【正文】 （其他兩個單元僅計數(shù)值不相同，其他均一樣，故不列在此，見附錄）： 鎖存器 鎖存器有八個輸入：時鐘脈沖 CLK，置位端 SET，復(fù)位端 RESET， 4 個 4bit十進制 BCD 輸入 IN1[3..0]～ IN4[3..0]，檔位狀態(tài) STAT[1..0]。 輸出 FGATE 送計數(shù)器 EN 作為計數(shù)器使能閘門電平。源程序如下： CLK EN CLRN STAT[1..0] OUT4~1 OF H L 0,1,2 3 位加一計數(shù) OF等于第三位進位 H L 3 4 位加一計數(shù) OF等于第四位進位 L L 計數(shù)保持 L L L H L L 輸入 輸出 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 18 分頻器 分頻器是本系統(tǒng)最重要的功能部件之一，由它產(chǎn)生閘門電平和控制器、計數(shù)器的控制脈沖。 LATCH_STAT[1..0] 用來保存鎖存器狀態(tài)信息， LATCH_STAT[1..0]＝ 0 時，鎖存器在 CLK 作用下打開關(guān) 閉。產(chǎn)生閘門電平的工作由分頻器完成。 設(shè)計細化要求： 頻率計 能根據(jù) 輸入待測信號頻率 自動 選擇量程，并在超過最大量程時 顯示過量程， 當復(fù)位脈沖到來時，系統(tǒng)復(fù)位，重新開始計數(shù)顯示頻率。 DAC0832 結(jié)構(gòu)： * D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， TTL 電平，有效時間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯 )； 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 14 * ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； * CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； * WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。32)(()/(256 TH1)) TH1＝ 250 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 13 12M 9600＝ (2247。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設(shè)置時相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2 是 89C52 系列芯片才有的。 RI 接收中斷標識位。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標識位。在模式 0 中要求該位為 0。它的尋址地址是 98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 ” 實際上 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。另外，數(shù)字頻率計實驗報告 202171 9 該引腳被略微拉高。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P2口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 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。 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 與 MCS51 兼容 這樣無論采用何種方式 ,只要完成一次測量即可 ,頻率計自動開始下一個測量循環(huán) ,因此該頻率計具有連續(xù)測量的功能 ,同時實現(xiàn)量程的自動轉(zhuǎn)換。第 5 位為指數(shù)的值。最后從計數(shù)寄存器讀出測量數(shù)據(jù) ,在完成數(shù)據(jù)處理后 ,由顯示電路顯示測量結(jié)果。例如當要求頻率測量結(jié)果為 3 位有效數(shù)字 ,這時如果待測信號的頻率為 1Hz ,則計數(shù)閘門寬度必須大于 1000s。 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 4 處理方法 本頻率計的設(shè)計以 AT89C51 單片機為核心 ,利用它內(nèi)部的定時 / 計數(shù)器完成待測信號周期 / 頻率的測量。 （ 4） VHDL實現(xiàn) 74LS160 功能 .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 (7)怎樣測量數(shù)碼管引腳 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 (5)89S51 單片機的控制線 ....................................................... 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)字頻率計是數(shù)字電路中的一個典型應(yīng)用，實際的硬件設(shè)計用到的器件較多，連線比較復(fù)雜，而且會產(chǎn)生比較大的延時，造成測量誤差、可靠性差。直接測頻法適用于高頻信號的頻率測量，通常采用計數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存器及控制電路實現(xiàn)，并通過改變計數(shù)器閥門的時間長短在達到不 同的測量精度；間接測頻法適用于低頻信號的頻率測量，本設(shè)計中使用的就是直接測頻法，即用計數(shù)器在計算 1S內(nèi)輸入信號周期的個數(shù)。 (4)89S51 單片機的外接晶體引腳 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 （ 6）恒流驅(qū)動與非恒流驅(qū)動對數(shù)碼管的影響 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 （ 3）數(shù)據(jù)顯示電路 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。系統(tǒng)軟件框圖如圖 2 所示。設(shè)計綜合考慮了頻率測量精度和測量反應(yīng)時間的要求。然后運行軟件延時程序 ,同時定時 /計數(shù)器對外部的待測信號進行計數(shù) ,延時結(jié)束時 TR 清 0 ,停止計數(shù) 。第 4 位為指數(shù)的符號 。定時方法測量的是待測信號的周期 ,這種方法只設(shè)一種量程 ,測量結(jié)果通過浮點數(shù)運算模塊將信號周期轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的頻率值 ,再將結(jié)果送去顯示。外形及引腳排列如圖所示 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 7 主要特性： 32 可編程 I/O 線 當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。有數(shù)字頻率計實驗報告 202171 10 朋友這樣問起過 “ 為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器 SBUF？而不是收發(fā)各用一個寄存器。 SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。 SM2 在模式 模式 3 中為多處理機通信使能位。 RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。在任何模式下， TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時 TI=1，表明發(fā)送已完成， TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值（溢出速率）。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。代入公式： 9600＝ (2247。 DAC0832 的主要特性參數(shù)如下： * 分辨率為 8 位； * 電流穩(wěn)定時間 1us； * 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； * 只需在滿量程下調(diào)整其線性度； * 單一電源供電（ +5V～ +15V）； * 低功耗， 200mW。 三個 輸入信號： 待測信號 、 標準時鐘脈沖信號 和 復(fù)位脈沖信號。僅對計數(shù)器計數(shù)值 N進行簡單的移位即可得到結(jié)果。 STAT[1..0] 用來保存當前檔位信息， STAT[1..0]等于 0 則為第一檔，等于 1則為第二檔，依此類推，共可標記四檔，它位于控制模塊中，也是輸出，這樣其他模塊可以通過訪問它得到當前檔位信息，而控制模塊可以修改它從而調(diào)整檔位（注：在系統(tǒng)總圖中由于所有與 STAT[1..0]相連的線路均為對應(yīng)順序連接，故沒有才用MAX+plus II 中默認的總線連接，而是采用單根線）。功能表見下： 表格 1 十進制計數(shù)器功能表 每個十進制計數(shù)器用Verilog HDL語言編程實現(xiàn)。從組成圖中也可以看出分頻器由這 三種計數(shù)器并聯(lián)組成，通過 3個 4選 1選擇器（一個 74LS153 和一個 4_1MUX），由 STAT[1..0]選擇使用的 FGATE、 FCLR 和FTRIGGER。另外， RESET 信號上升沿到來時，計數(shù)器被置為零，這樣就可以馬上重新開始計數(shù)，實現(xiàn)了復(fù)位的效果。輸入輸出對應(yīng)表如下： 表格 2 橋接器功能表 STAT ＝ 0， 1， 2 STAT ＝ 3 OUT5 ＝ IN3 ＝ IN4 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 19 OUT4 ＝ IN2 ＝ IN3 OUT3 ＝ IN1 ＝ IN2 OUT2 0 ＝ IN1 表格 3 LATCH_4_16 功能表 輸入 輸出 CLK SET RESET OUT 0 0 = IN 0 1 0 1 0 F 0 0 0 F 數(shù)字頻率計實驗報告 202171 20 鎖存器單元 LATCH_4_1 和 LATCH_4_16 均為 4bit 鎖存器，其唯一不同在于置位時， LATCH_4_16 鎖存器內(nèi)容置為 F，另一個置 1。b1111。 輸 出 端 口 四 個 ： 鎖 存 器 工 作 脈 沖LATCH_CLK、 OFREGISTER 清 零脈沖 CLROF、鎖存器狀態(tài) LATCH_STAT[1..0]和當前檔位狀態(tài) STAT[1..0]。 RESET 信號在上升沿將 reset_reg 置為 1，并進行復(fù)位操作，即狀態(tài)寄存器分別置值。 input clk, reset, of, clr。 counter_clrn = 1。 if(reset_reg == 0) begin //非復(fù)位周期 counter_clrn = 0。 (IN4 == 0)) begin //檔位不夠 flag = 2。 if(stat_reg == 0) begin //當前在最低檔 stat_reg = 0。 //T4 下降沿打入 STAT end endmodule 另外，由 STAT 決定小數(shù)點 位置的電路 POINT 也應(yīng)該在控制器中，系統(tǒng)圖上將其單獨畫了出來，具體實現(xiàn)見附圖 1右下角。更重要的是在通過設(shè)計實現(xiàn)自己的想法的過程中，通過和老師、同學的有效交流，不斷 的分析各種情況，解決遇到的實際問題，大大特提高了自己分析問題和解決問題的能力，收獲非常的大。對 10 進制數(shù)的最高位進行判別 ,若該位不為 0 ,滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求 ,測量值和量程信息一起送到顯示模塊 。待測信號的周期由 3 個字節(jié)組成 :定時 / 計數(shù)器溢出次數(shù)、定時 / 計數(shù)器的高 8 位和低 8 位。浮點數(shù)到 BCD 碼轉(zhuǎn)換模塊把用浮點數(shù)格式表達的信號頻率值變換成本頻率計的顯示格式 ,送到顯示模塊顯示待測信號的頻率值。從周期到頻率的換算過程包括 : 3字節(jié)定點數(shù)到浮點數(shù)的轉(zhuǎn)換、浮點數(shù)數(shù)學運算和浮點數(shù)到 BCD 碼的轉(zhuǎn)換。誤差表達式為 d f / f = | dN/ N| + | dt/ t| 這里 N 為計數(shù)值 ,t 為閘門時間。在進行周期測量時進入單片機的信號頻率小于 100Hz ,使用 12MHz 時鐘這時的最小計數(shù)值為 10000 。/*01010001 T1 計數(shù) ,T0 定時 */ TH1=0。//開定時器 0中斷 while(1)。 SEG3=tab1[10]。} else if(m1000) { SEG1=tab1[10]。 SEG4=tab1[m%1000%100%10]