High frequency Based on 51 SCM （ Information engineering institute of applied electrontechnical speciality jiang yi li） Abstract: This paper introduces a high precision frequency meter based on STC89C51 its requirement is that the minimum input signal 50mv, can be measured sine, triangle wave, square wave and the other alternating signal, requiring the frequency meter measurement range is 1KHZ ~ 100KHZ, the relative error is %, and can display the signal in a period of time alternating the highest frequency and lowest frequency, display refresh cycle ≤ 2S. The design STC89C51 MCU as the core, due to the input signal microcontroller can be identified far, so will NE5532 as amplifier, in order to facilitate the microcontroller on the frequency count, to amplified signal into easytocount of the square wave pulse signal, so as to pare the LM358 circuit, finally showed a frequency LCD display, and added in the software automatically cleared and the error handling to achieve the subject of design requirements. Keywords: 51 SCM highprecision alternating signal frequency 3 引言 近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子器件在工程技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛 ， 在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能儀表無論是在測量的準(zhǔn)確性 、 靈敏度 、 可靠性 、 自動化程度、運(yùn)用功能方面還是在解決測量技術(shù)與控制技術(shù)問題的深度及廣度方面都有了很大的發(fā)展 。 所以 ， 提高頻率測量的精度是很有必要的 。 4 1 系統(tǒng)方案的確定 本高精度頻率計(jì)是以 STC89C51 為控制核心 ，由它對進(jìn)來的脈沖信號進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)數(shù)，計(jì)算 某個時(shí)間段內(nèi)交變信號的最高頻率和最低頻率，進(jìn)來的信號最低只有 50mV，所以將 以高精度運(yùn)放 NE5532 作為放大電路的主要器件，將采集進(jìn)來的信號放大到單片機(jī)可識別的 信號，用 LM358 作為比較電路的主要器件，將正弦波、三角波等交變信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于計(jì)數(shù)的方波。脈沖的頻率就等于被測信號的頻率。 頻率計(jì)的工作流程 信號經(jīng)過采集進(jìn)入放大電路進(jìn)行放大 經(jīng) 過放大的信號進(jìn)入到比較電路進(jìn)行整形 單片機(jī)隊(duì)對經(jīng)放大整形后的信號進(jìn)行識別計(jì)數(shù) 單片機(jī)處理后的信號經(jīng) LCD 顯示出來 信號采集和放大 信號采集和放大電路是整個設(shè)計(jì)中十分重要的組成部分，它決定著高精度的可靠性。這使該器件特別適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備，儀器和控制電路和電話通道放大器。 放大 倍數(shù)的 確定 因?yàn)檩斎氲淖钕滦盘栔挥?50MV，它完全夠不到單片機(jī)能夠識別的電壓，（ 為低點(diǎn)平， 為高電平 ） ，所以必須對采集進(jìn)來的信號進(jìn)行放大，在設(shè)計(jì)中我們采用的放大 器件 是 20 倍 . 比較電路 當(dāng)信號從 R2處進(jìn)入 LM358 進(jìn)行比較 ,通過 10設(shè)置參考電壓，調(diào)到 即可 ，比較成的方波由 R6 送出， R6 防止電路震蕩。 圖 5為 LM358 的引腳圖 。STC89C51 單片機(jī)具有增強(qiáng)型 12 時(shí)鐘 、 機(jī)器周期、 6 時(shí)鐘機(jī)器 、 周期任意選擇，工作電壓為 ；工作頻率范圍： 040MHZ，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHZ。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R E S T9R X D10T X D11I N T 012I N T 113T014T115WR16RD17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P SE N29A L E /P30E A /V P31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C40STC89C51 圖 6 STC89C51引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)是整個設(shè)計(jì)中最核心的部分，這部分控制計(jì)算了信號經(jīng)比較電路后一定時(shí)間內(nèi)方波信號的上升沿個數(shù)，最終轉(zhuǎn)換成頻率值通過顯示電路顯示出來。 圖 7 最小系統(tǒng) 9 顯示電路 液晶模塊介紹 本次設(shè)計(jì)是采樣長沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器，實(shí)物如圖 8所示。 表 1 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLK 背光源 負(fù) 極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLA 背光源 正 極 10 引腳說明：第 1腳 VSS為地電源；第 2腳 VDD接 5V 正電源；第 3 腳 VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接通正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“ 重 影 ” ，使用時(shí)可以通過一個 10K? 的電位器調(diào)整對比度；第 4 腳 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器；第 5腳 R/W 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 V S S1V D D2VO3RS4R / W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714B L A15B L K16J4R 2120 1 / 2W1133W2R 221 0 K+5+5P 20P 22P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 21P 07P 061 6 0 2 液晶 圖 9 液晶顯示電路 采用液晶顯示器具有 工作電流比 LED小 （ 功耗低 ）、 可以有良好的人機(jī)界面 、 直觀 、顯示效果理想 、 體積小 等優(yōu)點(diǎn) 。 11 特點(diǎn)：單 5V 電源工作 兩個驅(qū)動器及兩個接收器 177。 （ 2）再設(shè)置 PROTEL的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)的大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。印制電路板是 PROTEL中的一個設(shè)計(jì) PCB的重要組成部分。這樣會提高電路的性能。注意： 有些錯誤可以忽略，例如有些接插件 的 outline的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會出錯；另外每次修改過走線和過孔之后，都要重新覆銅一次 。 實(shí)際操作中，（ 2）～（ 5）的操作過程，一般要求在 2～ 3秒的時(shí)間內(nèi)完成；具體的焊接時(shí)間還要根據(jù)環(huán)境溫度的高低、電烙鐵的功率大小以及焊點(diǎn)的熱容量來確定。 ＇ (3)對于金屬化孔的焊接，焊接時(shí)不僅要讓焊料潤濕焊盤，而且孔內(nèi)也要潤濕填充。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體軟件設(shè)計(jì)由頻率測量 、 LCD 顯示、報(bào)警等 組成。 軟件設(shè)計(jì)流程圖： 最 終 待 輸 出 的 數(shù) 值 與定 值 1 0 0 0 比 較最 終 待 輸 出 的 數(shù) 值 與定 值 1 0 0 0 0 0 比 較正 常 顯 示 ， P 2 . 7 仍 為低 電 平P 2 . 7 輸 出 高 電平 報(bào) 警P 2 . 7 輸 出 高 電平 報(bào) 警 ≥ 1 0 0 0＜ 1 0 0 0 0 0＜ 1 0 0 0≥ 1 0 0 0 0 0 圖 13 報(bào)警程序流程圖 15 5