【正文】 1s）內(nèi)變化的次數(shù)。[1] 方案選擇用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)通常采用兩種辦法，第一種方法是使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；第二種方法是單片機(jī)外部使用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由單片機(jī)讀取。第二種方法的好處是輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以不受單片機(jī)晶振頻率的限制，可以對(duì)相對(duì)較高頻率進(jìn)行測(cè)量，但缺點(diǎn)是成本比第一種方法高，設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序也比較復(fù)雜。2數(shù)字頻率計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)STC89C52，由它完成對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)處理、結(jié)果顯示等功能，外部還要有信號(hào)處理、LCD顯示器等器件。在設(shè)計(jì)的過程中，不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運(yùn)用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學(xué)會(huì)對(duì)常見問題的處理方法，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。它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)，方波信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能。若被測(cè)量信號(hào)的周期為，分頻數(shù)m1，分頻后信號(hào)的周期為T，則：T=m1Tx 。它以測(cè)量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測(cè)量。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則門控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。 第2節(jié)數(shù)字頻率計(jì)（低頻）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89C51，由它完成對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有分頻器、顯示器等器件。VCC：電源電壓當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX ＠R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（ ）。 ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令， 必須同GND相連接。XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。下面還將詳細(xì)說明。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R1+R2）/R1，改變R1的大小可以改變放大倍數(shù)。此器件可用作移位寄存器，且通過將Q非輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器 CP1非（和 CP0）的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制。C、 輸入/輸出信號(hào):輸出,能產(chǎn)生202個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)波形。C儲(chǔ)存溫度 30 +80176。C 3）、時(shí)序特性表項(xiàng) 目符 號(hào)測(cè)試條件標(biāo) 準(zhǔn) 值單位MINTYPEMAX允許時(shí)間周期TCYCE 1000 ns允許脈沖寬度,高電平PWEH450ns允許上升和下降時(shí)間tEr tEf25ns地址建立時(shí)間tAS140ns數(shù)據(jù)延遲時(shí)間tDDR320ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間tDSW195ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間tH10nsDATA HOLD TIMEtDHR20ns地址保持時(shí)間tAH10ns 4）、引腳和指令功能）模塊引腳功能表引 線 號(hào)符 號(hào)名 稱功 能1Vss接地0V2VDD電路電源5V177。下面指令是在初始化過程中執(zhí)行的。N = 0: 1行顯示。 B = 0: 消隱關(guān)(4) 輸入方式設(shè)置(ENTRY MODE SET )I/D = 1:(增量): S = 0: 無移位: ） 軟件復(fù)位 如果電路電源不能滿足復(fù)位電路的要求的話,那么初始化就要用軟件來實(shí)現(xiàn),過程如下: 八位接口初始化流程圖 電 源 開 VDD 15 ↓ RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 ↓ ↓等待 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 ↓等待100us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 N F ↓檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 0 ↓檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ↓檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40 us RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S ↓ 初 始 化 結(jié) 束↓檢查忙標(biāo)志或延時(shí)40 第3節(jié) 軟件設(shè)計(jì) 主要能過編寫軟件來控制硬件完成以下各模塊的功能： BCD轉(zhuǎn)換單片機(jī)當(dāng)C/T=1時(shí)為計(jì)數(shù)方式，多路開關(guān)與定時(shí)器的外部引腳連通，外部計(jì)數(shù)脈沖由引腳輸入。在此種情況下，INT0引腳的電平變化對(duì)或門不起作用。根據(jù)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理，若我們將GATE位、TR0均設(shè)為‘1’，INT0端輸人被測(cè)頻率信號(hào)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的高電平到來時(shí)，開始計(jì)數(shù)；當(dāng)被測(cè)信號(hào)的低電平到來時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)TL0、TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的N值。擴(kuò)展了知識(shí)面，不但掌握了本專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，而且對(duì)其他專業(yè)的知識(shí)也有所了解，而且較系統(tǒng)的掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高。實(shí)驗(yàn) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 002BH LJMP IT1MAIN: MOV P0,01H 。8位點(diǎn)陣方式 ACALL ENABLE MOV P0,0cH 。第一行的位置 call enable mov dptr,date call write3 mov p0,0c0h 。益處進(jìn)位 JMP CHAJINWEI:CLR TR1 mov th1,high(6553650000) mov tl1,low(6553650000) SETB TR1 INC R3 MOV A,R3 。************** ENABLE: CLR RS CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB E RET write1: 。VCC：電源電壓當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX ＠R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出。 ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令， 必須同GND相連接。XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。它將正弦輸入信號(hào)Vx整形成同頻率方波Vo,幅值過大的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過分壓器分壓送入后級(jí)放大器，以避免波形失真。 由于輸入的信號(hào)幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對(duì)于輸入信號(hào)的測(cè)量就不方便了，過大可能會(huì)把器件燒毀，過小可能器件檢測(cè)不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放大限幅和整形，信號(hào)調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖3所示：[4] 圖3 信號(hào)處理圖中D1—D4為肖特基二極管（DIODE），本設(shè)計(jì)中選用IN4148。電壓放大級(jí)一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。放大器主要參數(shù)的設(shè)置不管是哪種類型都極其重要，直接影響到電路的實(shí)際功能。 第2腳：VDD接5V正電源（圖中未畫出）。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。由于STC89C52單片機(jī)的P0口內(nèi)部沒有上拉電阻故在單片機(jī)與1602ALCD之間需加上上拉電阻（圖中未標(biāo)出）。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 T1的計(jì)數(shù)原理 設(shè)計(jì)中T1采用計(jì)數(shù)功能，需要注意的一個(gè)問題是，輸入的待測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率最高可以達(dá)到460800Hz，但本設(shè)計(jì)的最高頻率為計(jì)數(shù)器的最多計(jì)數(shù)65536次，顯然當(dāng)所輸入的頻率大于65536Hz的時(shí)候?qū)o法顯示，所以每當(dāng)計(jì)數(shù)器T1溢出回零時(shí)產(chǎn)生中斷，中斷程序執(zhí)行顯示提示錯(cuò)誤信息顯示為00000Hz。 軟件處理方法 本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)為核心 ,利用它內(nèi)部的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量 。外部輸入每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次 ,這樣檢測(cè)一次從1 到 0 的跳變至少需要 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期) ,所以最大計(jì)數(shù)速率為時(shí)鐘頻率的 1/ 24 。經(jīng)過單片機(jī)的測(cè)量，再在LCD上顯示，誤差也比較小。不僅加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，尤其是對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，而且也通過一次一次的實(shí)踐，提高了動(dòng)手操作能力，相對(duì)對(duì)第一次的制作過程，這次有了一定的提高，不僅在繪制PCB的過程，在焊接上也少了很多失誤。sbit RW=P1^1。char CC[8]。char scan=1。void display(void)。void sj()。 sj()。m8。 TMOD=0x51。TL1=0。TL0=L_0。TR0=0。 disp[2]=freq/100%10+0x30。TL1=0。 for(j=0。i5。l++){wr_char(BB[l])。 wr_inst(0x38)。 wr_inst(0x0c)。E=1。 RS=1。E=0。b++。} } void xs(){CC[7]=a%10+0x30。 CC[4]=b%10+0x30。 CC[1]=c%10+0x30。ix。 }[鍵入文字]