【正文】 } void enterFre() interrupt 3 //外部頻率輸入 { fCnt++。 //全滅 ledK=1。 } else if(regCnt5000) { level=2。 } else { level=2。 tN=1。 //頻率計(jì)數(shù)清 零 clear=0。 //定時(shí)器 0 允許 TR1=1。 } } void intial() { clear=1。 d[2]=(pCnt%1000)/100。Delay(1)。Delay(1)。Delay(1)。Delay(1)。 d[2]=pCnt/100。 //對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的各位 unsigned char level。在此我要感謝每一個(gè)幫助過(guò)我的人。再次，在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。 28 表 ： HZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值（ Hz） 測(cè)量值（ Hz） 10 29 269 325 491 678 979 表 ： KHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值（ KHz） 測(cè)量值（ KHz） 表 ： MHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)信（ MHz） 測(cè)量值（ MHz） 測(cè)不出 誤差分析 從記錄的數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)軟件仿真誤差很小，在 1Hz1MHz 范圍內(nèi)測(cè)量出來(lái)的頻率基本上就是輸入信號(hào)的頻率，在超出這個(gè)范圍后，才出現(xiàn)很小的誤差。當(dāng)測(cè)量頻率值大于 1MHz 時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值，并從右邊數(shù)第四個(gè)發(fā)光二級(jí)管亮，作為 MHz 檔單位指示。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)試出正確的硬件電路。 （ 3）打開(kāi) protues 軟件，新建一文件將硬件原理圖繪入圖中。 （ 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。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(kāi)。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。 開(kāi) 始測(cè) 量 頻 率 值 X顯 示 頻 率 值判 斷 X 值X 1 K H zX 1 M H z調(diào) 用 H z 檔調(diào) 用 M H z 檔結(jié) 束NYYN調(diào) 用 K H z 檔 圖 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序 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。測(cè)頻時(shí) ,定時(shí)器 T0 工作在定時(shí)方式 ,每次定時(shí) 50mS ,則 T0 中斷 20 次正好為 1秒 ,即 T0用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào) ,定時(shí)器 T0 用作計(jì)數(shù)器 ,對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù) ,每秒鐘的開(kāi)始啟動(dòng) T0 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉 T0 ,則定時(shí)器 T0 之值乘以分頻系數(shù)就為待測(cè)信號(hào)的頻率 。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，即用來(lái)測(cè)量信號(hào)頻率。 數(shù)碼管介紹 常見(jiàn)的數(shù)碼管由七個(gè)條狀和一個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管 ，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。只有在選通端 STROBE 為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1” 、 CP 脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加 1。 15 表 74LS161 的功能表 清零 RD 預(yù)置 LD 使能 EP ET 時(shí)鐘 CP 預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 A B C D 輸出 Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L 上升沿 A B C D A B C D H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 上升沿 計(jì) 數(shù) 其中 RD 是異步清零端， LD 是預(yù)置數(shù)控制端， A、 B、 C、 D 是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端， EP 和 ET 是計(jì)數(shù)使能端， RCO(=)是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供了方便。 74LS161 芯片介紹 74LS161 是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能 ?？捎?4LS161 進(jìn)行分頻 。所以在通過(guò)整形之前通過(guò)放大衰減處理。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 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。 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。該頻率計(jì)實(shí)現(xiàn) 1HZ~1MHZ 的 頻率測(cè)量 ，八位共陰極動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量結(jié)果，可以測(cè)量正弦波、三角波及方波的頻率值、周期值以及脈沖 寬度。若系統(tǒng)要求測(cè)量精度為 610? ，那么基準(zhǔn)源的開(kāi)機(jī)穩(wěn)定度和溫度穩(wěn)定度應(yīng)該較高，其綜合性能應(yīng)優(yōu)于 710? 。但是低頻達(dá)不到所要達(dá)到的要求。該表達(dá)式表明閘門(mén)相對(duì)誤差在數(shù)值上等于晶振頻率的相對(duì)誤差。 1量化誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。 已知頻率的測(cè)量表達(dá)式為： /f N T? 從其測(cè)量原理和頻率的數(shù)學(xué)表達(dá)式中不難看出，計(jì)數(shù)器測(cè)頻必須具備以下三個(gè)條件： （ 1）測(cè)量是一個(gè)比較的過(guò)程，被 測(cè)信號(hào)要和基準(zhǔn)信號(hào)作比較，必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單位時(shí)間。在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率計(jì)被用來(lái)對(duì)各種電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。現(xiàn)如今，數(shù)字頻率計(jì)已經(jīng)不僅僅是測(cè)量信號(hào)頻率的裝置了，用它還可以測(cè)量方波脈沖的脈寬。這些要求有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或者部分實(shí)現(xiàn)，但要真正完美的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，還有許多工作要做，而不是表面看來(lái)似乎發(fā)展到頭了。 傳統(tǒng)的頻率計(jì)采用測(cè)頻法測(cè)量頻率，通常由組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運(yùn)行速度慢而且測(cè)量低頻信號(hào)不準(zhǔn)確。The high speed counter:the highest count frequency100 Mhzs。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，所制作的頻率計(jì)采用外部分頻，實(shí)現(xiàn) 1Hz~1MHz 的頻率測(cè)量，而且可以實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換流程。因此， 在生產(chǎn)過(guò)程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、 PH 值、振動(dòng)、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)測(cè)量，以提高精確度。 本方案主要以信號(hào)輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。Time counter,which is based on measuring time,the time measuring resolution and accurate degree while measuring are very accurate, can reach the ns amount class。 它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)電子計(jì)數(shù)器也提出了新的要求。雖然所有的微波計(jì)數(shù)器都是用來(lái)完成技術(shù)任務(wù)的，但制造廠家都有各自的一套復(fù)雜的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)、使得不同型號(hào)的計(jì)數(shù)器性能和價(jià)格會(huì)有所差別，比如說(shuō)一些計(jì)數(shù)器可以測(cè)量脈沖參數(shù)，并提供類(lèi)似于頻率分析儀的頻幕顯示，對(duì)這些功能具有不同功能不同規(guī)格的眾多儀器。正 是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此頻率計(jì)擁有非常廣泛的引用范圍。 3 一、任務(wù) 目的在于設(shè)計(jì)出一個(gè)高頻寬（ 1Hz~1MHz），低誤差（誤差精度為 610? ）的時(shí)間參數(shù)測(cè)量系統(tǒng) 二、要求 （ 1）頻率測(cè)量 a）測(cè)量范圍 信號(hào)：方波、正弦波 幅度： ～ 5 V 頻率： 1Hz～ 1MHz b） 測(cè)試誤差 ≤% （ 2）周期測(cè)量 a）測(cè)量范圍 信號(hào)：方波、正弦波 幅度： ～ 5 V 頻率： 1Hz～ 1MHz b） 測(cè)試誤差 ≤% （ 3）周期脈沖信號(hào)占空比測(cè)量 a） 測(cè)量范圍 頻率： 1Hz～ 15kHz 幅度： ～ 5V 占空比變化范圍： 10%～ 90% b） 測(cè)試誤差≤ 1％ （ 4）小信號(hào)放大和整形電路 其中，頻率測(cè)量、周期測(cè)量應(yīng)實(shí)現(xiàn)電路實(shí)模型及相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，對(duì)于 周期脈沖信號(hào)占空比測(cè)量 應(yīng)完成仿真電路設(shè)計(jì)。 （ 2）計(jì)數(shù)脈沖形成電路 5 計(jì)數(shù)脈沖形成電路的作用是將被測(cè)的周期信號(hào)轉(zhuǎn)換成可計(jì)數(shù)的窄脈沖。該表達(dá)式表明被測(cè)頻率越高，閘門(mén)時(shí)間越寬，相對(duì)誤差就越小。由于測(cè)量的起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻相對(duì)于信號(hào)而言是隨機(jī)的，將會(huì)有一個(gè)脈沖周期的量化誤差，也就是對(duì)于不同的閘門(mén)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生同樣的計(jì)數(shù)值 N。由于被測(cè)信號(hào)與門(mén)控信號(hào)之間采用同步鎖定的方式，使得主門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間關(guān)系是相關(guān)的，這樣便可以實(shí)現(xiàn)在測(cè)頻范圍內(nèi)頻率的等精度測(cè)量。由于所用的晶體振蕩器有較高的穩(wěn)定度，誤差很小，可以忽略，因而最大的相 對(duì)誤差 xxff? 取決于 00NN? ，所以當(dāng) 0f =1MHz，則在 WT =1s 的同步閘門(mén)時(shí)間內(nèi)， 0N 可達(dá) 610 量級(jí)，能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。 放大整形模塊： 放大電路是對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大，降低對(duì)待測(cè)信號(hào)幅度的要求。 AT89C52 主控制器模塊 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板原理圖 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板原理如 圖 AT89C52 引腳圖 , 圖獨(dú)立按鍵電路圖， 位數(shù)碼管顯示電路圖所示。 表 單片機(jī)端口分配表 模 塊 端口 功能 顯示模塊 清零 分頻模塊 分頻 由于輸入的信號(hào)可以是正弦波、三角波以及方波。與非門(mén) 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。 14 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 1MHz。Q3一直到 EP=0， ET＝ 1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)結(jié)束。CET 。 17 表 74LS151 功能表 分頻電路 根據(jù)以上分析，采用 74LS161 和 74LS151 設(shè)計(jì)分頻電路如圖 所示。系統(tǒng)軟件流程如圖 所示。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)。 開(kāi) 始選 擇 檔 位數(shù) 據(jù) 各 位 分 離送 數(shù) 據(jù) 顯 示延 時(shí)結(jié) 束 圖 顯示子程序流程圖 22 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序 使用定時(shí)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量時(shí)，外部的待測(cè)信號(hào)通過(guò)頻率計(jì)的預(yù)處理電路變成寬度等于待測(cè)信號(hào)周期的方波，該方波同樣加至 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的輸入腳（ ）。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。在完 成文件的第一次存儲(chǔ)以后，當(dāng)對(duì)匯編語(yǔ)言源文件又進(jìn)行了修改，再次存儲(chǔ)文件則應(yīng)該選擇菜單“ File→ Save”、單擊對(duì)應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +S 實(shí)現(xiàn)文件的保存。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄“ Source Group 1”下出現(xiàn)一個(gè)匯編語(yǔ)言源文件。 這里我將 keil 和 Protues 兩個(gè)軟件的快速集成起來(lái)使用。利用仿真實(shí)驗(yàn)可以做全部的軟件實(shí)驗(yàn)和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，因極少硬件投入、所以經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器和元器件缺乏帶來(lái)的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素。 圖 整形電路實(shí)際輸出波形 分頻模塊調(diào)試 為了達(dá)到 1Hz1MHz 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 1MHz 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 1MHz 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 所示。用這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行了測(cè)量， 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種波形，由實(shí)物頻率計(jì)測(cè)得頻率，記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多收獲。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后 的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 總而言之，感謝每一位關(guān)心過(guò)我的人，他們今天對(duì)我的付出，成為我將來(lái)工作的動(dòng)力。 //頻率顯示 unsigned char Num[10]={00x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。Segment=Num[d[3]]。Segment=