【正文】 其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 8個部分： CPU核心， ROM存儲， RAM存儲，串行口，并行口，內(nèi)部中斷和定時計數(shù)器。計數(shù)器能夠?qū)γ恳粋€計數(shù)器的關(guān)鍵的脈沖波計數(shù)。并且單片機內(nèi)部的控制程序，用 用好閱讀好編寫的 C語言程序來實現(xiàn)所有的功能。是作為一個低成本的放大電路的不二之選。 方案二： 采用液晶顯示器 1602，液晶顯示 的過程中可以不用單片機一直控制 ，只需要發(fā)送需要顯示的數(shù)據(jù)，就可以不 用再 控制，而 且它的顯示比較方便，可以顯示完整的要求數(shù)據(jù)，在硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，能根據(jù)本設(shè)計的要求完成相關(guān)的設(shè)計需要，對后續(xù)的功能升級能夠提供便利，并且 LCD1602顯示的內(nèi)容廣泛，可以顯示各種字符，數(shù)字，必要時還可顯示圖形，實現(xiàn)字體的圖形的滾動。并且具有 4k字節(jié) Flash， 512字節(jié) RAM 存儲， 32位 I/O口線，看門狗定時器功能， 價格也比較便宜，資料也比較多， 這樣能夠大大提高效率。比如系統(tǒng)成本，穩(wěn)定性等等方面。發(fā)揮著巨大的作用。單片機的應(yīng)用也是非常多的，在很多電子行業(yè)都能單片機的應(yīng)用。一個電子項目或者系統(tǒng)就是指滿足這個單片機的工作條件，以及控制需要的外部其他的硬件和單片機的程序。而且他的價格也是傳統(tǒng)的模擬電路 控制的幾分之一，并且穩(wěn)定性和可靠性大大提高。 研究的方法： (1)首先 掌握單片機軟件的開發(fā)和使 用 方法 ； (2)了解 和掌握數(shù)字頻率計的測量原理； (3)掌握相應(yīng)數(shù)字芯片的使用方法 (4)用 Protel來進行原理圖的設(shè)計， proteus仿真 來進行仿真電路圖設(shè)計， Keil軟件來 實現(xiàn)軟件的編程和調(diào)試 。 測量頻率 最簡單的工作原理，就是1個 S周期里面的脈沖個數(shù)，就是頻率值。 第二，就是數(shù)字芯片和數(shù)字電路的大力發(fā)展，對傳統(tǒng)頻率計測量過程中存在的問題，能夠進行解決和完善。 單片機所使用的 晶體振蕩原理 ，通過等精度的方式測量的頻率值 使得精度比 任何傳統(tǒng) 模擬方式都高，因此，有廣泛的應(yīng)用前景。 隨著現(xiàn)在 數(shù)字芯片 的發(fā)展趨勢，利用單片機，數(shù)字集成電路設(shè)計的測量儀器會有很大的作 用。 關(guān)鍵詞： 信號，單片機 ， 頻率大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 Abstract III Abstract The rapid development of economy led to the progress of society, mankind has not satisfied the simple measurement of the signal frequency, in the hope of working life, can improve the signal frequency measurement accuracy and convenience. This accuracy is closely related with people39。因此，設(shè)計一款精確度高，范圍廣，生產(chǎn)成本簡單的頻率測量裝置顯得很重要。而這準(zhǔn)確度與人們的生活息息相關(guān)，在某些方面，甚至要求能夠精確到小數(shù)點好幾位。并且在生活中有著廣泛應(yīng)用，在新興的電子產(chǎn)品市場，也有著大好前景。因此，設(shè)計一款精確度高，范圍廣，生產(chǎn)成本簡單的頻率測量裝置顯得很重要。 整個設(shè)計的 電路結(jié)構(gòu) 比較 簡單， 并且隨著數(shù)字芯片的不斷升級換代更新，成本會越來越低，并且精度也會越來越高， 制作也越來越簡單。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，第一，用戶對于頻率的測量 提出了新的要求。 研究內(nèi)容和方法 頻率計 就是 能夠?qū)Υ郎y信號的頻率進行測量的儀器設(shè)備。其關(guān)鍵的幾個問題在于，信號的輸入需要處理，要把信號處理成為系統(tǒng)能夠識別的，比如 5V供電的單片機只能識別幅值為 5V的脈沖波，就需要設(shè)計相應(yīng)的接口電路把信號在幅值進行處理。因為通過一塊單片機和極少的外圍元件，只要程序上的改動，就可以變化出很多控制方式。 單片機的體積是比較小的，最小的封裝只有指甲蓋那么大，可以嵌入到系統(tǒng)中，從最開始一條條的順序執(zhí)行，發(fā)展到現(xiàn)在的帶有操作系統(tǒng)的單片機，如 AVR， ARM 等。而電子技術(shù)的核心 —— 單片機，它的變成簡單，體積也小，所以研究者設(shè)計設(shè)備時利用單片機更加的容易操作。在工業(yè)控制領(lǐng)域，我國的 STC公司，研 制了價格更為低廉，功能更為強大的增強型 51單片機，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我國的工業(yè)，儀器儀表，消費電子中。 根據(jù)本設(shè)計的要求，所使用的元器件方案應(yīng)該去考慮多種因素的權(quán)衡。 方案二： 采用 AT89C51單片機 ,這塊單片機 兼容了傳統(tǒng)的 51單片機，也加入了新的功能。在不同段加上電壓之后就會發(fā)亮，不同的管變換發(fā)亮可以顯示 0到 9數(shù)字，由于本設(shè)計要求顯示時、分、秒、年、月、日、星期等，因此需要的數(shù)碼管比較多，其顯示能力顯然不足，造成成本過高。 方案二： 采用三極管或者場效應(yīng)管來構(gòu)造放大電路，三極管構(gòu)造的放大電路，資料成熟，所用的元器件比較便宜，且好購買，調(diào)試也比較方便，性能也可以通過調(diào)試，達到一個不錯的水平。通 過三極管構(gòu)造的放大電路大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 設(shè)計要求及論證 5 來對待測信號進行放大整形，通過分頻電路來實現(xiàn)擴大量程。定時器的作用就是當(dāng)預(yù)設(shè)的定時值到了就進入中斷。每進入一個脈沖，計數(shù)器就加 1，同時這個時候就開啟了定時器，頻率就是指 1s中的脈沖個數(shù)，所以 只需要用定時器做一個 1s的定時，從系統(tǒng)第一個脈沖開始進行計數(shù)，然后等 1s的定時器到了后，就進入到中斷，這個時候讀取的計數(shù)器的值，就是待測信號的頻率。 AT89C51的管腳 具體介紹如 下面 ： 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 電源引腳： 40管腳是 VCC，和 20管腳是 GND。 外部存儲器選通是 29管腳。主要由電源電路、復(fù)位電路和晶振電路組成。如圖 ，就是一個標(biāo)準(zhǔn)的上電復(fù)位電路。 S1SWPB10KR110uFC1+5V 圖 復(fù)位電路 外部晶振時鐘電路設(shè)計 單片機運行除了要進行有效上電復(fù)位，還需要給單片機提供時序，來讓單片機內(nèi)部的程序一步一步的進行執(zhí)行。所以本文 選用的為 1602液晶顯示器。 如圖 LCD液晶顯示的驅(qū)動電路。 P2為輸入波形接口， P3為輸出與本電路共地點。 ceII? (33) 根據(jù)歐姆定律， E極上面的電流是發(fā)射極 E的電壓除以發(fā)射極上面的電阻 R6，如公式 34所示。但是放大倍數(shù)最終會受限于 8050的電流放大系數(shù)，所以 最終 的放大倍數(shù)最多 數(shù)百倍， 但是本系統(tǒng) 只是需要把小信號放大到能讓單片機識別的波形，即使出現(xiàn)了上限截止也沒有關(guān)系。電路圖如圖 。當(dāng)頻率 高于閥值頻率 的時候單片機 就去 計算 待測信號經(jīng)過 分頻后的信號，當(dāng)頻率低于 閥值頻率 的時候 就直接 計算分頻前的信號。 他有 2 個異步的計數(shù)器，每一個計數(shù)器上均有一個異步清零端， 只要給高電 平就能夠進行清零。 C語言是專門用來編譯程序而設(shè)計出的一種語言，它包含了很多高級語言的特點，并且可以將這些語言整理翻譯， C 語言可以編寫出程序進而對位、字節(jié)和地址信息進行各種操作。 如何進行編程 Keil 51 是一款專門用于開發(fā)單片機內(nèi)部程序的專業(yè)編程軟件， 本文選擇 使用的是 AT89C51，也是 51系列的一種單片機，可以在開發(fā)的時候，直接選用 AT89C51。 然后配置開發(fā)環(huán)境。 當(dāng)把所有的語法錯誤都修改好后，再次進行編譯。 初始化 模塊主要是對各變量進行初始化， 變量初始化， 定時器 /計時器初始化。液晶 初始化主要是初始化液晶 1602 顯示的模式，光標(biāo)的設(shè)置等基本設(shè)置，就好比電視機的系統(tǒng)設(shè)置一樣。如果待測的頻率高的話，單片機就判斷不準(zhǔn)確，本系統(tǒng) 按照 200khz的閥值來進行判斷，如果測量是 200khz以下，就直接測量待測信號。 主程序流程圖如圖 。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 16 圖 LCD 顯示流程圖 開始 顯示是否結(jié)束？ 預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)顯示在指定區(qū)域 調(diào)整指針指向 LCD 的下一行 清顯示 RAM 區(qū) 置顯示行初值，顯示 指針指向第一行 N 待顯示數(shù)據(jù)送 入緩沖區(qū) Y 返回 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第五章 系統(tǒng)的 proteus 仿真 17 第五章 系統(tǒng)的 PROTUES 仿真 系統(tǒng)仿真與程序的聯(lián)調(diào) 經(jīng)過大量的前期準(zhǔn)備工作，和指導(dǎo)老師細(xì)心的指導(dǎo)，我最終對方案進行了確定與對原理過程的充分理解，從用軟件畫原理圖開始，遇到什么問題，從仿真圖到原理圖，一步一步完善設(shè)計方案，特別是在原理圖設(shè)計過程中仔細(xì)檢查每條線路，確保電路的正確性。 Proteus 仿真軟件是一款專門用于驗證單片機程序，模擬仿真單片機系統(tǒng)運行的，是由英國公司開發(fā)的，分析仿真的專業(yè)級別的軟件。找到跟仿真文件同一個文件夾里面的 ” ..hex” 后綴的文件 ,并點擊打開按鍵。 圖 頻率產(chǎn)生 界面 分別測試 200khz以下和以上的 2次 仿真圖 來驗證能否自動切換量程， 如圖 ，和圖 。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第五章 系統(tǒng)的 proteus 仿真 20 圖 正弦波參數(shù)設(shè)置 方波頻率檢測仿真 通過調(diào)節(jié) 仿真中 VSM Signal Generator WAVEFORM按鈕能夠切換不同的選擇方波 ， 通過調(diào)整儀表盤來改變 產(chǎn)生的 頻率頻率輸入 2600Hz。來綜合測試整個仿真。 本次 設(shè)計主要涉及 如何實現(xiàn)數(shù)字頻率計，通過設(shè)計 硬件和軟件兩方面的內(nèi)容， 來進行實現(xiàn)。 但是由于本人能力有限，整個系統(tǒng)任然 不足之處有： 三極管來進行整形，會存在一定相位差，精度 待進一步提高 ，應(yīng)當(dāng)集成其他測脈寬等實用功能 。論文現(xiàn)在終于圓滿的完成了，而這里面包含了老師對我的很多教導(dǎo)。 如果沒有同學(xué)們對我的幫助，這篇論文將完成的很困難。 unsigned int count1。 //使能信號 define LCD_DB P0 //數(shù)據(jù)信號 unsigned char character[10]={0}。//定義好周期需要顯示的內(nèi)容方便后面顯示 unsigned char FLAG = 0。//寫數(shù)據(jù)函數(shù) void LCD_disp_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)。 unsigned char j。j2。i100。 } //****************************************************************************************** //LCD 初始化函數(shù) ,調(diào)用對 LCD 進行初始化操作 //****************************************************************************************** void LCD_init(void) { LCD_write_mand(0x38)。//整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍 LCD_write_mand(0x06)。//把 DAt(命令 )放置在 LCD 的數(shù)據(jù)接口方便寫入 LCD_RS=0。 //使能置低 delay_n40us(1)。 //寫入 LCD_E=1。 if(y==1) address=0x80+x。 //輸入數(shù)據(jù) } //****************************************************************************************** //LCD 寫入一個數(shù)字的函數(shù) ,其中 y 代表第一行還是第二行 ， x 代表的是在該行的哪個位置 ,dat 為寫入的數(shù)字 //****************************************************************************************** void LCD_disp_num(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)//顯示一個數(shù)字 { unsigned char add