【正文】 其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 8個(gè)部分： CPU核心， ROM存儲(chǔ)， RAM存儲(chǔ)，串行口，并行口，內(nèi)部中斷和定時(shí)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器能夠?qū)γ恳粋€(gè)計(jì)數(shù)器的關(guān)鍵的脈沖波計(jì)數(shù)。并且單片機(jī)內(nèi)部的控制程序，用 用好閱讀好編寫的 C語(yǔ)言程序來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的功能。是作為一個(gè)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(guò)程中可以不用單片機(jī)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(jiǎn)潔得多，能根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求完成相關(guān)的設(shè)計(jì)需要，對(duì)后續(xù)的功能升級(jí)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(shí)還可顯示圖形，實(shí)現(xiàn)字體的圖形的滾動(dòng)。并且具有 4k字節(jié) Flash， 512字節(jié) RAM 存儲(chǔ)， 32位 I/O口線，看門狗定時(shí)器功能， 價(jià)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(jī)的應(yīng)用也是非常多的，在很多電子行業(yè)都能單片機(jī)的應(yīng)用。一個(gè)電子項(xiàng)目或者系統(tǒng)就是指滿足這個(gè)單片機(jī)的工作條件，以及控制需要的外部其他的硬件和單片機(jī)的程序。而且他的價(jià)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(jī)軟件的開發(fā)和使 用 方法 ； (2)了解 和掌握數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)量原理； (3)掌握相應(yīng)數(shù)字芯片的使用方法 (4)用 Protel來(lái)進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)， proteus仿真 來(lái)進(jìn)行仿真電路圖設(shè)計(jì)， Keil軟件來(lái) 實(shí)現(xiàn)軟件的編程和調(diào)試 。 測(cè)量頻率 最簡(jiǎn)單的工作原理，就是1個(gè) S周期里面的脈沖個(gè)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(duì)傳統(tǒng)頻率計(jì)測(cè)量過(guò)程中存在的問(wèn)題，能夠進(jìn)行解決和完善。 單片機(jī)所使用的 晶體振蕩原理 ，通過(guò)等精度的方式測(cè)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(shì)，利用單片機(jī)，數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器會(huì)有很大的作 用。 關(guān)鍵詞： 信號(hào)，單片機(jī) ， 頻率大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)一款精確度高，范圍廣，生產(chǎn)成本簡(jiǎn)單的頻率測(cè)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(diǎn)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(chǎng)，也有著大好前景。因此，設(shè)計(jì)一款精確度高，范圍廣，生產(chǎn)成本簡(jiǎn)單的頻率測(cè)量裝置顯得很重要。 整個(gè)設(shè)計(jì)的 電路結(jié)構(gòu) 比較 簡(jiǎn)單， 并且隨著數(shù)字芯片的不斷升級(jí)換代更新，成本會(huì)越來(lái)越低，并且精度也會(huì)越來(lái)越高， 制作也越來(lái)越簡(jiǎn)單。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，第一，用戶對(duì)于頻率的測(cè)量 提出了新的要求。 研究?jī)?nèi)容和方法 頻率計(jì) 就是 能夠?qū)Υ郎y(cè)信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量的儀器設(shè)備。其關(guān)鍵的幾個(gè)問(wèn)題在于，信號(hào)的輸入需要處理，要把信號(hào)處理成為系統(tǒng)能夠識(shí)別的，比如 5V供電的單片機(jī)只能識(shí)別幅值為 5V的脈沖波，就需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路把信號(hào)在幅值進(jìn)行處理。因?yàn)橥ㄟ^(guò)一塊單片機(jī)和極少的外圍元件，只要程序上的改動(dòng)，就可以變化出很多控制方式。 單片機(jī)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(jī)，如 AVR， ARM 等。而電子技術(shù)的核心 —— 單片機(jī)，它的變成簡(jiǎn)單，體積也小，所以研究者設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)利用單片機(jī)更加的容易操作。在工業(yè)控制領(lǐng)域，我國(guó)的 STC公司，研 制了價(jià)格更為低廉，功能更為強(qiáng)大的增強(qiáng)型 51單片機(jī)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我國(guó)的工業(yè)，儀器儀表，消費(fèi)電子中。 根據(jù)本設(shè)計(jì)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(jī) ,這塊單片機(jī) 兼容了傳統(tǒng)的 51單片機(jī)，也加入了新的功能。在不同段加上電壓之后就會(huì)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(jì)要求顯示時(shí)、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(guò)高。 方案二： 采用三極管或者場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)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(gòu)買，調(diào)試也比較方便，性能也可以通過(guò)調(diào)試，達(dá)到一個(gè)不錯(cuò)的水平。通 過(guò)三極管構(gòu)造的放大電路大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 設(shè)計(jì)要求及論證 5 來(lái)對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大整形，通過(guò)分頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大量程。定時(shí)器的作用就是當(dāng)預(yù)設(shè)的定時(shí)值到了就進(jìn)入中斷。每進(jìn)入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器就加 1，同時(shí)這個(gè)時(shí)候就開啟了定時(shí)器，頻率就是指 1s中的脈沖個(gè)數(shù)，所以 只需要用定時(shí)器做一個(gè) 1s的定時(shí)，從系統(tǒng)第一個(gè)脈沖開始進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后等 1s的定時(shí)器到了后，就進(jìn)入到中斷，這個(gè)時(shí)候讀取的計(jì)數(shù)器的值，就是待測(cè)信號(hào)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(jì) 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 電源引腳： 40管腳是 VCC，和 20管腳是 GND。 外部存儲(chǔ)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(gè)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(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)運(yùn)行除了要進(jìn)行有效上電復(fù)位，還需要給單片機(jī)提供時(shí)序，來(lái)讓單片機(jī)內(nèi)部的程序一步一步的進(jìn)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(dòng)電路。 P2為輸入波形接口， P3為輸出與本電路共地點(diǎn)。 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(huì)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(hào)放大到能讓單片機(jī)識(shí)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(shí)候單片機(jī) 就去 計(jì)算 待測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò) 分頻后的信號(hào)，當(dāng)頻率低于 閥值頻率 的時(shí)候 就直接 計(jì)算分頻前的信號(hào)。 他有 2 個(gè)異步的計(jì)數(shù)器，每一個(gè)計(jì)數(shù)器上均有一個(gè)異步清零端， 只要給高電 平就能夠進(jìn)行清零。 C語(yǔ)言是專門用來(lái)編譯程序而設(shè)計(jì)出的一種語(yǔ)言，它包含了很多高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并且可以將這些語(yǔ)言整理翻譯， C 語(yǔ)言可以編寫出程序進(jìn)而對(duì)位、字節(jié)和地址信息進(jìn)行各種操作。 如何進(jìn)行編程 Keil 51 是一款專門用于開發(fā)單片機(jī)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(jī)，可以在開發(fā)的時(shí)候，直接選用 AT89C51。 然后配置開發(fā)環(huán)境。 當(dāng)把所有的語(yǔ)法錯(cuò)誤都修改好后，再次進(jìn)行編譯。 初始化 模塊主要是對(duì)各變量進(jìn)行初始化， 變量初始化， 定時(shí)器 /計(jì)時(shí)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(jī)的系統(tǒng)設(shè)置一樣。如果待測(cè)的頻率高的話，單片機(jī)就判斷不準(zhǔn)確，本系統(tǒng) 按照 200khz的閥值來(lái)進(jìn)行判斷，如果測(cè)量是 200khz以下，就直接測(cè)量待測(cè)信號(hào)。 主程序流程圖如圖 。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(jì) 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(guò)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(duì)方案進(jìn)行了確定與對(duì)原理過(guò)程的充分理解，從用軟件畫原理圖開始，遇到什么問(wèn)題，從仿真圖到原理圖，一步一步完善設(shè)計(jì)方案，特別是在原理圖設(shè)計(jì)過(guò)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(yàn)證單片機(jī)程序，模擬仿真單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的，是由英國(guó)公司開發(fā)的，分析仿真的專業(yè)級(jí)別的軟件。找到跟仿真文件同一個(gè)文件夾里面的 ” ..hex” 后綴的文件 ,并點(diǎn)擊打開按鍵。 圖 頻率產(chǎn)生 界面 分別測(cè)試 200khz以下和以上的 2次 仿真圖 來(lái)驗(yàn)證能否自動(dòng)切換量程， 如圖 ，和圖 。 大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(cè)仿真 通過(guò)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(guò)調(diào)整儀表盤來(lái)改變 產(chǎn)生的 頻率頻率輸入 2600Hz。來(lái)綜合測(cè)試整個(gè)仿真。 本次 設(shè)計(jì)主要涉及 如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì) 硬件和軟件兩方面的內(nèi)容， 來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 但是由于本人能力有限，整個(gè)系統(tǒng)任然 不足之處有： 三極管來(lái)進(jìn)行整形，會(huì)存在一定相位差，精度 待進(jìn)一步提高 ，應(yīng)當(dāng)集成其他測(cè)脈寬等實(shí)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(duì)我的很多教導(dǎo)。 如果沒有同學(xué)們對(duì)我的幫助，這篇論文將完成的很困難。 unsigned int count1。 //使能信號(hào) define LCD_DB P0 //數(shù)據(jù)信號(hào) 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(duì) LCD 進(jìn)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(gè)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(gè)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(gè)數(shù)字 { unsigned char add