【正文】 SP系統(tǒng)可同時運行多個虛擬儀器軟件，具有數(shù)百項分析測試功能，達國際先進水平。科學技術發(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?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品主要是采用EDA技術和單片機技術作為核心控制系統(tǒng)，輔以外圍電路，制成高端數(shù)字化產(chǎn)品。數(shù)字頻率計借助于EDA工具FPGA/CPLD進行開發(fā)有很大的優(yōu)越性：（1）編程方式簡便、先進。（5）功能強大，應用廣闊。但肯定的是，用EDA技術進行電子產(chǎn)品的設計、開發(fā)是有很大發(fā)展前景的?，F(xiàn)在國內(nèi)單片機應用中最常見的有Intel公司的MCS系列，Microchip公司的PIC16系列，臺灣凌陽公司的SPCE016X系列。（4）抗干擾性強，可靠性高。另外，單片機內(nèi)部強大的運算能力和控制能力，使得開發(fā)像頻率計這樣對測量精度要求精度很高的電子儀器時，變得更加的有效。數(shù)字技術的不斷成熟，使得在一塊很小的板子上制作大規(guī)模、多功能的電子產(chǎn)品變得非常的容易、方便。目前主流的開發(fā)平臺是NI公司的Lab VIEW。總之，數(shù)字頻率計正向著更高的精確度，更低的測量誤差，更多的功能實現(xiàn)，更少的價格，更人性化，更智能化方向發(fā)展。這些要求有的已經(jīng)實現(xiàn)或者部分實現(xiàn)，但要真正完美的實現(xiàn)這些目標，對于生產(chǎn)廠家來說，還有許多工作要做，而不是表面看來似乎發(fā)展到頭了。目前，市場上的頻率計廠家可分為三類：中國大陸廠家、中國臺灣廠家、歐美廠家。 Pendulum 公司源于Philips公司的時間、頻率部門，在時間頻率測量領域具有40多年的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)歷。 Agilent科技公司是一家美國公司，總部位于美國的加利福尼亞。單片機控制的數(shù)字頻率計：10Hz~10KHz。2 測頻方法選擇測量頻率的方法有很多種，主要分為模擬法和數(shù)字法兩大類，因為本次設計的要求和環(huán)境，現(xiàn)在主要討論數(shù)字法中的電子計數(shù)式的幾種測頻方法。這種方法測出的頻率是： Fx=Mo/Tx (22)脈沖數(shù)倍頻測頻法(AM法)：此法是為克服M法在低頻測量時精度不高的缺陷發(fā)展起來的。若標準信號的頻率為Fo，則待測信號頻率為： Fx=FoMx/Mo （25）多周期同步測頻法：是由閘門時間Tc與同步門控時間Td共同控制計數(shù)器 計數(shù)的一種測量方法，待測信號頻率與M/T法相同。脈沖數(shù)倍頻測頻法，其特點是待測信號脈沖間隔減小，間隔誤差降低；精度比M法高A倍，但控制電路較復雜。1個字誤差，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。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。但是控制部分才是最重要的，它在整個系統(tǒng)的運行中起至關重要的作用。因此本此設計的系統(tǒng)包括信號放大整形電路、分頻電路、單片機AT89C51和顯示電路等。圖32 數(shù)字頻率計系統(tǒng)框圖ATC89C51可以完成ISP在線編程功能，ATC89C51內(nèi)部有EEPROM，可以在程序中修改，斷電不丟失。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能（串行輸入口）（串行輸出口）（外部中斷0）（外部中斷1）（記時器0外部輸入）（記時器1外部輸入）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下，CPU停止工作。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含義呢？SBUF數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。SCON串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。它的各個位的具體定義如下：SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TIRISM0、SM1為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。UART為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。REM 是由軟件置位或清零。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。在模式1中，當SM2=0，RB8是已接收數(shù)據(jù)的停止位。TI置位后，申請中斷，CPU響應中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。常用的串口模式1是傳輸10個位的，1 位起始位為0,8位數(shù)據(jù)位，低位在先，1位停止位為1。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。模式2的波特率是固定在fosc/64或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON寄存器中SMOD位，如SMOD為0，波特率為focs/64,SMOD為1，波特率為focs/32。32）定時器1溢出速率上式中如設置了PCON寄存器中的SMOD位為1時就可以把波特率提升2倍。如我們要得到9600的波特率，定時器1為模式2，SMOD 設為1，分別看看那所要求的TH1為何值。89C51晶振接法如圖34。為了保證應用系統(tǒng)可靠地復位，在設計復位電路時，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。圖35 89C51上電復位電路圖單片機復位狀態(tài)表。矩形脈沖波的整形電路有兩種：施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。一、特點電平觸發(fā)：觸發(fā)信號可以是變化緩慢的模擬信號，達某一電平值時，輸出電壓突變。二、 輸出特性同向輸出：當時，為同向輸出，此時當時，當時。負向閾值電平：下降時，引起突變時對應的值。在UI↑=VT+時，GG2門要翻轉(zhuǎn)前的瞬間，電路中電流流向和電位情況如圖311所示。圖312求VT是電路圖從求入手求：由公式（33）可以推導出公式（34），再由公式聯(lián)合公式（35）以及公式（36），就可以得到公式（37），得到VT的值。當UI=0時，UO=UOL是施密特同相輸出，其電壓輸出特性如圖313所示。常用CMOS電路集成施密特觸發(fā)器有CC40106等 由555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器本設計中使用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器555定時器介紹：555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。當此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。當Vi下降到1/3Vcc時，電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；則VO=1，此后，vi繼續(xù)下降到0，然后再上升，但在未達到2/3Vcc以前，VO=1的狀態(tài)不會改變。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。使用時公共陽極接＋5V，這樣，陰極端輸入低電平的段的發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示；而輸入高電平的段則不點亮。圖319 數(shù)碼管引腳圖共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。如果是共陽LED顯示器，公共陽極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應為10001100（8CH）。所有鎖存器共用一個鎖存使能（LE）端和一個輸出使能（OE）端。OE端的操作不會影響鎖存器的狀態(tài)。圖322 74LS290引腳圖當復位輸入R0(1)=R0(2)=1，且置位輸入S9(1)?S9(2)=0時，74LS290的輸出被直接置零；只要置位輸入S9(1)?S9(2)=1，則74LS290的輸出將被直接置9，即 =1001；只有當S9(1)和S9(2)不全為1，并且R0(1)和R0(2)不全為1時，輸入計數(shù)脈沖CP，計數(shù)器開始計數(shù)。當 MS1,MS2 均為高電平時，不管其他輸入端狀態(tài)如何，就可以完成置 9的功能。b) 二、五混合進制計數(shù)。 引出端符號功能如下。一塊74LS290用作2分頻，一塊74LS290用作10分頻。圖326 5V電源電路圖4 數(shù)字頻率計軟件程序設計在頻率計開始工作，或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進行測量初始化。計數(shù)閘門結(jié)束時TR清0，停止計數(shù)。當該引腳為高電平時則等待，知道該引腳出現(xiàn)低電平時才開始測周期。測出的周期值存儲在R0、TH0、TL0三個寄存器中，然后將其轉(zhuǎn)換成頻率。調(diào)用顯示消除多余零和顯示數(shù)據(jù)存儲模塊，將要顯示的頻率值通過查表轉(zhuǎn)換成相應數(shù)據(jù)8段碼放到現(xiàn)實緩沖區(qū)以備顯示。單片機的這一種工作過程稱為中斷方式。所謂實時控制，就是要求計算機能及時地響應被控對象提出的分析、計算和控制等請求，使被控對象保持在最佳工作狀態(tài)，以達到預定的控制效果。其中有關定時的控制位共有4位：F0和TF1——計數(shù)溢出標志位當計數(shù)器計數(shù)溢出（計滿）時，該位置“1”；使用查詢方式時，此位作狀態(tài)位供查詢，但應注意查詢有效后應以軟件方法及時將該位清“0”；使用中斷方式時，此位作中斷標志位，在轉(zhuǎn)向中斷服務程序時由硬件自動清“0”。這些內(nèi)容只能以軟件方法使用。一共有六個中斷標志位。因此，定時器/計數(shù)器的輸入脈沖周期與機器周期一樣，為振蕩頻率的1/12。TL0的高3位棄之不用。不管是哪種工作方式，當TL0的低五位計數(shù)溢出時，向TH0進位，而全部13位計數(shù)溢出時，則向計數(shù)溢出標志位TF0進位。 //位選控制 查表的方法控制unsigned char ge,shi,bai,qian。ms0。 // 選擇定時器0方式一 TL0 = 0xE0。 //定時器中斷允許 IT0=1。 bai=frequency%1000/100。 P0=disp_tab[ge]。 delay(2)。 P1=disp_bit[0]。 // 重新裝載計數(shù)值 TH0 = 0xB1。 count=0?？偟膩碚f，本次畢業(yè)設計過程中的主要工作如下：（1）在分析比較各種設計方案之后，最終選擇以單片機為核心的頻率計設計，結(jié)合已有的研究成果完成了數(shù)字頻率計整體方案的設計。（4）單片機控制電路是該設計的核心，本文在單片機控制電路部分做了大量工作包括信號輸入、測量值輸出的引腳連接，頻率測量及測量值輸出顯示的編程等。致 謝本論文是在梁占紅老師的悉心指導下完成的，首先感謝梁老師的耐心指導和熱情幫助，他淵博的學術知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、踏實的工作作風以及勇于創(chuàng)新的科研精神都給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。在此表示衷心的感謝！最后，感謝我的家人和朋友。在常規(guī)的電子設計中，這些操作都是以功能平臺方式組合起來的，例如計數(shù)器，無論是電子還是機械的，都要存儲當前值，并按要求將該值增1。從此幾乎所有制成的計算機都是用這種結(jié)構(gòu)設計的，盡管包含寬廣的物理形式，從根本上來說他們均是具有相同的基本設計。但是，規(guī)定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的軟件包含實現(xiàn)計數(shù)器功能的單元。該系統(tǒng)由微處理器控制，它管理自己與存儲器和輸入/輸出單元的信息傳輸。微計算機常使用RAM（隨機存取存儲器），在RAM中數(shù)據(jù)可被寫入，并且在需要時可被再次讀出。有些ROM在制造時將其數(shù)據(jù)標本放入，而另外的則可通過特殊的設備由用戶編程，所以稱為可編程ROM。有些輸入/輸出裝置是通用型的，而另外一些則是設計來控制如磁盤驅(qū)動器的特殊硬件，或控制傳給其他計算機的信息傳輸。當商品被大量地生產(chǎn)時，這種單一芯片的使用就可節(jié)省相當大的成本。這是，由于裝置是按特定的應用情況由微機編程實現(xiàn)的，對用戶來說微計算機的存在通常就更加明顯。對前一種情況，系統(tǒng)可以用常規(guī)的編程語言來編程，正如以后要介紹的語言那樣；而另一種情況，可采用特殊用途的語言，例如那種使控制器功能按照繼電器相互連接的方法進行描述。各種類型的產(chǎn)品和過程控制器代表了當今微計算機應用的廣泛性，而具體的結(jié)構(gòu)取決于對“產(chǎn)品”一詞的解釋。空氣物質(zhì)是有重量的，而且這種下壓的重量形成大氣壓。工廠中的工作儀器通常包括壓力計、精密紀錄儀、以及氣動和電動的壓力變送器。為了消除這一問題，開發(fā)了一種信號傳輸系統(tǒng)。當使用氣動傳送系統(tǒng)時，測量信號就由變送器將比例為0%～100%的測量值轉(zhuǎn)換為氣動信號。當使用電子壓力變送器時，壓力就被轉(zhuǎn)換成電流或電壓形式的電信號。有時，分析獲取描述傳感器/變送器特性的參數(shù)是很重要的?，F(xiàn)行的溫度分度