【正文】 能極其強(qiáng)大。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11系列以及各種外圍芯片。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路(如LCD、RAM、鍵盤(pán)、馬達(dá)、LED、AD/DA等)。LCD顯示模塊包括LCD初始化和浮點(diǎn)數(shù)到ASCII碼轉(zhuǎn)換模塊。本次設(shè)計(jì)單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，接12MHz的晶振，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0工作在定時(shí)狀態(tài)下，達(dá)不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)模塊、信號(hào)周期測(cè)量模和LCD顯示模塊。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中: 第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)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。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 GND：接地。單片機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，它涉及智能儀器儀表、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信以及醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)圖如下所示。 74LS90引腳圖 單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介單片機(jī)(SingleChipMicroputer),又稱單片微控器，是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出電路(I/O)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通訊口，可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路集成到一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 其計(jì)數(shù)順序?yàn)?00～101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖作用后，出現(xiàn)狀態(tài)QCQBQA=110，利用QBQC=11反饋到R1和R2的方式使電路置“0”。 ，它由四個(gè)主從JK觸發(fā)器和一些附加門(mén)電路組成，整個(gè)電路可分兩部分，其中FA觸發(fā)器構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；FD、FC、FB構(gòu)成異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在74LS90計(jì)數(shù)器電路中，設(shè)有專(zhuān)用置“0”端RR2和置位（置“9”）端SS2。 數(shù)計(jì)74LS90計(jì)數(shù)器是一種中規(guī)模二一五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其參數(shù)為：輸入失調(diào)電壓4mV；偏置電流：150nA增益帶寬積：15MHz轉(zhuǎn)換速率：70V/uS耗電流：5mA電源：+/20V利用74LS14六反相器（施密特觸發(fā)）可將三角波、正弦波等變成矩形波。而小信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整形通道電路來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度。該頻率計(jì)硬件較為簡(jiǎn)單，但需要注意的是單片機(jī)所測(cè)量的電平信號(hào)必須是直流TTL信號(hào)，所以在測(cè)量前必須把非TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化為T(mén)TL信號(hào)。在測(cè)量過(guò)程中我們利用這兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其中T0用作定時(shí)，T1來(lái)計(jì)數(shù)外來(lái)脈沖數(shù)。閘門(mén)電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門(mén)送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)的工作原理 一般數(shù)字式頻率計(jì)的原理所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。（4）抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高。由于本人水平有限，最后采用電子計(jì)數(shù)式測(cè)量方法中的脈沖定時(shí)測(cè)頻法，其具有精度高、測(cè)量范圍寬、顯示醒目直觀、測(cè)量迅速以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。方案三的設(shè)計(jì)思路是非常簡(jiǎn)單的，電路也不復(fù)雜，但由于它采用的是專(zhuān)用頻率計(jì)模塊設(shè)計(jì),不符合我們的設(shè)計(jì)要求，所以就不予考慮了。 ICM7216顯示晶 振模擬信號(hào)方案四、系統(tǒng)采用MCS51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，門(mén)控信號(hào)由AT89C51內(nèi)部的計(jì)數(shù)定時(shí)器產(chǎn)生，由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低（12MHz晶振時(shí)約500KHz），所以需對(duì)高頻預(yù)測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件預(yù)分頻處理，AT89C51則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。晶體產(chǎn)生的高頻信號(hào)由PLD進(jìn)行的多級(jí)分頻通道PLD計(jì)數(shù)及BCD譯碼顯 示 方案三、采用頻率計(jì)模塊(如 ICM7216)構(gòu)成，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,量程可以自動(dòng)切換。 幾種方案的優(yōu)劣討論方案一、傳統(tǒng)的頻率計(jì)。 多周期同步測(cè)頻法:此法是由閘門(mén)時(shí)間Tc與同步門(mén)控時(shí)間Td共同控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的一種測(cè)量方法,待測(cè)信號(hào)頻率與 M/ T法相同。由于T法測(cè)量時(shí)要求待測(cè)信號(hào)的周期不能太短 ,所以可通過(guò)A分頻使待測(cè)信號(hào)的周期擴(kuò)大A倍,所測(cè)頻率為:Fx=AMo/Tx，其特點(diǎn)是高頻測(cè)量精度比T法高A倍。這種方法測(cè)出的頻率是:Fx=Mo/Tx，此法的特點(diǎn)是低頻檢測(cè)時(shí)精度高 ,但當(dāng)高頻檢測(cè)時(shí)誤差較大。電子計(jì)數(shù)式的測(cè)頻方法主要有以下幾種：脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法（M法），脈沖周期測(cè)頻法（T法），脈沖數(shù)倍頻測(cè)頻法(AM法)，脈沖數(shù)分頻測(cè)頻法(AT法) ，脈沖平均周期測(cè)頻法(M/ T法)，多周期同步測(cè)頻法。以后的頻率計(jì)等測(cè)量?jī)x器將在編程語(yǔ)言的不斷優(yōu)化下，數(shù)字技術(shù)的不斷完善下實(shí)現(xiàn)更多的功能。頻率計(jì)正是朝著這個(gè)方向發(fā)展。數(shù)字頻率計(jì)作為一種電子測(cè)量?jī)x器，其發(fā)展趨勢(shì)主要向以下三個(gè)方向發(fā)展。分辨率表明多么小的頻率變化可能在儀器上顯示出來(lái)。人們對(duì)頻率測(cè)量的范圍的追求是無(wú)止境的，在某些特殊的測(cè)試場(chǎng)合，要求頻率計(jì)的測(cè)量范圍足夠?qū)?，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高速芯片技術(shù)的發(fā)展，有些頻率計(jì)數(shù)器能夠直接測(cè)量。 由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，數(shù)字頻率計(jì)發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。隨著單片鎖相式數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展，鎖相式和數(shù)字式容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化，性能也越來(lái)越好，已逐步成為兩種最為典型，用處最為廣泛的數(shù)字頻率計(jì)。數(shù)字頻率計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式三種。 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(cè)量?jī)x器。頻率是單位時(shí)間（ 1s ）內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。其基本原理就是用閘門(mén)計(jì)數(shù)的方式測(cè)量脈沖個(gè)數(shù)。頻率測(cè)試是電子學(xué)中最基本的測(cè)量之一。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過(guò)程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。直接數(shù)字式的優(yōu)點(diǎn)電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動(dòng)、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)測(cè)量，以提高精確度。國(guó)際國(guó)內(nèi)通用數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)：足夠?qū)挼臏y(cè)量范圍。精度是指測(cè)量的準(zhǔn)確程度，即儀器的讀數(shù)接近實(shí)際信號(hào)頻率的程度，精度越高測(cè)量越準(zhǔn)確。 數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展越快，產(chǎn)品的更新周期就越短，數(shù)字化電子產(chǎn)品更是如此。現(xiàn)在的電子產(chǎn)品主要是采用EDA技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)作為核心控制系統(tǒng)，輔以外圍電路，制成高端數(shù)字化產(chǎn)品。當(dāng)然，功能的實(shí)現(xiàn)是以強(qiáng)大的軟件技術(shù)做后盾的。32 第二章 方案論證 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量方法測(cè)量頻率的方法很多，本次設(shè)計(jì)采用的是電子計(jì)數(shù)式。脈沖周期測(cè)頻法(T法):此法是在待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期 Tx內(nèi),記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)變化次數(shù) Mo。其待測(cè)頻率為:Fx= Mx/ATo脈沖數(shù)分頻測(cè)頻法(AT法):此法是為了提高T法高頻測(cè)量時(shí)的精度形成的。若標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fo ,則待測(cè)信號(hào)頻率為:Fx = FoMx/Mo，M/T法在測(cè)高頻時(shí)精度較高；但在測(cè)低頻時(shí)精度較低。該方案利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但此題使用PLD則不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并且測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性能價(jià)格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇 10ms ,0. 1s ,1s ,10s 四種閘門(mén)時(shí)間 ,同時(shí)量程自動(dòng)切換。方案二利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性價(jià)比降低，系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。測(cè)量