【正文】 uipment, automated production process measurement and control devices, with LED, LCD modules figures show that the number of instruments and many scientific and technical fields. It can be said that along with the development of digital technology, puters, munications equipment, audio and video technology into the research, production, military technology and economic spheres of life, until the families and individuals, making electronic means of measuring frequency counter and the electronic equipment and even for the decoupling Inseparable technology. I have designed one kind of frequency meter which regarded SingleChip Microputer AT89C51 as the mathematical operation of applying in designing SingleChip Microputer and controlling the function, has overe the general digital frequency meter in the shorting not high of the precision of low frequency。 Frequency Meter。 在我國，單片機已不是一個陌生的名詞，它的 出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)的里程碑事件。在電子計數(shù)測頻原理的基礎(chǔ)上，介紹一種由 AT89C51 單片機控制的，運用單片機強大的運算能力而設(shè)計的高精度八位數(shù)字顯示頻率計。 利用電源、單片機、分頻電路及數(shù)碼管顯示等模塊，設(shè)計一個簡易的頻率計能夠粗略的測量出被測信號的頻率。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進入計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測量功能 之間的切換并實現(xiàn)測量設(shè)置。只有在閘門開通時間內(nèi)，被測脈沖信號 B 才能通過閘門到達計數(shù)器進行計數(shù)，經(jīng)處理后的計數(shù)結(jié)果送至 LED 數(shù)碼管等顯示器件顯示出來，就是被測信號的頻率。被測信號經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號，其頻率與被側(cè)信號的頻率相同。其原理框圖如圖 所 示： 圖 23 方案二原理框圖 比較以上兩種方案可以知道，方案一的核心是單片機，使用的元器件少，原理電路簡單，調(diào)試簡單只要改變程序的設(shè)定值則可以實現(xiàn)不同頻率范圍的測試能自動選擇測試的量程。 邏輯控制電路 時基電路 放大整形電路 路 閘門電路 計數(shù)器 鎖存器 譯碼顯示器 4 系統(tǒng)電路模塊設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)上述方案，頻率計系統(tǒng)設(shè)計包括五大模塊如下：單片機控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊 。 (AT89C51 所需外圍元件少，擴展性強，測試準確度高。 d) 分頻模塊：考慮單片機 AT89C51 內(nèi)置計數(shù)器只能進行二進制加法計數(shù) ， 計數(shù)結(jié)束后再進行二進制轉(zhuǎn)十進制運算，然后將結(jié)果送到顯示緩沖區(qū)進行顯示 八位共陽極動態(tài)顯示測量結(jié)果， 可用 74LS393 進行計數(shù)。當(dāng) 11 腳為高電平是閘門打開，低電平時閘門關(guān)閉。 16 位二進制的最大計數(shù)值為 65535，不能滿足精確測量的需要，雖然可以通過軟件計數(shù)的方法來提高分辨率，但是 AT89C51 內(nèi)置計數(shù)器的計數(shù)速率受 500KHz（ 24M時鐘）的限制，所以意義并不大。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51 有片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ,具有低功耗的閑置和掉電模式 ,在空閑方式下， CPU 停止工作，但允許內(nèi)部RAM、定時器 /計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 引腳說明 如圖 32 為 AT89C51 引腳圖 ,各引腳功能說明如下 VCC:電源電壓； GND:地； 6 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 1 M a y 20 0 7 S he e t o f F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計 \完整的畢業(yè)設(shè)計 \ M y D e s i g n .d db D ra w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?8 05 1 圖 32 AT89C51 單片機引腳圖 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 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 口亦作為 AT89C51 特殊功能（第二功能 ）使用， P3 口功能如表 31 所示。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。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。 /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。 復(fù)位電路 復(fù)位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的基本模塊。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵重新啟動。復(fù)位操作的主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機程序存儲器從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 AT89C51 內(nèi)部有一個反相振蕩放大器， XTAL1 和 XTAL2 分別是該反向振蕩放大器的輸入端和輸出端。 51 系列單片機還可使用外部時鐘。還可用定時器產(chǎn)生毫秒寬的脈沖，驅(qū)動步進電機一類的電氣機械。定時 /計數(shù)器的核心是 16 位加法計數(shù)器，定時 /計數(shù)器 T0 的加法計數(shù)器用特殊功能寄存器 TH0,TL0 表示， TH0 表示加法計數(shù)器的高 8 位， TL0 表示加法計數(shù)器的低 8 位， TH1 、 TL1 則表示定時 /計數(shù)器 T1 的加法計數(shù)器的高 8 位和低 8 位，這些寄存器可根據(jù)需要由程序讀寫。 定時器 \計數(shù)器的四種工作方式 a) 工作方式 0——13 位計數(shù)器 T1 在工作方式 0 的邏輯結(jié)構(gòu)如圖 36 所示，在這種工作方式下， 16 位的計數(shù) 器（ TH1和 TL1）只用了 13 位構(gòu)成 13 位定時 /計數(shù)器。 c) 工作方式 2——8 位自動重裝入初值計數(shù)器 11 T1 在工作方式 2 的邏輯結(jié)構(gòu)如圖 38 所示。 TH0 則只能工作于定時器狀態(tài)，使用 T1 中的 TR TF1 的中斷源。 定時器 /計數(shù)器的定時 /計數(shù)范圍： 工作方式 0： 13 位定時 /計數(shù)方式，因此，最多可以寄到 2 的 13 次方，也就是 8192次。 T1 定時初值的設(shè)置 在確定了兩個定時器的設(shè)置后，需要計算定時器 T1 的計數(shù)初值，因選用 24M 晶振，T1 工作于方式 2,1 個機器周期 =12\晶振頻率 =12/24? 610 =，則方式 2 最大定時時間為 ? 256=128us ， 現(xiàn) 在 選 定 定 時 間 隔 為 100us ， 則 方 式 2 定 時 初 值 為82 100/=256200=56=38H,這樣當(dāng)中斷次數(shù)為 1s/100us=10000 次時，歷時 1s。 圖 39 5V 直流電源電路 放大整形模塊 因為在單片機計數(shù)中只能對脈沖波進行計數(shù)，而實際中需要測量頻率的信號是多種多樣的，可以是正弦波，三角波。當(dāng)輸入信號電壓幅度較大時，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。 選用施密特電路用于脈沖整形。 b) 輸入信號增加和減少時，電路有不同的閾值電壓，它具有如圖 312 所示的傳輸特性。 圖 312 74LS14 外引線排列圖 輸 入保 護1vT 1T 2T 5T 4T 3T 6T 7T 8T 9T 1 0T 1 1T 1 20v0v?DDVDDV施 密 特 電 路 整 形 級 緩 沖 級 (a) 電路圖 15 tv0vV T V T +O (b) 邏輯符號 (c) 傳輸特性曲線 圖 313 CMOS 集成施密特觸發(fā)器電路 (a) 電路圖 (b) 邏輯符號 (c) 傳輸特性曲線 由圖 313(ａ )可見，它由施密特電路、整形及和緩沖輸出級組成。v ≈ DDV ），TP9 截止， TN10 導(dǎo)通， 39。v ≈ DDv ， ?39。v 和 5SV 才開始相應(yīng)減少。v 下降，于是 TP TP2 迅速截止， ?39。 同理可分析，當(dāng) 1v 逐漸下降時，電路工作過程與 1v 上升過程類似，只有當(dāng) │1v 2SV ││VTP│時，電路又轉(zhuǎn)換為 ?39。 16 由上述分析可知，電路在 1v 上升和下降過程分別有不同的兩個閾值電壓，具有施密特電壓傳輸特性。 c) 輸出級 輸出級為 TP11 和 TN12 組成的反相器，它不僅能起到與負載隔離的作用，而且提高了電路帶負載能力。當(dāng) 1clear,2clear 為低電 平時，在 1A，2A 脈沖下降沿作用下進行計數(shù)操作。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼，如場致發(fā)光記分牌。 在 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，如果顯示器是共陰型的，則公共端接地；如果顯示器是共陽型的，則公共端接正電源。 b) 動態(tài)顯示 LED 顯示器動態(tài)顯示是將所有位的段選線并接在一個 I/O 口上，共陰極端或共陽極端分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制，由于每一位的段選線都 接在一個 I/O 口上，因此每傳送一個段選碼， 8 位就顯示同一個字符，這種顯示是不能用的，解決問題的方法是利用人眼的 “視覺暫停 ”效應(yīng)。 CPU 向字段輸出口送出字型碼時，所有的顯示器都能接收到；但是究竟點亮哪一只顯示器，取決于當(dāng)時位掃描口的 20 輸出端接通了哪 一只 LED 顯示器的公共極，位選通就顯示相應(yīng)字符，并保持幾毫秒的延時。 軟件模塊設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法。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／計數(shù)器的工作方式。計數(shù)寄存器中的數(shù)值經(jīng)過數(shù)制轉(zhuǎn)換程序從十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 中斷服務(wù)子程序 T0 中斷服務(wù)子程序流程如圖 42 所示。與門 74LS08 作為記數(shù)閘門，方波信號被送到與門 的一個輸入端，與門的另一個輸入端連接 1S 門控信號，實際制作中連接 AT89C51 的 11 腳（ ）。 23 采用 74LS393 的理由是： AT89C51 內(nèi)有兩個 16 位的二進制計數(shù)器，一個用作定時器，另一個用作脈沖記數(shù)器。 本設(shè)計實現(xiàn)了基于單片機的溫度檢測、顯示和控制系統(tǒng)的設(shè)計，介紹了對溫度的檢測、顯示及控制 ，實現(xiàn)了溫度的實時顯示及控制。關(guān)于本設(shè)計的核心中央處理芯片，設(shè)計中使用了 AT89C51 單片機。通過資料閱讀和自我學(xué)習(xí)，自己掌握了 MAX187 的性能和編程。從論文的選題到最后論文的寫作等各個具體方 面無不傾注了老師的精力和心血。向所有幫助過我的各領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)表示我 誠 摯的謝意 ! 同時也要感謝百忙中抽空參加論文評閱的各位老師 ! 202003 24 參考文獻 [1] 陳科文 . 簡易數(shù)字頻率計 [J].