【正文】 000 99047 % 7 500000 500260 % 8 1000000 1010540 % 9 5000000 5102300 % 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 25 5 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文提出了一種基于單片機(jī) 的 數(shù)字頻率計(jì) 的設(shè)計(jì)方案，從硬件和軟件兩個(gè)方面詳細(xì) 地 闡述了 數(shù)字頻率計(jì) 的設(shè)計(jì)過程，最終制作出一款具有一定實(shí)用性的 頻率測(cè)量?jī)x 。在今天高集成電路的發(fā)展使很多功能都可以在一個(gè)集成電路板上實(shí)現(xiàn)，甚至于用一個(gè)小小的集成塊就可以實(shí)現(xiàn)，這就是今天很多的產(chǎn)品都是 精小型的原因，當(dāng)然頻率計(jì)更是要想這個(gè)方向發(fā)展。感 謝你們?yōu)槲业恼撐膶忛喫冻龅男燎趧趧?dòng)。 //確定光標(biāo)位置 void LcdWd(uchar)。 西南石油大學(xué)本科設(shè)計(jì) 30 if(*s==0) //遇到字 符串結(jié)束 return。 //關(guān)顯示 break。 } } void ClrLcd() //清屏命令 { LcdWc(0x01)。 tmpamp。 //將待寫數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)端口 EN=1。 DPORT=c。=0x01。 //顯示關(guān)閉 LcdWc(0x01)。i++) {。 //從 T0 的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值 uchar timecount。 //開光標(biāo)顯示、閃爍 WriteString(s,0,0)。 //TR1=1，控制開關(guān)閉合，計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)入 T1計(jì)數(shù)器，啟動(dòng)定時(shí) 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 35 TR0=1。}} else {x=x*20。 WriteChar(table1[(x/100000)%10],7,1)。 //TR0。 WriteChar(table1[(x/10000000)%10],5,1)。================================================================================== LcdPos(15,1)。 //定時(shí)器 0 開中斷 ET1=1。 TMOD=0x15。 //標(biāo)志位 unsigned long x。主程序開始 //。 //顯示光標(biāo)移動(dòng)位置 LcdWc(0x0c)。 else tmp=xPos+0x40。 _nop_()。 _nop_()。 if( tmp==0) break。 RS=0。 //開顯示但無光標(biāo) break。i++) { if(*(s+i)==0) break。 //送控制字（檢測(cè)忙信號(hào)） void LcdW(uchar )。 [7]William Keith. Digital Electronics,A Practical Jersey:PrenticeHall Upper Saddle River, 2020。 經(jīng)歷不知從何入手的無助，不知程序?yàn)槭裁闯鲥e(cuò)的苦惱，初現(xiàn)光芒的竊喜還有最后攻破難關(guān)的歡呼。通過調(diào)試，當(dāng) 輸入信號(hào)幅度較小時(shí)，由于單片機(jī)本身對(duì)脈沖信號(hào)識(shí)別能力的原因，測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差較大，所以測(cè)量時(shí)輸入信號(hào)幅度為 5V。最下面的為狀態(tài)信息欄，通過它可以了解編寫的程序是否有語法錯(cuò)誤或者是邏輯錯(cuò)誤。硬件的調(diào)試有很多方法，在設(shè)計(jì)過程中涉及到的調(diào)試方法如下： （ 1） 用萬用表來檢查各引腳之間的連線是否導(dǎo)通； （ 2）單片機(jī)上電后各管腳的電平情況，從而可以初步的了解單片機(jī)是否工作正常； （ 3）對(duì) LCD1602 的調(diào)試是當(dāng)給它通電以后，看 LCD1602 的屏幕上是否出現(xiàn)小黑方格 來判斷它是否能正常工作； （ 4）在每一部分調(diào)試完成后，還要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)試。 本設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)方法 ，主要包括 LCD 顯示程序 部分和主程序部分，主程序中采用單片機(jī)定時(shí)與計(jì)數(shù)程序完成對(duì)輸入信號(hào)的測(cè)量， 所有模塊調(diào)試成功后，將各個(gè)模塊程序進(jìn)行合并構(gòu)成單片機(jī)軟件系統(tǒng)。這樣，只要電源 Vcc的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN 信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。其連接電路圖如圖 所示： 圖 LCD1602 在系統(tǒng)中與單片機(jī)的連接圖 控制核心 AT89S52單片機(jī) AT89S52引腳功能描述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 ● 具有字符發(fā)生器 ROM，可顯示 192 種字符； ● 具有 64個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8 個(gè) 5 8 字符和 4個(gè) 511 字符； 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 13 ● 標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，單 +5V 供電； ● 模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，裝配容易 。 在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成 N 位同步計(jì)數(shù)器。將兩個(gè) 74LS160串在一起可以組成 10*10進(jìn)制的計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)采用 20進(jìn)制計(jì)數(shù)以達(dá)到能夠 20分頻的效果。 MAX913輸出保持穩(wěn)定的通過線性區(qū)域。 系統(tǒng)電路原理圖見附錄一 。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)采用 12M 晶振來實(shí)現(xiàn)。 圖 方案三 綜合以上：第一種方案采用純硬件設(shè)計(jì)，具有設(shè)計(jì)復(fù)雜 度小、電路簡(jiǎn)潔、功能實(shí)用且成本低廉等特點(diǎn)，其穩(wěn)定性較好基本能滿足設(shè)計(jì)要求，但是某些功能實(shí)現(xiàn)困難，并且難以調(diào)試。 頻率計(jì)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 .它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)、 三角波 信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量 .本文講述了 數(shù)字頻率計(jì) 的整個(gè)設(shè)計(jì)過程及收獲。到今天頻率計(jì)已開始并正在向智能、精細(xì)方向的發(fā)展。 本論文主要講述了數(shù)字頻率計(jì)的小集成制作。現(xiàn)在頻率計(jì)已是向數(shù)字智能方向發(fā)展，即可以很精確的讀數(shù)也精巧易于控制。該數(shù)字頻率計(jì)可以對(duì)輸入信號(hào)幅度為 5V 的正弦波信號(hào)、方波信號(hào)、三角波信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的頻率范圍為 1Hz10MHz。軟件設(shè)計(jì)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)程序、 LCD 顯示程序等。不論從我們用的彩色電視機(jī)、電冰箱，DVD，還有我們現(xiàn)在家庭常用到的數(shù)字電壓表數(shù)字萬用表等等都包含有頻率計(jì)。我國(guó)在很多的方面都已不在是過去那個(gè)很貧窮落后的國(guó)家，但是關(guān)系著我們國(guó)計(jì)民生的民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻是不盡人意，不能不成為今天令人注目的焦點(diǎn)。而在今天這些行業(yè)中都必須用到頻率計(jì)。 而作為一個(gè)設(shè)計(jì)者必須明白自己所要設(shè)計(jì)的是什么，是來實(shí)現(xiàn)一個(gè)什么樣的功能，在設(shè)計(jì)過程中所要注意到的問題。但采用這種方案相對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜度將會(huì)大大提高并且采用單片機(jī)系統(tǒng)成本也會(huì)大大提高。通過利用單片機(jī)的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能來完成對(duì)輸入 TTL 信號(hào)的個(gè)數(shù)來完成對(duì)輸入頻率的測(cè)量。 在這個(gè)總的電路設(shè)計(jì)中 包含有幾個(gè)不同功能的分電路，每個(gè)電路在本設(shè)計(jì)中都有著自己特有的功能，也只有這幾個(gè)分電路組合在一起才使得整個(gè)的電路實(shí)現(xiàn)其所要達(dá)到的功能。極低的電源電流以及寬共模輸入范圍。 本設(shè)計(jì)中選用兩片 74LS160來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的分頻， 74LS160的引腳 CR、 LD、 CPT 、 CPp為高電平時(shí)，當(dāng)有高電平輸入，無論輸入端口 D0、 D D D3是什么狀 態(tài)，則計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到 10時(shí)， TC端進(jìn)位，輸出為高電平 。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（ TC）輸出一 個(gè)高西南石油大學(xué)本科設(shè)計(jì) 8 電平脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度； ● 主控制驅(qū)動(dòng)為 HD44780（ HITACHI） 及其他公司全兼容電路。 LCD1602與單片機(jī)的連接 在系統(tǒng)中 LCD1602 的數(shù)據(jù)引腳與單片機(jī)的 P2 口相連，控制引腳 6腳與單片機(jī)的 、 、 相連。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。 RST—— 復(fù)位輸入。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 (a)所示。數(shù)據(jù)交換命令。 圖 LCD1602 顯示子程序流程圖 進(jìn)入 LCD1602 控制子程序 初始化 LCD1602 設(shè)置字符顯示位置 輸入顯示字符 返回 字符串顯示完？ 西南石油大學(xué)本科設(shè)計(jì) 22 4 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試。中間白色框?yàn)榫幊炭?，在它里面可以將要編寫的程序?qū)懭搿? 數(shù)字頻率計(jì) 釆用 AT89S52 為核心器件 ， 加上一些外圍器件及電路，再結(jié)合 C語言編程， 能夠 在 顯示器 上顯示 輸入信號(hào)的頻率 。 西南石油大學(xué)本科設(shè)計(jì) 26 致謝 經(jīng)過兩個(gè)多月來的艱苦努力，我的畢業(yè)論文終于取得了階段性的進(jìn)展，雖然我們未能最后將此系統(tǒng)做為產(chǎn)品，但我們自覺已在這兩個(gè)多月之內(nèi)盡了自己的最大的努力，去鉆研這個(gè)系統(tǒng)，從用 PROTEL 布線布板到收集大量的有關(guān)本系統(tǒng)的文獻(xiàn)資料再到周期非常長(zhǎng)的軟件調(diào)試，我們接觸了真正設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品的全部過程，學(xué)到了很多實(shí)實(shí)在在的學(xué)問。 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) [1] 康華光編，電子計(jì)數(shù)基礎(chǔ)（模擬部分 )(第五版） ,高教出版社， 2020； [2]康華光編，電子計(jì)數(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分 )(第五版） ,高教出版社， 2020； [3]賈好來編， MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械出版社， ； [4]張毅剛等編 ,新編 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)（第二版） ,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020； [5]劉同法編著 ,單片機(jī) C語言編程基礎(chǔ)與實(shí)踐 ,北京航空航天大學(xué)出版社， 2020； [6]趙亮，侯國(guó)銳編著 ,單片機(jī) C語言編程與實(shí)例 ,人民郵電出版社， 2020。 //寫字符 void LcdWc(uchar)。 for(i=0。 } case 1: { LcdWc(0x0c)。 } // 正常讀寫操作之前檢測(cè) LCD 控制器狀態(tài) void WaitIdle() { uchar tmp。=0x80。 _nop_()。 EN=1。 //y 位置范圍是 0~1 if(yPos==0) //顯示第一行 tmp=xPos。 //顯示清屏 LcdWc(0x06)。} } } //主函數(shù)： //。 bit flag。 //寫入字符串 WriteString(s1,0,1)。 //TR0=1，控制開關(guān)閉合，計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)入 T1計(jì)數(shù)器，啟動(dòng)計(jì)數(shù) ET0=1。} //LCD 顯示部分代碼 // 。 WriteChar(table1[(x/1000000)%10],6,