【正文】 介紹以 51 單片機(jī)作為核心器件，另外還包括信號輸入、信號放大、信號選擇、時鐘提供、數(shù)據(jù)顯示等功能模塊的數(shù)字頻 率計(jì)的設(shè)計(jì)方法。另外還是用到排線若干，下載線及電源線。 轉(zhuǎn)速部分軟件設(shè)計(jì)思路： AT89C51單片機(jī)的 。培養(yǎng)解決實(shí)際問題能力，提高動手能力，為以后從事相關(guān)工作打下良好基礎(chǔ)。頻率計(jì)的硬件電路是用 Protel 繪圖軟件繪制而成，軟件部分的單片機(jī)控制程序，是用匯編語言編寫而成。 10 周期測量模塊 12 標(biāo)頻發(fā)生電路和信號處理部分 17 復(fù)位電路 24 頻率數(shù)據(jù)采集 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。頻率信號抗干擾性強(qiáng)、易于傳輸 ,可以獲得較高的測量精度。 實(shí)現(xiàn)一個寬頻域，高精度的頻率計(jì)，一種有效的方法是：在高頻段直接采用頻率法，低頻段采用測周法。為了提高測量精度，我們又對高低頻再進(jìn)行分段。以精確迅速的特點(diǎn)測量信號頻率，在本設(shè)計(jì)在實(shí)踐理論上鍛煉提高了自己的綜合運(yùn)用知識水平，為以后的開發(fā)及科研工作打下基礎(chǔ)。電子計(jì)數(shù)法是根據(jù)頻率定義進(jìn)行測量的一種方法 ,它是用電子計(jì)數(shù)器顯示單位時間內(nèi)通過被測信號的周期個數(shù)來實(shí)現(xiàn)頻率的測量。而由晶振產(chǎn)生的 1MHz 的振蕩信號經(jīng)放大整形，形成方波，經(jīng)多個 10 分頻10s， 1s， ， ， 1ms，那么有 fx=N／ T 符合測頻定義。1 ／ N=177。測低頻時，由于 177。所以，為了提高測量低頻時的準(zhǔn)確度，即減少 177。由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低 (12MhZ 晶振時約500khz)，所以需對高頻被測信號進(jìn)行硬件欲分頻處 理， 8032 則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。 頻率測量模塊 對頻率測量模塊有以下四種實(shí)現(xiàn)方法： 11 （ 1）直接測頻法 直接測頻法是把被測頻率信號經(jīng)脈沖形成電路后加到閘門的一個輸入端，只有在閘門開通時間 T（以秒計(jì)）內(nèi)，被計(jì)數(shù)的脈沖 被送到十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。組合測頻法是指在低頻時采用直接測量周期法測信號周期，然后換算成頻率。 （ 4）高精度恒誤差測頻法 通過對傳統(tǒng)的測量方法的與研究，結(jié)合高精度恒誤差測量原理，我們設(shè)計(jì)里一種測量精度與被測頻率無關(guān)的硬件測頻電路。 基于上述論證及第二部分中詳細(xì)的理論分析，我們擬選擇方法 (4)。 (2)高料度恒誤差周期測量方法 本方法在測量電路和測量精度上與高精度恒誤差頻率測量完全相同，只是在進(jìn)行計(jì)算時公式不同，用周期 T代換高精度 12 恒誤差頻率測量公式中的頻率因數(shù)即可 ,計(jì)算公式為 : Tx=(Ts 測量電路在檢測到脈沖的上升沿時打開計(jì)數(shù)器，在下降沿時關(guān)掉計(jì)數(shù)器。 (1)采用分立元件 使用場效應(yīng)管做輸入級，以提高輸入阻抗。并且要用運(yùn)放做一高速寬帶放大器，市 場上難以買到高速運(yùn)放，應(yīng)用受到了限制。 綜合考慮，本部分電路采用方案 (3)。 設(shè)計(jì)單片機(jī)模塊，考慮到 單片機(jī)本身 的外圍電路較多，所以在單片機(jī)模塊方面需要極為小心。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 128*8位內(nèi)部 RAM 可編程串行通道 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。在 FLASH編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。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。 ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。另外，該引腳被略微拉高。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)。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。石 英 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在 17 任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保存 RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如 AT89C51）有一個可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 4－ 2為 CMOS型單片機(jī)時鐘電路框圖。電容 C1和 C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C C2大， f變?。?，其典型值為 30pF。 RST 變?yōu)榈碗娖胶螅?退出復(fù)位， CPU 從初始狀態(tài)開始工作。RST 端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括 VCC 的上升時間和振蕩器起振的時間，Vss 上升時間若為 10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關(guān)。 圖 43 上電復(fù)位電路 19 ZLG7290 引腳說明 ZLG7290 使用說明 一 作用及其功能介紹 ZLG7290 能夠直接驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64 只獨(dú)立的 LED），同時還可以掃描管理多達(dá) 64 只按鍵?？煽貟呙栉粩?shù)，可控任一數(shù)碼管閃爍。其實(shí)中斷可以根據(jù)自己所選的中斷而定。只要下載擴(kuò)展名為 HEX 的文件即可。 void INT0_SVC() interrupt 0 中斷服務(wù)函數(shù) void Delay1(unsigned int t) 延時函數(shù) void SystemInit() 系統(tǒng)初始化函數(shù)，用于初始化定時器和讓 ZLG7290 復(fù)位 void ClearAll() 清除所有數(shù)碼管顯示函數(shù) void Test_DispBuf() 測試直接寫顯存函數(shù)， 21 void Test_Download() 測試下載數(shù)據(jù)函數(shù) void Test_ScanNum() 測試掃描不同數(shù)碼管函數(shù) void Test_Flash() 測試閃爍功能函數(shù) void Test_SegOnOff() 測試段尋址函數(shù)，用于將數(shù)碼管分段點(diǎn)亮 void DispValue(char x, unsigned char dat) 以十進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)函數(shù) void DispHexValue(char x, unsigned char dat) 以十六進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)函數(shù) void Test_Key() 測試按鍵函數(shù)，自動讀出鍵值并且在數(shù)碼管上顯示 22 第 4 章 系統(tǒng)的總設(shè)計(jì) 硬件的設(shè)計(jì) . 此 次設(shè)計(jì)要求制作一頻率計(jì)系統(tǒng)，需要使用的硬件主要包括 51單片機(jī)芯片，ZLG7290 數(shù)碼管管理芯片和數(shù)碼管。 圖 1s 定時流程圖 25 T1 計(jì)數(shù)程序 設(shè)計(jì)中 T1 采用計(jì)數(shù)功能，需要注意的一個問題是，輸入的待測時鐘信號的頻率最高可以達(dá)到 460800Hz，但計(jì)數(shù)器最多只能計(jì)數(shù) 65536 次，顯然需要對計(jì)數(shù)單元進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展的思路是除了計(jì)數(shù)器 T1 的 TH1 和 TL1 用于計(jì)數(shù)外，再選用一個計(jì)數(shù)單元 23H，每當(dāng)計(jì)數(shù)器 T1 溢出回零時產(chǎn)生中斷，中斷程序執(zhí)行 23H單元自增 1，這樣，當(dāng)一秒到時時采集的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)， 23H 單元存放的是 數(shù)據(jù)的最高位， TH1 存放的是數(shù)據(jù)的次高位， TL1存放的是數(shù)據(jù)的最低位。 頻率計(jì)系統(tǒng)總體程序 各單元子程序已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，將各子程序通過適當(dāng)?shù)闹噶铈溄悠饋?，總程序的第一部分?T0、 T1初始化，第二部分為 1 定時，第三部分為計(jì)數(shù)，第四部分為采集頻率，第五福分為進(jìn)制轉(zhuǎn)化，第六部分為數(shù)碼顯示，這幾各部分即構(gòu)成了頻率計(jì)系統(tǒng)的總體程序，如下所示。開放 T0、 T1 中斷 MOV TMOD,51H 。存放采集到的頻率 SETB TR1 SETB TR0 WAIT:AJMP WAIT 。1s 時 間到則采集數(shù)據(jù) MOV 21H,TL1 ACALL DISPLAY AJMP EXIT NEXT1:MOV TH0,0DCH 。 大學(xué) 三 年中，我系統(tǒng) 的學(xué)習(xí)了單片機(jī)的知識，也看到了單片機(jī)控制程序的廣闊前景，選擇這個課題，正是希望能加深自己對單片機(jī)各方面的理解，并在運(yùn)用先前學(xué)到的知識進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)一步的理解其實(shí)質(zhì)和作用，鞏固和拓展以前的學(xué)習(xí)成果，從而希望今后能在這個領(lǐng)域作出成績。為了查找相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)資料，我們上網(wǎng)，去學(xué)校圖書館甚至去省圖書館查找資料，雖然辛苦一點(diǎn)，但是令人欣慰的是學(xué)到了書本上學(xué)不到的東西，并且掌握了設(shè)計(jì)的一