【正文】 在我三年的學(xué)習(xí)生活中，我也得到了各位領(lǐng)導(dǎo)和老師對我的幫助和鼓勵。51單片機具有體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好等各種優(yōu)點。16位二進制的最大計數(shù)值為65535，不能滿足精確測量的需要，雖然可以通過軟件計數(shù)的方法來提高分辨率，但是AT89C51內(nèi)置計數(shù)器的計數(shù)速率受500KHz（24M時鐘）的限制，所以意義并不大。測頻時,定時器T1 工作在定時方式2,每次定時100uS ,則T0 中斷10000次正好為1s,即T1用來產(chǎn)生標準秒信號,定時器T1用作計數(shù)器,對待測信號計數(shù),每秒鐘的開始啟動T1 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉T1 ,則定時器T1之值乘以分頻系數(shù)就為待測信號的頻率。定時／計數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計數(shù)器方式，即用來測量信號頻率。所謂動態(tài)，就是利用循環(huán)掃描的方式，分時輪流選通各顯示器的公共極，使各個顯示器輪流導(dǎo)通。每位LED顯示器的8位字段控制線（a～h）分別與一個具有鎖存功能的輸出引腳相連接。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有1～2 mA，最大極限電流也只有10～30 mA，所以它的輸入端在5 V電源或高于TTL高電平( V)的電路信號相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。 分頻器設(shè)計模塊 分頻電路分析該部分的電路由起到閘門功能的與非門74LS0起到分頻作用的74LS393和AT89C51的內(nèi)部16位計數(shù)器實現(xiàn)，閘門被打開，使得閘門關(guān)閉，這樣在閘門開啟的1s內(nèi)，被測方波信號脈沖送至計數(shù)器74LS393進行計數(shù)和分頻，該計數(shù)器是雙4位二進制計數(shù)器，通過級聯(lián)使用，可以構(gòu)成一個分頻比為256的分頻器。的低電平使TN6截止，TP3導(dǎo)通且工作于源極輸出器狀態(tài)，TP2的源極電壓vS2≈0VTP。集成施密特觸發(fā)器性能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，以CMOS集成施密特觸發(fā)器CC40106為例介紹其工作原理。具有電路簡單、高頻、高輸入阻抗等特點。具體的5V電源電路如下圖39所示。單位Hz，則一個機器周期為 （31）若定時時間為t，則對應(yīng)的計數(shù)次數(shù)N= （32）由于MCS51單片機的定時器\計數(shù)器是加1計數(shù)器，計滿回零，故對應(yīng)定時時間t應(yīng)裝入的計數(shù)初值為(n為工作方式選擇所確定的定時器位數(shù))。b) 工作方式1——16位計數(shù)器T1在工作方式1的邏輯圖結(jié)構(gòu)如圖37所示，它與工作方式0的差別僅在于工作方式1是以16位計數(shù)器參與計數(shù)，且定時時間為T=計數(shù)次數(shù)機器周期=（T1初值）機器周期圖37 工作方式1—16位計數(shù)器方式工作方式與工作方式0基本工作過程相似，但由于工作方式1是16位計數(shù)器，因此，它比工作方式0有更寬的定時計數(shù)范圍。 定時器\計數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時/計數(shù)器T0、T1由加法計數(shù)器、TMOD、TCON寄存器等組成。其時鐘電路如圖35所示。復(fù)位操作的主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機程序存儲器從0000H單元開始執(zhí)行程序。 復(fù)位電路復(fù)位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的基本模塊。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。P3口亦作為AT89C51特殊功能（第二功能）使用，P3口功能如表31所示。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。AT89C51單片機與MCS51系列單片機兼容, AT89C51內(nèi)部有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器, 128*8位內(nèi)部RAM,兩個16位定時器/計數(shù)器, 5個中斷源, 32可編程I/O線及串行通道。閘門開通矩形脈沖送到74LS393進行記數(shù)和分頻，74LS393是雙四位二進制計數(shù)器，在這里接成級聯(lián)方式，組成一個8位二進制計數(shù)器，同時也是分頻比為256的分頻器。c) 放大整形模塊：放大電路是對待測信號的放大，降低對待測信號幅度的要求。如要測量高頻的信號還需要加上分頻電路，價格相對高了點。利用單片機的計數(shù)器和定時器的功能對被測信號進行計數(shù)。在一個測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個輸入端。單片機已成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應(yīng)用。 and have a facelift the circuit. Prepare for frequency measurement。以單片機AT89C51為核心設(shè)計了一種頻率計。在設(shè)計中應(yīng)用單片機的數(shù)學(xué)運算和控制功能，克服了一般數(shù)字頻率計在低頻精度不高的缺點；頻率計首先以單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器產(chǎn)生1S定時作為控制閘門信號，然后把被測信號放大整形后的方波脈沖信號的周期作為計數(shù)，從而求得被測信號的頻率值，最后通過八位動態(tài)顯示電路顯示數(shù)值。 c. the display circuit. Used for showing frequency value.Key Words: SingleChip Microputer。單片機作為微型計算機的一個重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快，它已成為在現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動控制與計量測試、數(shù)據(jù)采集與信號處理等技術(shù)中日益普及的一項新興技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛。主門的另外一個輸入端為時基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機自動調(diào)節(jié)測量的量程，并把測出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示其原理框圖如圖22所示：圖22方案一原理框圖方案二：本方案使用大量的數(shù)字器件，主要以數(shù)字器件為核心，主要分為時基電路，邏輯控制電路，放大整形電路，閘門電路，計數(shù)電路，鎖存電路，譯碼顯示電路七大部分?；谏鲜霰容^，所以選擇了方案一。整形電路是對一些不是方波的待測信號轉(zhuǎn)化成方波信號，便于測量。采用74LS393的理由是：AT89C51內(nèi)有兩個16位的二進制計數(shù)器，一個用作定時器，另一個用作脈沖記數(shù)器。閃爍存儲器是一種可編程又可擦除只讀存儲器（EEPROM），給用戶設(shè)計單片機系統(tǒng)和單片機系統(tǒng)帶來很大的方便，深受廣大用戶的歡迎。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位圖33和手動復(fù)位圖34。除PC之外，復(fù)位操作還對其它寄存器有影響，其復(fù)位狀態(tài)如表32所示：表32 復(fù)位時片內(nèi)各寄存器的狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HAcc00HTCON00HPSW00HTH000HB00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFHSCON00HIPXXX00000BSBUFXXXXXXXXBIE0XX00000BPCON0XXX0000B由表可知，復(fù)位時，SP = 07H；4個I/O端口P0P3的引腳均為高電平，這在某些控制應(yīng)用中，要考慮到引腳的高電平對外部控制電路的影響。51系列單片機還可使用外部時鐘。定時/計數(shù)器的核心是16位加法計數(shù)器，定時/計數(shù)器T0的加法計數(shù)器用特殊功能寄存器TH0,TL0表示，TH0表示加法計數(shù)器的高8位，TL0表示加法計數(shù)器的低8位，TH1 、TL1則表示定時/計數(shù)器T1的加法計數(shù)器的高8位和低8位，這些寄存器可根據(jù)需要由程序讀寫。c) 工作方式2——8位自動重裝入初值計數(shù)器 T1在工作方式2的邏輯結(jié)構(gòu)如圖38所示。定時器/計數(shù)器的定時/計數(shù)范圍：工作方式0：13位定時/計數(shù)方式，因此，最多可以寄到2的13次方，也就是8192次。圖39 5V直流電源電路 放大整形模塊因為在單片機計數(shù)中只能對脈沖波進行計數(shù)，而實際中需要測量頻率的信號是多種多樣的，可以是正弦波，三角波。選用施密特電路用于脈沖整形。圖312 74LS14外引線排列圖(a) 電路圖 (b) 邏輯符號 (c) 傳輸特性曲線圖313　CMOS集成施密特觸發(fā)器電路(a) 電路圖 (b) 邏輯符號 (c) 傳輸特性曲線由圖313(ａ)可見，它由施密特電路、整形及和緩沖輸出級組成。同理可分析，當逐漸下降時，電路工作過程與上升過程類似，只有當│││VTP│時，電路又轉(zhuǎn)換為為高電平， =的狀態(tài)。配合AT89C51內(nèi)部16位計數(shù)器使用，可以實現(xiàn)最大計數(shù)值=1677 216，使得比單用AT89C51內(nèi)部16位計數(shù)器的計數(shù)范圍大大拓寬。數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。這種工作方式下，LED的亮度高，軟件編程也比較容易；但是它占用比較多的I/O口資源，通常用于顯示位數(shù)不多的情況。當掃描速度達到一定程度時，人眼就分辨不出來了，認為是各個顯示器同時發(fā)光。圖41 系統(tǒng)軟件流程總圖首先定時／計數(shù)器的計數(shù)寄存器清0，運行控制位TR置1，啟動對待測信號的計數(shù)。該子程序完成把二進制計數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制。74LS393的最大計數(shù)速率可達50MHz，與AT89C51內(nèi)的T0組成24位的計數(shù)器，其最大計數(shù)值為16777215，分辨率大大提高。本次設(shè)計是對我大學(xué)四年里所學(xué)的知識進行了綜合利用，并且在設(shè)計的過程中還學(xué)到了許多新的知識。尤其是很多老師在科研工作勤勤懇懇、兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度以及凡事樂觀的態(tài)度，讓我從中受益匪淺。從論文的選題到最后論文的寫作等各個具體方面無不傾注了老師的精力和心血。關(guān)于本設(shè)計的核心中央處理芯片，設(shè)計中使用了AT89C51單片機。采用74LS393的理由是：AT89C51內(nèi)有兩個16位的二進制計數(shù)器，一個用作定時器，另一個用作脈沖記數(shù)器。 中斷服務(wù)子程序T0中斷服務(wù)子程序流程如圖42所示。測量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（SP）、工作寄存器、中斷控制和定時／計數(shù)器的工作方式。CPU向字段輸出口送出字型碼時，所有的顯示器都能接收到；但是究竟點亮哪一只顯示器，取決于當時位掃描口的輸出端接通了哪一只LED顯示器的公共極，位選通就顯示相應(yīng)字符，并保持幾毫秒的延時。在LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，如果顯示器是共陰型的，則公共端接地；如果顯示器是共陽型的，則公共端接正電源。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。c) 輸出級 輸出級為TP11和TN12組成的反相器，它不僅能起到與負載隔離的作用，而且提高了電路帶負載能力。當時，TN5導(dǎo)通，并引起如下正反饋過程： （TN5導(dǎo)通電阻） 下降導(dǎo)致下降，于是TPTP2迅速截止，為低電平，電路輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換為。邏輯表達式 在集成門電路中，帶有施密特觸發(fā)器輸入的反相器和與非門，如施密特CMOS六反相器CC40106，施密特TTL四輸入雙與非門CT5413/CT7413等。圖310 放大電路前置放大采用兩級結(jié)型場效應(yīng)管組成的電路，起脈沖放大作用。LM78XX系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極