【正文】 p。⑶ RST/VPD:復位/備用電源 ① RST（Reset）功能：復位信號輸入端。P3 口有兩個功能[鍵入文字]除作為 I/O 口使用外（其內部有上拉電阻） ，還有一些特殊功能，由特殊功能寄存器來設置，上拉電阻當做輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果 P0 口作為輸入時，處在高阻抗狀態(tài)，只有外接一個上拉電阻才有效。P0 口有三個功能（1）外部擴展存儲器時，當做數(shù)據總線（D0D7 為數(shù)據總線接口）（2）外部擴展存儲器時，當做地址總線（A0A7 為地址總線接口）（3）不擴展時，可做一般的 I/O 使用，但內部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應在外部接上拉電阻。○ 1 口 8 位雙向口線（在引腳 18 號端子） 。有串行和并行之分，串行 I\O 端口每次只能傳送一位二進制信息，并行 I\O 端口一次可以傳送一組二進制信息。第二個存儲區(qū)是 8051 內的 128 字節(jié)內部 RAM。代碼段是只讀的，當要對外存儲器件如 EPROM 進行尋址時，處理器會產生一個信號。1） 存儲器結構8051 結構提供給用戶 3 個不同的存儲空間，每個存儲空間包括從 0 到最大存儲范圍的連續(xù)字節(jié)地址空間。80 年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新產品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領域的支柱產業(yè)之一。方案比較：這兩種方案各有其優(yōu)缺點，雖然在理想狀態(tài)下兩種方案都是可行的，但是，在本次設計中考慮到在目前的實驗條件下難以使用 555 定時器做到較為精準的 1s 計時，而且在測量小頻率時，方案二可以避免破壞原頻率而得到較準確的數(shù)據，本設計初衷也是通用型的，簡單實用符合要求就好，不必要的盡量省去，通過慎重考慮最終還是采用了方案二。分頻器出來得到兩個信號，一個給選擇器，一個給單片機，數(shù)據選擇器處理過后也將信號給單片機經過處理、運算，最后將數(shù)據送給顯示部分，以用戶需要的形式顯示出來。還有一個問題就是在測量某一段頻率時很有可能會出現(xiàn)偏差，如果它在某一段內都出現(xiàn)相同差值的偏差，我們可以進行人為的補償，這樣可以最大限度提高精確度。方案一優(yōu)缺點：這個方案的設計關鍵是 555 定時器構成的多諧振蕩器是否能夠提供標準的脈沖。整體框圖如圖 22 所示。圖 21 頻率計的系統(tǒng)級框圖本設計任務書要求主要以單片機 8051 為核心，被測信號先進入信號放大電路進行放大，再被送到波形整形電路整形，把被測的正弦波或者三角波整形為方波。1 誤差，測量精度大大提高，且測量精度與待測信號的頻率無關，達到了在整個測量頻段等精度測量。（3）多周期同步測量法多周期同步測頻法，此法的優(yōu)點是，閘門時間與被測信號同步，消除了對被測信號計數(shù)產生的177。通過對測頻、測周期以及測脈沖寬度的數(shù)字化測量方法的基本原理及其測量誤差的分析，得知在被測信號的整個頻率范圍內，無論采用直接測頻或直接測周期的方法均不能全面滿足測試誤差≤%的要求。鎖相式和直接數(shù)字式都同時具有容易實現(xiàn)產品系列化、小型化、模塊化和工程化的特點，其中鎖相式更是以其容易實現(xiàn)相位同步的的自動控制且低功耗的特點成為各種眾多業(yè)內人士的首選，應用最為廣泛。電子計數(shù)器是其它數(shù)字化儀器的基礎，在他的輸入通道接入各種模數(shù)變換器，再利用相應的換能器便制成各種數(shù)字化儀器。在測試通訊、微波器件或產品時，通常都市較復雜的信號，如含有復雜頻率成分、調制的含有未知頻率分量的、頻率固定的變化的、純凈的或疊加有干擾的等等。對于低檔產品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價格低。早期，設計師們追求的目標主要是擴展測量范圍，再加上提高測量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計算機的技術水平，決定電子技術器價格高低的主要依據。頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器，其最基本的工作原理為：當被測信號在特定的時間段 T 內的周期個數(shù) N時，則被測信號的頻率 f=N／，到目前為止已有三十多年的發(fā)展歷史。 數(shù)字頻率計的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科學技術的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。由于微電子技術和計算機技術的發(fā)展，頻率計都在不斷地進步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴大，功能不斷增加。雖然所有的微波計數(shù)器都是用來完成技術任務的，但各自廠家都有各自的[鍵入文字]一套復雜計數(shù)器的設計、使得不同型號的技術其性能和價格會有所差別，比如說一些計數(shù)器可以測量脈沖參數(shù)，并提供類似與頻率分析儀的屏幕顯示，對這些功能具有不同功能不同規(guī)格的眾多儀器，我們應該視測試需要正確的選擇以達到最經濟和最佳的應用效果。直接式的優(yōu)點是速度快、相位噪聲低但結構復雜、雜散多，一般只應用在地面雷達中。依據基本原理所實現(xiàn)的頻率、周期以及脈沖寬度的數(shù)字化測量是一種直接測量法，由于該方案比較簡單，若能夠滿足本題任務的要求則應作為首選方案。 當 fx≤ fm 時, 直接測周, 間接測頻能使任務書提出的誤差要求得到滿足。但是本論文設計的是一個用單片機做為電路控制系統(tǒng)的數(shù)字式頻率計，采用（2）方??0TkS?10?kS[鍵入文字]案，操作麻煩，控制電路較復雜；采用（3）方案多周期同步測頻法，閘門時間與被測信號同步，消除了對被測信號計數(shù)產生的177。如圖 21 所示。 方案論證與選擇方案一主要由四個部分組成：信號整形部分、單片機控制部分、時基電路部分、數(shù)據鎖存部分、和數(shù)據顯示部分。之后單片機送數(shù)據鎖存，并等待命令，若繼續(xù)測量則返回測量，此時仍可將數(shù)據送顯示，若無繼續(xù)測量命令則，直接送數(shù)據顯示。較為合理的解決辦法是，做實物時可以選擇其電容電阻的參數(shù)設定，用示波器先進行測量，直到取得較為滿意的結果。 圖 23 方案二結構框圖方案二工作流程：待測信號進入系統(tǒng)，信號整形部分會將其整形成脈沖，經過分頻器。但是方案二也有它的缺點，就是當待測頻率較大時要進行分頻，這樣做是對原頻率的破壞，很可能會出現(xiàn)較大的偏差。 圖 24 頻率計的子系統(tǒng)級總體框圖 [鍵入文字]3 硬件電路的設計 8051 單片機的簡介單片機是 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，包含CPU、RAM、ROM、I\O 接口和中斷系統(tǒng)。8051 內部 CPU 也是由運算器、控制器和寄存器組三部分電路組成。被 16 位尋址，空間可達64K。這時系統(tǒng)更新更容易，新的軟件可以下載到 EPROM 中，而不用拆開它，然后裝入一個新的 EPROM。2） I\O 端口I\O 端口又稱為 I\O 接口，也叫做 I\O 通道或者 I\O 通路。功能切換邏輯閘門A分頻器 0T8051ROM（2764）外擴 8155閘門 B顯示3[鍵入文字]圖 3—2 8051 的引腳（48） 口 8 位雙向口線（在引腳的 3932 號端子） 。○ 4這 4 個 I/O 口，具有不完全相同的功能。（2）做一般 I/O 口使用，其內部有上拉電阻。⑵ PSEN:外 ROM 讀選通信號。 ① EA 功能：內外 ROM 選擇端。當用做定時器時，在其輸入端輸入周期固定的脈沖，根據定時器\計數(shù)器中累積的脈沖個數(shù)，即可計算出所定的時間常數(shù)。而計數(shù)器指的是對外部輸入脈沖的計數(shù)，因而速率一般不是固定的，不能用于定時。TMOD 寄存器中各位的功能如表所示。C/T 定時方式或計數(shù)方式選擇位。 M1 M0=00 方式 0，13 位計數(shù)器。 TMOD 由 TH0 的 8 位和 TL0 的 5 位（其余位不用）組成一個 13 位計數(shù)器。 中斷中斷：是當 CPU 正在處理某件事的時候，外界發(fā)生了緊急事件請求，要求CPU 暫停當前的工作轉而去處理這個緊急事件，處理完以后再回到原來被中斷的地方繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷，實現(xiàn)中斷功能的部件，統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。1） 中斷請求中斷過程是由中斷源向 CPU 發(fā)出中斷請求而開始的，有效中斷請求信號應該一直保持到 CPU 做出響應為止。 存儲器 在微機系統(tǒng)中凡能存儲程序和數(shù)據的部件統(tǒng)稱為存儲器。 一 個 存 儲 器 包 含 許 多 存 儲 單 元 ， 每 個 存 儲單 元 可 存 放 一 個 字 節(jié) （ 按 字 節(jié) 編 址 ） 。每 個 存 儲 單 元 存 放 一 個 字 節(jié) ， 則 該 存 儲 器 的 存 儲 容 量 為 1MB。 在 計 算 機 中 采 用 只 有 兩 個 數(shù) 碼 “0”和 “1”的 二 進 制 來 表 示 數(shù)據 。 存 儲 器 ： 存 放 程 序 和 數(shù) 據 的 器 件 存 儲 位 ： 存 放 一 個 二 進 制 數(shù) 位 的 存 儲 單 元 ， 是 存 儲 器 最 小 的 存 儲 單 位 ，或 稱 記 憶 單 元 存 儲 字 ： 一 個 數(shù) （ n 位 二 進 制 位 ） 作 為 一 個 整 體 存 入 或 取 出 時 ， 稱 存 儲 字 存 儲 單 元 ： 存 放 一 個 存 儲 字 的 若 干 個 記 憶 單 元 組 成 一 個 存 儲 單 元 存 儲 體 ： 大 量 存 儲 單 元 的 集 合 組 成 存 儲 體 存 儲 單 元 地 址 ： 存 儲 單 元 的 編 號 字 編 址 ： 對 存 儲 單 元 按 字 編 址 字 節(jié) 編 址 ： 對 存 儲 單 元 按 字 節(jié) 編 址 尋 址 ： 由 地 址 尋 找 數(shù) 據 ， 從 對 應 地 址 的 存 儲 單 元 中 訪 存 數(shù) 據 。 順 序 存 儲 器 ： 只 能 按 某 種 順 序 來 存 取 ， 存 取 時 間 和 存 儲 單 元 的 物 理 位 置 有關 。 永 久 記 憶 性 存 儲 器 ： 斷 電 后 仍 能 保 存 信 息 的 存 儲 器 。下圖為 2764 的引腳如圖 33：33 2764 的引腳（1）其引腳總共有 28 條，具體功能為：地址輸入線 A12～A0。O7～O0 是雙向數(shù)據總線，O7 為最高位。若○ 3給 CE 上加一個高電平，則，本片不工作；若給 CE 上加一個低電平，則選中本片工作。其他引腳線（4 條）。NC 為 2764 的空線。（3）工作方式和編程 2764 可以分為正常和編程兩種工作方式。由于 2764 存儲容量為 8KB，故 8031 片內地址線為 ～ 和 ～ 共十三條。它是一個有 40 引腳的 塑料芯片，功能較強，廣泛應用與計算機中。它內部含有 256 字節(jié)的 RAM，可以補充 CPU 內存的不足?，F(xiàn)對各部分電路分述如下。讀寫控制器接收 RD 和 WR 線上的信息，實現(xiàn)對 CPU和 8155 間所傳信息的控制。A 口和 B 口的 I/O 寄存器為 8 位，○ 5既可以存放外設的輸出數(shù)據，也可以存放外設的輸入數(shù)據；C 口的 I/O 寄存器只有 6 位，用于存放 I/O 數(shù)據或命令/狀態(tài)信息。定時器/計數(shù)器:這是一個二進制 14 位的減 1 計數(shù)器，計數(shù)器初值由 CPU○ 7通過程序送來。I/O 總線（22 條）：PA7PA0 為通用 I/O 口線，用于傳送 A 口上的外設數(shù)○ 2據，數(shù)據傳送方向由 8155 命令字中 D0 口的狀態(tài)決定（如圖 36）PB7PB0為通用 I/O 口線，用于傳送 B 口上的外設數(shù)據，數(shù)據傳送方向也由 8155 命令字節(jié)中 D1 的狀態(tài)決定。IO/M 為 I/O 端口或 RAM 的選通輸入線：若 IO/M=0，則CPU 選中 8155 的 RAM 工作；若 IO/M=1，則 CPU 選中 8155 片內某一 I/O 寄存器工作。815