【正文】 當(dāng)在一個(gè)機(jī)器周期中檢測(cè)到 T0或 T1引腳上的信號(hào)為 1， 而在下一個(gè)機(jī)器周期的檢測(cè)值為 0時(shí)認(rèn)為收到一個(gè)有效的時(shí)鐘信號(hào) ， 使計(jì)數(shù)器加 1。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也很容易，可以得到較好的應(yīng)用。 被測(cè)信號(hào)和晶振信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后都加到相位檢測(cè)器；相位檢測(cè)器檢測(cè)到兩路信號(hào)都在某一相位點(diǎn) (零相位點(diǎn) )時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，門(mén)控電路輸出高電平，主門(mén) A和 B同時(shí)打開(kāi)，計(jì)數(shù)器 A 和 B同時(shí)計(jì)數(shù)；經(jīng)過(guò)時(shí)間 T后，相位檢測(cè)器又檢測(cè)到兩路信號(hào)到達(dá)同一相位 點(diǎn)，產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)，這時(shí)門(mén)控電路輸出低電平，主門(mén) A和 B同時(shí)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器 A 和 B停止計(jì)數(shù)。 1。開(kāi)始測(cè)量時(shí)，稍滯后的預(yù)置時(shí)間處于被測(cè)信號(hào)的某一周期低電子或高電子處，同步門(mén)尚未開(kāi)啟，這時(shí)被測(cè)信號(hào)和晶振脈沖信號(hào)都不會(huì)被計(jì)數(shù)。同樣其中 A是根據(jù)被測(cè)頻率信號(hào)為可變的 , 不過(guò)當(dāng)?shù)皖l時(shí) A值小 , 高頻時(shí) A值大 ， 具體值也由測(cè)量過(guò)程經(jīng)過(guò)反饋可編程決定。 ? ?01 AN 量化誤差 , 不過(guò)精度提高到原來(lái)的 A倍。 1/ 0T 的量化誤差。由于閘門(mén)的開(kāi)與閉和計(jì)數(shù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 24 脈沖的送入在時(shí)間關(guān)系上是隨機(jī)的 , 這樣將產(chǎn)生極限范圍為177。 通過(guò) 頻率測(cè)量的分析，可以比較清楚制定頻率測(cè)量的方案以及實(shí)現(xiàn)方式， 整個(gè) 測(cè)量 系統(tǒng)在硬件上可分為 測(cè)量 模塊 、整形、分頻模塊、數(shù)據(jù)處理和顯示模塊四 個(gè)部分 。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。需要背光時(shí)， BLA 串接一個(gè)限流電阻接 VDD， BLK接地，實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為 50mA 左右； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 21 BLK： LED背光地端。 3．體積小、質(zhì)量輕 液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 LCD1602 為數(shù)據(jù)顯示模塊，其功能和 LED 顯示模塊相似，都具有數(shù)據(jù)顯示功能。 12 位分頻計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器 4040 有0Q~11Q位輸出端，其分頻值分別為 02 ， 12 ， 22 ， ? ，112 。 只要施密特觸發(fā)器的 Vt+和 Vt設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果 。當(dāng) TV 由ccV32繼續(xù)上升， 1OV 保持不變 ； （ 3）當(dāng) TV 下降到ccV31時(shí)，電路輸出跳變?yōu)楦唠娖健?施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 12 持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓 ，電路組成及工作原理。而且通常將輸入級(jí)的增益 dK 設(shè)計(jì)得大一些，輸出級(jí)的增益 3dK 設(shè)計(jì)得小一些。設(shè)電阻 3R 、 4R 、 5R 、6R 的偏差均為 ?? ，考慮最 嚴(yán)重 情 況，即 3 30(1 )RR ???、 4 40(1 )RR ???、 5 50(1 )RR ???、 6 60(1 )RR ???且 30R = 40R 、 50R = 60R ，這里 30R 、 40R 、 50R 、 60R分別表示電阻 3R 、 4R 、 5R 、 6R 的名義，可得輸出級(jí)的共模增益 6 5 534 6 3 3 34( 1 ) 1 ( 1 )CdR R RK R R R R K?? ? ? ??? （ 27） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 10 對(duì)應(yīng)的共模抑制比則為 39。 而 本次設(shè)計(jì)采用的是三運(yùn)放高共模抑制比的放大電路。 芯片 擦 除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖 存 定位的電 擦 除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳 處于低電平 10ms 來(lái)完成。在 FLASH編程期間 ， 此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。 RST：復(fù)位輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入 。被測(cè)信號(hào) 由施密特觸發(fā)器整形后， 經(jīng)過(guò) 12級(jí)二進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器 4040分頻之后，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出，最后在液晶顯示模塊 LCD1602上 顯示信號(hào)頻率。 論文所做的工作 本論文主要是運(yùn)用 AT89C51進(jìn)行測(cè)頻率計(jì)數(shù) ， 該設(shè)計(jì)利用 分頻 測(cè)頻的設(shè)計(jì)方法。通常，微處理器需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 ， 能支持存儲(chǔ)器 I/O口的擴(kuò)展和外部中斷 ， 有些單片機(jī)還帶有片內(nèi)存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口以及 A/D轉(zhuǎn)換器等 。 模擬式儀器功能簡(jiǎn)單、精度低、響應(yīng) 速度慢。 整個(gè)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表 整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） IV 5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） V 基于 AT89C51的智能測(cè)頻儀的設(shè)計(jì) 摘要 目前，在電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，頻率是一個(gè)最基本的參數(shù)，頻率與其他電參量的測(cè)量方案以及測(cè)量后的結(jié)果都有密切關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。伴隨著信息化的快速發(fā)展，各種儀器儀表也在不斷的升級(jí)換代，其中以電子產(chǎn)品的發(fā)展最為突出，電子產(chǎn)品的高效節(jié)能已成為當(dāng)代社會(huì)的寵兒。 智能儀器屬于第三代，它是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器儀表相結(jié)合的產(chǎn)物， 因具有數(shù)字存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷能力，可根據(jù)被測(cè)參數(shù)的變化自動(dòng)選擇量程，具有自動(dòng)校正、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ?，可以完成需要人?lèi)智慧才能勝任的工作 ，具備了一定的“智能”，故稱之為智能儀表 （ intelligent instrumen） 。 運(yùn)用 MCS— 51系列單片機(jī)和中規(guī)模的數(shù)字電路組合設(shè)計(jì) 測(cè)量 頻率，并采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄈ〈鷤鹘y(tǒng)電路設(shè)計(jì)，不僅能克服傳統(tǒng)測(cè)頻計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、精度不高的弊端，而且頻率計(jì)性能也 將大幅提高，可實(shí)現(xiàn)精度較高、測(cè)量寬范圍頻率的要求。 此設(shè)計(jì)主要敘述了 硬件 電路的組成和單片機(jī)的軟件控制流程。 管腳說(shuō)明 VCC： 電源端 。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 因此它 可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn) 。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。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(gè)硬件復(fù)位為止。 由上式可見(jiàn)，如果 1N 、 2N 的共模抑制比不相等，將會(huì)引入附加的共模誤差，使電路共模抑制比能力下降。3dCMRRK 時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為 CMMR = 39。 另外這里的 R R Rp1 起到保護(hù)電路的作用，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用時(shí)可以省略這一部分。它是一種閾值開(kāi)關(guān)電路，具有突變輸入 —— 輸出特性的門(mén)電路。 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。 數(shù)字系統(tǒng) 中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖 ，如圖 所示： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 15 圖 脈沖波的整形 3. 脈沖鑒幅 。 該字符型 LCD 具有字符發(fā)生器 ROM 可顯示 192 種字符（ 160 個(gè) 57 點(diǎn)陣字符和 32個(gè) 510 點(diǎn)陣字符）具有 64 個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8 個(gè) 58 點(diǎn)陣字符或四個(gè) 511 點(diǎn)陣字符。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1．顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。 MCU 要寫(xiě)入指令時(shí)，使 RS 為低電平； MCU 要寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，使 RS 為高電平； D0－ D7： 8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。頻率測(cè)量的基本 原理：按照頻率的定義，即單位時(shí)間內(nèi)周期信號(hào)的發(fā)生次數(shù)，晶體振蕩器為單片機(jī)提供了振蕩信號(hào)。這種方法測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單 ， 測(cè)量輸出速度快 ， 只適用于高頻的測(cè)量。這種方法測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單 , 測(cè)量輸出速度快 , 只適用于低頻的測(cè)量。1 個(gè)字誤差 ， 測(cè)量精度大大提高 ， 且測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)的頻率無(wú)關(guān) ， 達(dá)到了在整個(gè)測(cè)量頻段等精度測(cè)量 。 1誤差較標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差更大，多周期同步測(cè)頻也就是使測(cè)量的引誤差盡可能小。 由于計(jì)數(shù)器 A的計(jì)數(shù)是在與被測(cè)信號(hào)相關(guān)的同步門(mén) T進(jìn)行的，被測(cè)信號(hào)又作為同步門(mén)的觸發(fā)信號(hào)，且為整數(shù)，故被測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值 M不存在計(jì)數(shù)誤差，即 0MM??。這里巧妙地利用相位檢測(cè)技術(shù)控制同步觸發(fā)即可實(shí)現(xiàn)。從理論上看，被測(cè)信號(hào)的頻率準(zhǔn)確度可以達(dá) 1110? ~ 1210? 數(shù)量級(jí)，這樣的測(cè)量準(zhǔn)確度比前面的多周期測(cè)量的準(zhǔn)確度高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 從理論上來(lái)講 ， 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 12MHz 時(shí) ， 其內(nèi)部計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)頻率為 500kHz， 考慮到信號(hào)的占空比等因素 ， 實(shí)際測(cè)量的最高頻率低于 500kHz。 3. 5. 2 標(biāo)準(zhǔn)頻率的選取 標(biāo)準(zhǔn)頻率源的選取有兩種方式 ： 一種方式是在測(cè)量要求不是太高的情況時(shí)，可 以 利用單片機(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)脈沖，即將單片機(jī)的定時(shí)器 T0的 C/T設(shè)置為內(nèi)部計(jì)數(shù)狀態(tài) ,若時(shí)鐘頻率為 12MHz， 則內(nèi)部計(jì)數(shù)脈沖的頻率為 1MHz。本次設(shè)計(jì)的中 A/D 轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換位數(shù)字量進(jìn)行輸出。但這時(shí) MM? =0， NN? =0，所以 00xxffff???。 多周期完全同步測(cè)頻原理 完全同步測(cè)量就是門(mén)控信號(hào)與被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號(hào)都相關(guān)，測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束時(shí)門(mén)控信號(hào)與被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號(hào)都同步。這時(shí)計(jì)數(shù)器 A和 B都停止計(jì)數(shù)，實(shí)際上同步門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間為 T而不是 Tˊ ， 所以可以得到： 0xT NTMT?? 0xMNff? （ 31） 其中： T為同步門(mén)控時(shí)間；xf（ xT ）為被測(cè)信號(hào)頻率 (周期 )；0f ( 0T )為標(biāo)準(zhǔn)晶振信號(hào)頻率 (周期 )； M為計(jì)數(shù)器 A的計(jì)數(shù)值； N為計(jì)數(shù)器 B的計(jì)數(shù)值。由于測(cè)頻和測(cè)周都會(huì)產(chǎn)生177。 5. 多周期同步測(cè)頻法（ 等精度測(cè) 頻） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 25 多周期同步測(cè)頻法 是由閘門(mén)時(shí)間 Tc 與同步門(mén)控時(shí)間 Td 共同控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的一種測(cè)量方法 ,待測(cè)信號(hào)頻率與 M/ T 法相同。01N 越小 , 測(cè)量誤差越小。 對(duì)于同一被測(cè)頻率信號(hào) , 選取閘門(mén)時(shí)間愈長(zhǎng) , 誤差越小 ； 當(dāng)取一定閘門(mén)時(shí) , 被測(cè)頻率越高 , 誤差越小。電壓比較器是對(duì)信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比較的電路 ， 可以將非標(biāo)準(zhǔn)波形轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)， 使其輸出的信號(hào)與后級(jí)電路相兼容的脈沖信號(hào)。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。其示意圖如圖 所示： 圖 LCD1602示意圖 LCD1602 引腳功能如下表 所示： 表 引腳功能表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 （ GND） 2 VDD 電源正極 （ +5V） 3 VL 對(duì)比度調(diào)節(jié) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 （寄存器選擇輸入端），輸入 MCU 選擇模塊內(nèi)部寄存器類(lèi)型信號(hào)； RS=0，當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行寫(xiě)模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng) MCU 進(jìn)行讀模塊操作，指向地址計(jì)數(shù)器； RS=1，無(wú)論單片機(jī)讀操作還是寫(xiě)操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 ，輸入單片機(jī)讀 /寫(xiě)模塊操作使能信號(hào)；， R/W=0,讀操作時(shí)； R/W=1,寫(xiě) 操作時(shí) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 20 6 E 模塊使能端 ，輸入單片機(jī)讀 /寫(xiě)模塊操作使能信號(hào)；讀操作時(shí)，高電平有效；寫(xiě)操作時(shí)，下降沿有效 7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口 ，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 15 BLK 背光源地 （ 0V） 16 BLA