【正文】 C 程序時，我驚嘆于某些編程者的嚴謹作風，他們的程序注解十分詳細，甚至有模塊化的說明，使我受益匪淺。 圖 高頻仿真 從以上仿真結果看來，我設計的基于 AT89C51 單片機的數(shù)字頻率計滿足了設計要求。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 在 Keilμ Vision3 上的編譯結果如圖 所示。 } dispcount++。//送入位碼 if(dispcount==5amp。 開 始重 裝 初 值T i m e c o u n t + +T i m e c o u n t = = 2 0 0關 閉 定 時 器 0T i m e c o u n t = 0f l a g = 1Y結 束N 圖 定時 1 中斷程序流程圖 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 18 主程序的流程圖如圖 所示。 MCS51 系列單片機開發(fā)系統(tǒng)的編譯軟件可以對 51 單片機 C 語言源程序進行編譯，稱為 C51 編譯器。 C 語言是一種通用的程序設計語言，其代碼率高，數(shù)據(jù)類型及運算符豐富，位操作能力強，適用于各種應用的程序設計。其中， VCC 為數(shù)碼管提供電源。當輸入信號產生由 1 至 0 的跳變（即負跳變）時，計數(shù)器的值增 l。當MCS5l 內部的定時 /計數(shù)器被選定為定時器工作模式時，計數(shù)輸入信號是內部時鐘脈沖，每個機器周期產生一個脈沖位，計數(shù)器增 l，因此定時 /計數(shù)器的輸入脈沖的周期與機器周期一樣，為時鐘振蕩頻率的 l/12。 其段碼表如表 所示。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅動電路 來驅動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅動方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或者一個筆畫發(fā)光，控制發(fā)光二極管發(fā)光組合，可以顯示出所需字符。 圖 手動復位按鈕 數(shù)碼管顯示電路 顯示器是微機重要的輸出設備。 圖 直流電源電路圖 復位按鈕 復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。外接晶振 X1 時， C1 和 C2 的值通常選擇為 30pF 左右； Cl 與 C2對頻率有微調作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 ～ 12MHz 之間選擇。 MCS51 的時鐘產生方法有“內部時鐘方式”與“外部時鐘方式”兩種。 時鐘電路 單片機工作是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一拍一拍地進行的，這個脈沖是單片機控制器中的時序電路發(fā)出的。 GND：接地。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 圖 系統(tǒng)整體方框圖 AT89C51 是一個低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP 的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機 AT89C51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。而將被測 信號經行放大整形、倍頻鎖相等處理就不再進行了。每定時 1 秒鐘到，就停止 T0 的計數(shù)，然后從 T0 的計數(shù)單元中讀取計數(shù)的數(shù)值，即完成了信號頻率的測量。定時 /計數(shù)器的工作由相應的運行控制位 TR 控制，當 TR 置 1 時 ，定時 /計數(shù)器開始計數(shù)；當 TR 置 0 時，停止計數(shù)。當加1 計數(shù)器用作定時器時，每個機器周期加 1（使用 12MHz 時鐘時，每 1us 加 1） ，這樣以機器周期為基準可以用來測量時間間隔。 輸入信號 十進制計數(shù)器 閘門 數(shù)據(jù)緩沖 AT89C51 電源 數(shù) 碼 管 顯 示 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 第 3 章 硬件的設計 基本設計原理 本設計是基于 ATMEL 公司生產的 AT89C51 單片機為核心的數(shù)字頻率計，是利用該 51 單片機內部的定時 /計數(shù)器來完成待測信號頻率的測量。 輸 入 信 號 單 片 機 最 小 系 統(tǒng) 數(shù) 碼 管 顯 示 電源 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 圖 方案二原理框圖 方案選擇 從 以上兩個方案中可知，內部計數(shù)器法測量頻率受晶振頻率的限制而且多次中斷會引發(fā)誤差，但硬件結構簡單。而且由于定時不能達到 ls，所以要多次引起片內定時器的溢出中斷，由此會引起測頻的誤差。頻率信號由 端引入。 方案一 其工作 原理如圖 所示。 頻率計數(shù)器嚴格地按照公式進行測頻。顯然，減小誤差的方法，就是增大 N。但從圖中可以看出，待測信號實際應該在 左右，誤差約有 ≈ % 。被測信號，通過輸入通道的放大器放大后，進入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，并送入主門的輸入端。 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 設計內容及參數(shù)要求 設計內容 設計基于 AT89C51 單片機為核心的數(shù)字頻率計。 目前市場上的頻率計產品很多，但基本上都是采用專用計數(shù)芯片 (如 ICM7240 ，ICM7216) 和數(shù)字邏輯電路組成，由于這些芯片本身的工作頻率不高 (如 ICM7240僅有 15MHz 左右 ) ，從而限制了產品的工作頻率的提高，遠不能達到在一些特殊的場合需要測量很高的頻率的要求，而且測量精度也受到芯片本身極大的限制。它的集成電路用量較大，因而產品的體 積、功耗都較大，生產成本較高。 Digital frequency meter。在設計的過程中，不斷的補充不知道的知識、鞏固所學、相互討論，運用科學分析問題的方法解決設計中遇到的困難，掌握單片機系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學會對常見問題的處理方法，積累設計系統(tǒng)的經驗，充分發(fā)揮教學與實踐的結合。 本科畢業(yè)設計 (論文 ) 題目 ： 數(shù)字頻率計設計 教學單位： 機電工程系 專 業(yè)： 自動化 2020 年 5 月 I 摘 要 設計以 AT89C51 單片機為核心，被測的矩形波或者方波整形為脈沖后輸入單片機。 本設計的目的是通過對單片機原理及應用的學習，以及查閱相關資料，培養(yǎng)自學與動手能力，把 學到的知識應用到日常生活當中。t know knowledge, consolidate learning, mutual discussion, using the scientific method to analyze the problem to deal with the difficulties encountered in the design, master the singlechip microputer system development process, learn to deal with mon methods, accumulate the experience of the design system, give full play to the bination of teaching and practice. Digital frequency meter designed to meet the requirements. Key words: single chip microputer。傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計都是采用純硬件方式組成（純數(shù)字電路）。和傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計相比，它減少了很大一部分的集成電路的用量，并且還可以加入許多的智能操作，這更是傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計所望塵莫及的。隨著單片機技術的不斷發(fā) 展，可以用單片機通過軟件設計直接用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率。 % 頻率測量范圍： 0— 10000 Hz 輸入信號波形： 矩形波和方波 ?西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 第 2 章 方案 的設計與論證 測頻原理 測頻的原理歸結成一句話，就是在單位時間內對被測信號進行計數(shù)。 時基信號 待測信號 丟失（少計一個脈沖） 計到 N 個脈沖 多余（比實際多出了 個脈沖） 圖 測頻原理 在圖 中，假設時基信號 為 1KHZ ，那么用此法測得的待測信號為 1KHZ 5=5KHZ。假設所測得的脈沖個數(shù)為 N，則所測頻率的誤差最大為δ =1／（ N1） *100% 。由此可以得出一個初步結論：測頻法適合于測高頻信號。為了增加單位時間內計數(shù)脈沖的個數(shù)，一方面可在輸入端將被測信號倍頻，另一方面可增加 T 來滿足，為了增加 T 的穩(wěn)定度，只需提高晶體振蕩器的穩(wěn)定度和分頻電路的可靠性就能達到。本次設計使用的 AT89C51 單片機，將其內部定時 /計數(shù)