【正文】 . 27 波形整形 ................................................................................................................. 28 按鍵調試及分頻 ..................................................................................................... 29 顯示電路 ................................................................................................................. 30 輸入頻率的測量范圍 ............................................................................................. 31 3. 5. 1 頻率測量范圍 ............................................................................................ 31 3. 5. 2 標準頻率的選取 ........................................................................................ 31 第四章 智能測頻儀的軟件設計 ............................................................................................ 32 系統(tǒng)軟件設計 ......................................................................................................... 32 測試程序 ................................................................................................................. 32 系統(tǒng)軟件設計主程序流程圖 ................................................................................. 33 軟件流程圖 ............................................................................................................. 34 LCD 顯示處理程序流程圖 .................................................................................... 35 測量結果的誤差分析 ............................................................................................. 36 第五章 結 論 ...................................................................................................................... 37 參考文獻 .................................................................................................................................. 38 附錄 A 硬件原理圖 ............................................................................................................... 40 附錄 B 軟件源程序 ............................................................................................................... 41 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） IX 致謝 .......................................................................................................................................... 57 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引 言 研究背景和意義 數(shù)字化、智能化是當今電子設計的 趨勢 。因數(shù)字信號便于遠距離傳輸，所以數(shù)字式儀器適用于遙測、遙控。 單片機因自身的結構優(yōu)勢，在科研、民用、航空航天以及軍事領域都被廣泛應用。 在這次設計中，運用 Protel99設計硬件 ，并通過 keil編寫頻率測量程序來支撐，使得大大縮短了硬件電路板的設計和調試周期，提高了設計的效率。 如圖 所 示： AT89C51 單片機 主要特性 (1) 與 MCS51 兼容 ； (2) 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； (3) 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ； (4) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ； (5) 全靜態(tài)工作 ： 0Hz~24MHz； (6) 三級程序存儲器鎖定 ； 1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6R S T( R XD ) P 3 . 0( TX D ) P 3 . 1( INT 0 ) P 3 . 2 ( INT 1 ) P 3 . 3( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5( WR ) P 3 . 6( RD ) P 3 . 7P 1 . 7XA TL 2XA TL 1GNDVC CP 0 . 0 ( AD 0 )P 0 . 1 ( AD 1 )P 0 . 2 ( AD 2 )P 0 . 3 ( AD 3 )P 0 . 4 ( AD 4 )P 0 . 5 ( AD 5 )P 0 . 6 ( AD 6 )P 0 . 7 ( AD 7 )EA / VPPAL E / PR OGPS EN P 2 . 0 ( AD 8 )P 2 . 1 ( AD 9 )P 2 . 3 ( AD 11 )P 2 . 5 ( AD 13 )P 2 . 4 ( AD 12 )P 2 . 6 ( AD 14 )P 2 . 7 ( AD 15 )P 2 . 2 ( AD 10 )圖 AT89C51單片機 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 (7) 128*8 位內部 RAM； (8) 32 可編程 I/O 端口； (9) 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ； (10) 5個中斷源 ； (11) 可編程串行通道 ； (12) 低功耗的閑置和掉電模式 ； (13) 片內振蕩器和時鐘電路 。 P1 口管腳寫入 1后，被內部上拉為高，可用作輸 入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 P3 口： P3口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。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。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口 和中斷系統(tǒng)仍在工作。 根據(jù)共模抑制比定義，可以求得輸入級的共模抑制比為 1212 *CM M R CM M RCM M R CM M R CM M R? ? （ 26） 式中 1CMMR 、 2CMMR —— 分別為 1N 、 2N 的共模抑制比。3 1 21 1 2*ddC M M R C M R R C M M RK C M M R C M M RK? ? （ 29） 當 12CMRR 39。 三運放高共模抑制比放大電路的優(yōu)點 1． 高共模抑制比； 2． 三運放結構； 3． 雙端差分輸入，單端輸出； 4． 通常改變電阻 R1，可改變增益。正向閾值電壓與負向 閾值電壓之差稱為回差電壓。 當輸入電壓由低向高增加，到達 V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓 Vi 由高變低，到達 V，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸 出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的。 可將三角波、正弦波等 變換 成矩形波 ，如圖 所示： 圖 2. 脈沖波的整形 。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 個點的寬度。同時，一塊 LCD1602 顯示模塊能同時顯示 8 位數(shù)字的測量數(shù)值，連接線路也比較簡單，具有 LED無法比擬的優(yōu)越性。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“影子”，因此通常使用一個 10K 的電位器來調整對比度，或者直接串接一個電阻到地； RS： MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接 收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。第三級采用 12 位二進制異步計數(shù)器 4040 ,對整形后的信號進行分頻 , 然后通過單片機數(shù)據(jù)處理，由 LCD1602 顯示，如圖 ： 三 運 放 分 頻 單 片 機L C D 1 6 0 2輸 入 信 號整 形 圖 系統(tǒng)硬件框圖 頻率信號的 測 量 由于單片機具有程序運算功能，且頻率為周期的倒數(shù)，使頻率測量與周期測量可以互通。從而使得測量精度隨被測信號頻率的下降而降低。相反的存在測量精度隨被測信號頻率 的升高而降低的缺陷。此法的優(yōu)點是 ， 閘門時間與被測信號同步 ， 消除了對被測信號計數(shù)產(chǎn)生的 177。 1誤差 (計數(shù)脈沖和門控信號不同步而產(chǎn)生 )和標準頻率誤差 (所使用的晶振不穩(wěn)定引起 )，且177。 根據(jù)誤差傳遞公式可以得到被測信號頻率的相對誤差 00xxMNMNff??? ? ??? （ 32） 其中： 00ff? 為標準晶振的頻率準確度 ； MM? 為計數(shù)器 A的計數(shù)相對誤差； NN?為計數(shù)器 B 的計數(shù)相對誤差。這樣在門控時間內被測信號和標準晶振信號都沒有量化誤差，從而實現(xiàn)兩信號的完全雙同步 。即被測信號的頻率準確度與晶振的頻穩(wěn)度相等。在這次設計里面是將 三運放高共模抑制比放大電路 輸出的模擬信號通過施密特觸發(fā)器對其波形整形，輸出為數(shù)字矩形脈沖信號，從而達到 A/D的轉換，如圖 所示： 1265V CC R DO555 3Ov7vvI2I1vIC8 412IvCCV V CC 2Rttv IOv 123 CCVCC1V3( a ) 電路圖 ( b ) 波形圖v 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 圖 施密特觸發(fā)器的波形整形 按鍵調試及 分頻 系統(tǒng)在單片機的控制下 ， 結合可編程分頻器電路 ， 實現(xiàn)了測頻上限的擴展和測頻量程的自動轉換 ， 一定程度上提高了頻率計的實用價值和智能化程度 ，其中按下 KEY2 則為讀取初始計數(shù)值，按下 KEY1 則為分頻計數(shù)值，而按下 RESET 為復位，如圖 所示： 圖 按鍵調試 輸入頻率信號 進入 T0 口，并從 T0 口的計數(shù)單元讀取計數(shù)的數(shù)值，并且通過 INT0的外部中斷輸入的案件來控制計數(shù)值，而要使輸入信號能夠被轉換（或分頻后）顯示，則應設 置相應的輸入鍵盤，當鍵盤上任意鍵被按下時，與門輸出低電平， /ITN0 外部中斷有效，表明鍵盤由按鍵輸入。 但是該方案使用的是單片機本身的系統(tǒng)時鐘其穩(wěn)定度及精度不是太高 ，