【正文】 C 程序時(shí)，我驚嘆于某些編程者的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，他們的程序注解十分詳細(xì)，甚至有模塊化的說(shuō)明，使我受益匪淺。 圖 高頻仿真 從以上仿真結(jié)果看來(lái)，我設(shè)計(jì)的基于 AT89C51 單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)滿足了設(shè)計(jì)要求。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 在 Keilμ Vision3 上的編譯結(jié)果如圖 所示。 } dispcount++。//送入位碼 if(dispcount==5amp。 開(kāi) 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(guān) 閉 定 時(shí) 器 0T i m e c o u n t = 0f l a g = 1Y結(jié) 束N 圖 定時(shí) 1 中斷程序流程圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 主程序的流程圖如圖 所示。 MCS51 系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的編譯軟件可以對(duì) 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言源程序進(jìn)行編譯，稱為 C51 編譯器。 C 語(yǔ)言是一種通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其代碼率高，數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算符豐富，位操作能力強(qiáng)，適用于各種應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)。其中， VCC 為數(shù)碼管提供電源。當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生由 1 至 0 的跳變（即負(fù)跳變）時(shí)，計(jì)數(shù)器的值增 l。當(dāng)MCS5l 內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器被選定為定時(shí)器工作模式時(shí)，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖位，計(jì)數(shù)器增 l，因此定時(shí) /計(jì)數(shù)器的輸入脈沖的周期與機(jī)器周期一樣，為時(shí)鐘振蕩頻率的 l/12。 其段碼表如表 所示。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動(dòng)電路 來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)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(qū)動(dòng)方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或者一個(gè)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(dòng)復(fù)位按鈕 數(shù)碼管顯示電路 顯示器是微機(jī)重要的輸出設(shè)備。 圖 直流電源電路圖 復(fù)位按鈕 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。外接晶振 X1 時(shí)， C1 和 C2 的值通常選擇為 30pF 左右； Cl 與 C2對(duì)頻率有微調(diào)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(shí)鐘產(chǎn)生方法有“內(nèi)部時(shí)鐘方式”與“外部時(shí)鐘方式”兩種。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行的，這個(gè)脈沖是單片機(jī)控制器中的時(shí)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， 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(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 系統(tǒng)整體方框圖 AT89C51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī) AT89C51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。而將被測(cè) 信號(hào)經(jīng)行放大整形、倍頻鎖相等處理就不再進(jìn)行了。每定時(shí) 1 秒鐘到，就停止 T0 的計(jì)數(shù)，然后從 T0 的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，即完成了信號(hào)頻率的測(cè)量。定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由相應(yīng)的運(yùn)行控制位 TR 控制，當(dāng) TR 置 1 時(shí) ，定時(shí) /計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng) TR 置 0 時(shí)，停止計(jì)數(shù)。當(dāng)加1 計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期加 1（使用 12MHz 時(shí)鐘時(shí)，每 1us 加 1） ，這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可以用來(lái)測(cè)量時(shí)間間隔。 輸入信號(hào) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 閘門 數(shù)據(jù)緩沖 AT89C51 電源 數(shù) 碼 管 顯 示 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 硬件的設(shè)計(jì) 基本設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì)是基于 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)為核心的數(shù)字頻率計(jì)，是利用該 51 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量。 輸 入 信 號(hào) 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 數(shù) 碼 管 顯 示 電源 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 方案二原理框圖 方案選擇 從 以上兩個(gè)方案中可知，內(nèi)部計(jì)數(shù)器法測(cè)量頻率受晶振頻率的限制而且多次中斷會(huì)引發(fā)誤差，但硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。而且由于定時(shí)不能達(dá)到 ls，所以要多次引起片內(nèi)定時(shí)器的溢出中斷，由此會(huì)引起測(cè)頻的誤差。頻率信號(hào)由 端引入。 方案一 其工作 原理如圖 所示。 頻率計(jì)數(shù)器嚴(yán)格地按照公式進(jìn)行測(cè)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(cè)信號(hào)實(shí)際應(yīng)該在 左右，誤差約有 ≈ % 。被測(cè)信號(hào)，通過(guò)輸入通道的放大器放大后，進(jìn)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù)要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的數(shù)字頻率計(jì)。 目前市場(chǎng)上的頻率計(jì)產(chǎn)品很多，但基本上都是采用專用計(jì)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(chǎn)品的工作頻率的提高，遠(yuǎn)不能達(dá)到在一些特殊的場(chǎng)合需要測(cè)量很高的頻率的要求，而且測(cè)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(chǎn)品的體 積、功耗都較大，生產(chǎn)成本較高。 Digital frequency meter。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不斷的補(bǔ)充不知道的知識(shí)、鞏固所學(xué)、相互討論，運(yùn)用科學(xué)分析問(wèn)題的方法解決設(shè)計(jì)中遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開(kāi)發(fā)流程，學(xué)會(huì)對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法，積累設(shè)計(jì)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目 ： 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 教學(xué)單位： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 自動(dòng)化 2020 年 5 月 I 摘 要 設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，被測(cè)的矩形波或者方波整形為脈沖后輸入單片機(jī)。 本設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，以及查閱相關(guān)資料，培養(yǎng)自學(xué)與動(dòng)手能力，把 學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到日常生活當(dāng)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(jì)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(jì)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(jì)所望塵莫及的。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā) 展，可以用單片機(jī)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率。 % 頻率測(cè)量范圍： 0— 10000 Hz 輸入信號(hào)波形： 矩形波和方波 ?西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 方案 的設(shè)計(jì)與論證 測(cè)頻原理 測(cè)頻的原理歸結(jié)成一句話，就是在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 時(shí)基信號(hào) 待測(cè)信號(hào) 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 測(cè)頻原理 在圖 中，假設(shè)時(shí)基信號(hào) 為 1KHZ ，那么用此法測(cè)得的待測(cè)信號(hào)為 1KHZ 5=5KHZ。假設(shè)所測(cè)得的脈沖個(gè)數(shù)為 N，則所測(cè)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(cè)頻法適合于測(cè)高頻信號(hào)。為了增加單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，一方面可在輸入端將被測(cè)信號(hào)倍頻，另一方面可增加 T 來(lái)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(dá)到。本次設(shè)計(jì)使用的 AT89C51 單片機(jī)，將其內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)