【正文】 、信號(hào)調(diào)理電路以及分頻電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源。分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)頻率測(cè)量范圍，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率測(cè)量使用統(tǒng)一信號(hào)，可使單片機(jī)測(cè)頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測(cè)頻誤差。LED 數(shù)碼管顯示器有兩種形式：一種是8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱之為共陽(yáng)極LED 數(shù)碼管顯示器；另一種是8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED 數(shù)碼管顯示器。8個(gè)筆劃段 h g f e d c b a 對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（8 位）的DDD所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)數(shù)碼管顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O 接口用于筆劃段字形代碼。 圖22 頻率計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖第三章 硬件電路具體設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，頻率計(jì)實(shí)際需要設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊，下面將分別給予介紹。通過(guò)結(jié)合通用8位中央處理器的系統(tǒng)內(nèi)課編程閃存的單芯片，AT89S52是一個(gè)功能強(qiáng)大的微控制器提供了高度靈活的和具有成本效益的解決辦法，可在許多嵌入式控制中應(yīng)用。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在033M之間。根據(jù)不同場(chǎng)合的要求，這款單片機(jī)提供了多種封裝，本次設(shè)計(jì)根據(jù)最小系統(tǒng)有時(shí)需要更換單片機(jī)的具體情況，使用雙列直插DIP40的封裝。 圖32 上電復(fù)位 圖33 手動(dòng)復(fù)位有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，在程序開發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常需要手動(dòng)復(fù)位。考慮到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理，所以選取合適的頻率即可。圖34單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 引腳功能VCC:電源電壓；GND:地；P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì) P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。表3—1 P1口的第二種功能說(shuō)明表引腳號(hào)第二功能T2(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入)，時(shí)鐘輸出T2EX(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制)MOSI(在系統(tǒng)編程用)MISO(在系統(tǒng)編程用)SCK(在系統(tǒng)編程用)P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL邏輯電平。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。表32 P3口的第二種功能說(shuō)明表引腳號(hào)第二功能引腳號(hào)第二功能RXD（串行輸入）T0(定時(shí)器0外部輸入)TXD (串行輸出)T1(定時(shí)器1外部輸入)（外部中斷0）(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)（外部中斷1）(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RST:復(fù)位輸入。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 表 33 單片機(jī)端口分配表模 塊端口功能顯示模塊、 數(shù)碼管頻率值顯示LED單位顯示分頻模塊通道選擇清零 電源模塊 直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖35所示。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。二者的工作原理有所不同。集成穩(wěn)壓電源事實(shí)上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。圖39 5V直流電源電路由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，三角波。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較大時(shí)，通過(guò)輸入衰減電路將電壓幅度降低。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)放大器的輸出波形信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。 分頻電路分析本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，利用他內(nèi)部的定時(shí)／計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)周期／頻率的測(cè)量。外部輸入在每個(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（使用12 MHz時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為500 kHz），因此采用74LS161進(jìn)行外部十分頻使測(cè)頻范圍達(dá)到2MHz。74LS161引腳如圖311所示。Q3計(jì)數(shù)過(guò)程中，首先加入一清零信號(hào)RD＝0，使各觸發(fā)器的狀態(tài)為0，即計(jì)數(shù)器清零。一直到EP=0，ET＝1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)結(jié)束。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0CET。頻率值顯示電路采用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示頻率計(jì)被測(cè)數(shù)值，使用三極管8550進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使數(shù)碼管亮度變亮，便于觀察測(cè)量。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。使用8位數(shù)碼管進(jìn)行頻率值顯示，如果選擇共陰極數(shù)碼管顯示，則需要8個(gè)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而采用共陽(yáng)極數(shù)碼管則需要74LS246驅(qū)動(dòng)，為了節(jié)約成本，因此選用共陽(yáng)極數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，具體數(shù)碼管設(shè)計(jì)電路如圖314所示。系統(tǒng)軟件流程如圖41所示。圖41系統(tǒng)軟件流程總圖首先定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0，運(yùn)行控制位TR置1，啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作被設(shè)置為定時(shí)器方式，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0，在判斷待測(cè)信號(hào)的上跳沿到來(lái)后，運(yùn)行控制位TR置為1，以單片機(jī)工作周期為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，直至信號(hào)的下跳沿到來(lái)，運(yùn)行控制位TR清0，停止計(jì)數(shù)。此法可保證測(cè)頻過(guò)程中精度一直很高，但實(shí)現(xiàn)的電路和程序都將很復(fù)雜。圖42 T1中斷服務(wù)子程序定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0工作在計(jì)數(shù)方式, 對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器0中斷流程圖如圖43所示。圖44 顯示子程序流程圖 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介此設(shè)計(jì)需要在Keil軟件平臺(tái)上完成程序的調(diào)試,在Proteus軟件平臺(tái)上完成仿真顯示。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。分別設(shè)置“target1”中的“Target,output,debug”各項(xiàng)，使程序匯編后產(chǎn)生HEX文件。注意，匯編語(yǔ)言源文件的擴(kuò)展名應(yīng)該是“ASM”，它應(yīng)該與工程文件存儲(chǔ)在同一文件夾之內(nèi)。在快捷菜單中選擇“Add File to Group ‘Source Group 1’”，加入文件對(duì)話框被打開。如果不需要加入其它文件，單擊“Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對(duì)話框。（3）編譯源程序，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，返回上一級(jí)對(duì)錯(cuò)誤更改后重新編譯，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。Proteus提供了大量的元件庫(kù)有RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真。（3）打開protues軟件，新建一文件將硬件原理圖繪入圖中。利用Proteus與Keil整合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。使用軟件仿真，調(diào)試仿真結(jié)果，同時(shí)使用數(shù)字萬(wàn)用表和示波器測(cè)試輸出電壓值和輸出波形，調(diào)試出正確的軟硬件電路。圖51 5V輸出波形整形電路采用與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)正弦波、三角波等各種波形信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。圖54 整形電路實(shí)際輸出波形 分頻模塊調(diào)試為了達(dá)到1Hz40MHz的頻率范圍，使用外部分頻，搭建分頻電路，測(cè)試電路基本正確，選擇函數(shù)發(fā)生器輸入2MHz以下不同頻率的的方波信號(hào)，同時(shí)使用數(shù)字示波器測(cè)的輸出波形，經(jīng)觀察分頻電路可以把2MHz以下不同頻率的方波波形進(jìn)行十分頻，示波器測(cè)得輸入輸出波形如圖55所示。例如輸入信號(hào)123Hz，仿真顯示如圖57所示。 系統(tǒng)軟件調(diào)試經(jīng)軟件的調(diào)試—修改—再調(diào)試，如此反復(fù)，排除各種故障最終基本完成了設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。經(jīng)過(guò)不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件，最終符合設(shè)計(jì)功能要求。實(shí)際記錄數(shù)據(jù)如下表54所示。第六章 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我受益匪淺。其次掌握了C語(yǔ)言的編寫程序，學(xué)會(huì)了使用PROTUTES和KEIL的仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用文獻(xiàn)資料，如何根據(jù)實(shí)際需要有選擇的閱讀書籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類型。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機(jī)軟件編程方面讓我感觸頗深。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個(gè)過(guò)程中，我得到了許多的熱情幫助。還有在我大學(xué)三年悉心教導(dǎo)我的老師們，是你們教會(huì)我很多有用的知識(shí)，特別是教會(huì)了我解決問(wèn)題思考問(wèn)題的方式和習(xí)慣，我在做論文的時(shí)候才能有自己的思想和規(guī)劃，論文工作才有了目標(biāo)和方向。int frequency。sbit KHZ=P1^1。uchar disp_buf[8]。i) //i=xms即延時(shí)約xms毫秒 for(j=110。 for(i=0。/***送數(shù)***/ Delay_ms(2)。 //定時(shí)器T1為工作方式1,定時(shí)方式；T0為工作方式1,計(jì)數(shù)方式 TH0=0。 //啟動(dòng)定時(shí)器0 PT0=1。 //開定時(shí)器1中斷 TR1=1。 disp_buf[1]=frequency/1000000。 disp_buf[3]=frequency/10000。 disp_buf[5]=frequency/100。 //個(gè)位 }main(){ zd()。 while(1) { convert()。 //重裝計(jì)數(shù)初值 T0_count++。 //重裝計(jì)數(shù)初值T1_count++ 。 //取出定時(shí)器T0計(jì)數(shù)值高位 T0_TL0 = TL0。 T0_count = 0。 //頻率校正信號(hào)取反輸出}