【正文】 電源模塊調(diào)試 ....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Keil 簡介 .......................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。以 AT89S52 單片機(jī)為核心，通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器的門控時(shí)間，方便對頻率計(jì)的測量 。 頻率計(jì)主要是由信號輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。 AT89S52 單片機(jī)是頻率計(jì)的控制核心，來完成它待測信號的計(jì)數(shù)，譯碼，顯示以及對分頻比的控制。其待測頻率值使用四位共陽極數(shù)碼管顯示，并可以自動(dòng)切換量程，單位分別由紅、黃、綠 3 個(gè) LED 指示。 protues 簡介 ....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 整形模塊調(diào)試 ....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 ......................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 頻率計(jì)概述 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)域不可缺少的測量儀器。 傳統(tǒng)的頻率計(jì)采用測頻法測量頻率，通常由組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運(yùn)行速度慢而且測量低頻信號不準(zhǔn)確。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應(yīng)用。 參數(shù)要求如下： 1．測量范圍 10HZ— 2MHZ； 2．用四位數(shù)碼管顯示測量值； 3．能根據(jù)輸入信號自動(dòng)切換量程； 測量方波、三角波及正弦波等多種波形； 2 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 測頻的原理 測頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時(shí)間內(nèi)對被測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)”。 時(shí)基信號 待測信號 丟失（少計(jì)一個(gè)脈沖） 計(jì)到 N 個(gè)脈沖 多余（比實(shí)際多出了 個(gè)脈沖） 圖 1 測頻原理 在圖 1 中，假設(shè)時(shí)基信號為 1KHZ，則用此法測得的待測信號 為 1KHZ 5=5KHZ。假設(shè)所測得的脈沖個(gè)數(shù)為 N，則所測頻率的誤差最大為δ =1／ （ N1） *100%。由此可以得出一個(gè)初步結(jié)論：測頻法適合于測高頻信號。 上述表明，在頻率測量時(shí)，被測信號頻率越高，測量精度越高。 具體模塊 根據(jù)上述系統(tǒng)分析，頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)共包括五大模塊：單片機(jī)控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊。 (因?yàn)?AT89C51 所需外圍元件少，擴(kuò)展性強(qiáng)，測試準(zhǔn)確度高。 分頻模塊：考慮單片機(jī)外部計(jì)數(shù)， 使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為 500 kHz，因此需要外部分頻。 4 綜合以上頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有單片機(jī)控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊等組成，頻率計(jì)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2 所示。 AT89S52 片內(nèi)集成 256 字節(jié)程序運(yùn)行空間、 8K 字節(jié) Flash 存儲空間，支持最大 64K 外部存儲擴(kuò)展。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位（圖 4）和手動(dòng)復(fù)位（圖 5）。但是告訴對系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻。 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 6所示。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， P0口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號。特殊寄存 器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 單片機(jī)引腳分配 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各模塊的分析得出，單片機(jī)的引腳分配如表 3所示。 (2)整流電路：整流電路將交流電壓 Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。 圖 9 濾波電路 (4)穩(wěn)壓電路 :常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓的。 具體的 5V 電源電路如下圖10 所示。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。其中3DG100 為 NPN 型高頻小功率三極管，組成放大器將輸入頻率為 fx 的周期信號如正弦波、三角波及方波等波形進(jìn)行放大。可用 74161進(jìn)行分頻 。在計(jì)數(shù)器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發(fā)生從 1 到 0 的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加 1，這樣在計(jì)數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。 12 74LS161 芯片介紹 74LS161 是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器 [12]，可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能 。Q2 表 4 74161 的功能表 清零 RD 預(yù)置 LD 使能 EP ET 時(shí)鐘 CP 預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 A B C D 輸出 Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L 上升沿 A B C D A B C D H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 上升沿 計(jì) 數(shù) 其中 RD是異步清零端， LD 是預(yù)置數(shù)控制端， A、 B、 C、 D 是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端， EP和 ET是計(jì)數(shù)使能端， RCO(=)是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級聯(lián)提供了方便。接著 EP=ET=1,在此期間 74161一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。而只有當(dāng) CR=LD=EP=ET=“1” 、 CP 脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。Q3只有在選通端 STROBE 為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。其中 A、 B、 C 為 選擇輸入端 ， D0D7 為 數(shù)據(jù)輸入端 ，STROBE 為 選通輸 入 端（低電平有效 ）， W 為 反碼數(shù)據(jù)輸出端 ， Y 為 數(shù)據(jù)輸出端 。量程轉(zhuǎn)換指示電路由紅、黃、綠三個(gè) LED 分別指示 Hz、 KHz 及 MHz 檔，使讀數(shù)簡單可觀。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。使用 4位數(shù)碼管進(jìn)行頻率值顯示，如果選擇共陰極數(shù)碼管顯示，則需要 8 個(gè)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而采用共陽極數(shù)碼管則需要 4 個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，為了節(jié)約成本，因此選用共陽極數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，具體數(shù)碼管設(shè)計(jì)電路如圖 17 所示。 軟件模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。測量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（ SP）、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式。計(jì)數(shù)寄存器中的數(shù)值經(jīng)過數(shù)制轉(zhuǎn)換程序從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 中斷服務(wù)子程序 T0中斷服務(wù)子程 序流程如圖 20所示。由 逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè)數(shù)碼管 , 每位保持 1mS ,在 10mS～ 20mS 之內(nèi)再點(diǎn)亮一次 ,重復(fù)不止 ,利用人的視角暫留 ,好像 4 位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。由顯示電路顯示測量結(jié)果，根據(jù)測量結(jié)果判斷，進(jìn)行頻率計(jì)比較后，進(jìn)行檔位的自動(dòng)切換，具體檔位自動(dòng)切換流程圖如圖 23所示。例如輸入信號 123Hz，仿真顯示如圖 30 所示。例如輸入信號 ，仿真顯示如圖 32 所示。 軟件仿真測量數(shù)據(jù)如下表 68所示。用這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)對信號進(jìn)行了測量， 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種波形，由實(shí)物頻率計(jì)測得頻率，記錄數(shù)據(jù)。但是在硬件調(diào)試中，可能是由于 標(biāo)準(zhǔn)元器件本身誤差，如隨著時(shí)間的延長，其值相比出廠時(shí)產(chǎn)生誤差； 造成測量結(jié)果沒有軟件仿真精確 。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多收獲。面對存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實(shí)現(xiàn)的部分，定出那不準(zhǔn)的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我分析問題和解決問題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識，加深了對理論知識的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 //檔位 unsigned int tN。 //頻率顯示 unsigned char Num[10]={00x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 d[1]=(pCnt%100)/10。Segment=Num[d[3]]。Segment=Num[d[2]]。Segment=Num[d[1]]。Segment=Num[d[0]]。 d[1]=(pCnt%100)/10。Segment=Num[d[3]]。Segment=Num[d[2]]。Segment=Num[d[1]]+0x80。Segment=Num[d[0]]。 d[1]=(pCnt%100)/10。 d[2]=0。 //分頻器初始化 a tN=20。 ledB=0。 //開計(jì)數(shù)器 1 中斷 ET1=1。 } } void timer0() interrupt 1 { t++。 //硬件分頻器清零 clear=1。 tN=20。 //定時(shí) 50ms addr2=0。 //換算成相應(yīng)的顯示： f=regCnt*100 27 ledM=1。 //顯示 MHz檔 ledK=1。 //定時(shí) 50ms addr2=0。 tN=1。 //25610 ledB=1。 ledB=1。 //(6553650000)/256。 } 。 //(6553650000)%256。 //恢復(fù)外部計(jì)數(shù) 1 TR1=1。 //超出范圍 ledM=1。 //分頻 TH1=0xf6。 ledB=1。 } } else if(level==2) { if(regCnt500) //KHz檔 { level=1。 ledB=1。 //50 分頻 2565 TL1=0xfb。 //不分頻 } else if(regCnt100