【正文】 pplies to general simple instrument measurement but also apply to other fields such as teaching, scientific research, highaccuracy instrument measuring, industrial control extensively. With the rapid development of microelectric technique and puter technology, especially appearance and development of the onechip puter, the instruments have all changed enormously in such aspects as principle, function, precision and automatic level to enable the traditional electronic side amount, form a kind of side amount instrument of new generation that totally broke through the traditional concept. The Frequency meter has adopted the highspeed integrated circuit and large scale integrated circuit extensively, make the instrument change greatly in such aspects as miniaturize, power consumptive, dependability. At present, there are various digital Frequency meter of multifunction, high precision, high frequency on the market, but the price is high. In order to meet the need of the real work, design and provide one this time The design plan of Frequency meter bining with onechip puter (AT89S52) on a small scale, not only feasible, and small, of good security, design simply, with low costs, the precision is high, can examine the bandwidth frequently, have reduced the design cost and realized plexity greatly. The hardware circuit of the Frequency meter is drawing with Protel mapping software, the onechip puter control procedure of the software part, regarded KeilC as the developing instrument to write in C language, but the realization of the Frequency meter was to select to carry on imitating and test with Protues artificial software.Key Words：single chip puter。[15] 產(chǎn)生背景頻率計(jì)作為測量儀器的一種，常稱為電子計(jì)數(shù)器，它的基本功能是測量信號的頻率和周期頻率計(jì)的應(yīng)用范圍很廣,它不僅應(yīng)用于一般的簡單儀器測量,而且還廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、高精度儀器測量、工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。運(yùn)用51系列單片機(jī)和高速計(jì)數(shù)器的組合設(shè)計(jì)頻率計(jì),并采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄈ〈鷤鹘y(tǒng)電路，不僅能克服傳統(tǒng)頻率計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、精度不高的弊端，而且頻率計(jì)性能也將大幅提高,可實(shí)現(xiàn)精度較高、等精度和寬范圍頻率計(jì)的要求。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片微機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子側(cè)量儀器在原理、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，形成一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測量儀器。頻率計(jì)是電子測試、自動(dòng)化控制等設(shè)備中不可或缺的重要模塊。單片機(jī)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)而有效的控制功能。它以無與倫比的高性能、低價(jià)位贏得了廣大電子開發(fā)者的喜愛。51系列及其衍生單片機(jī)還會(huì)在繼后很長一段時(shí)間占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場。高性能、低價(jià)格是單片機(jī)最顯著的一個(gè)特點(diǎn)，其應(yīng)用系統(tǒng)具有印制板小、接插件少、安裝調(diào)試簡單方便等特點(diǎn)，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的性價(jià)比高于一般危機(jī)系統(tǒng)。① 智能儀器② 工業(yè)控制③ 家用電器④ 機(jī)電一體化單片機(jī)除以上各方面應(yīng)用外，還廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、汽車電路、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等，稱為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方向。1) AT89系列單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 和AT8051接插相兼容AT89系列單片機(jī)的引腳和8051是一樣的，其封裝是按軍工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，有很高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品穩(wěn)定性。因此，產(chǎn)品在航空航天儀器、雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)彈、智能自適應(yīng)儀、機(jī)器人、各種武器電子系統(tǒng)、抗惡劣環(huán)境電子系統(tǒng)等領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。1) AT89S52單片機(jī)介紹及其硬件結(jié)構(gòu)AT89S52是一個(gè)低功耗、高性能，采用CMOS工藝制造的8位單片機(jī)，是Atmel公司AT89系列中的一款性能相當(dāng)優(yōu)異的高檔型產(chǎn)品，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng)及其引腳結(jié)構(gòu)，與Atmel公司其它產(chǎn)品相比AT89S52的最大特點(diǎn)是：能在線編程，且編程連線極簡單。XTAL2(18腳)：接外部晶振的另一個(gè)引腳② 多功能I/O引腳P0口(39～32腳)：8位并行I/O口P1口(1～8腳)：內(nèi)接上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，能負(fù)擔(dān)4個(gè)TTL負(fù)載。由于成本有限，本次設(shè)計(jì)中采用第一種方法，因此輸入的時(shí)鐘信號最高頻率不得高于12MHz/24=500KHz。 頻率計(jì)測頻原理頻率計(jì)開始工作或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測量初始化。產(chǎn)生溢出時(shí)，程序進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)程序，對溢出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。再通過浮點(diǎn)數(shù)到ASCII碼轉(zhuǎn)換模塊把用浮點(diǎn)數(shù)格式表達(dá)的信號頻率值變換成本頻率計(jì)的顯示格式，送到顯示模塊顯示待測信號的頻率值。在計(jì)數(shù)器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發(fā)生從1到0的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加1，這樣在計(jì)數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。頻率計(jì)的工作過程為：定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0，運(yùn)行控制位TR置1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；運(yùn)行軟件延時(shí)程序，同時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器對外部的待測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，延時(shí)結(jié)束時(shí)TR清0，停止計(jì)數(shù)。頻率計(jì)測量量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的過程由頻率計(jì)測量量程的高端開始。主要用到的元器件有晶振器件、電阻、74LS074LS774LS00、AT89S52單片機(jī)、LCD1602等。TCON控制寄存器是由定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷請求兩者合用，其格式如表41：表41 TCON控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H各位含義如下：TF1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1回0溢出中斷請求標(biāo)志位TR1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器1啟/?？刂莆籘F0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0回0溢出中斷請求標(biāo)志位TR0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0啟/?？刂莆籌E1:外部中斷(INT1)請求標(biāo)志位IE0:外部中斷(INT0)請求標(biāo)志位IT1:用軟件置位/復(fù)位IT1來選擇外部中斷INT1是跳變還是電平觸發(fā)中斷請求IT0：用軟件置位/復(fù)位IT1來選擇外部中斷INT1是跳變還是電平觸發(fā)中斷請求2) 中斷控制AT89S52的中斷是可編程的，即可通過軟件來實(shí)現(xiàn)對中斷系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)置和控制。ET0()：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0回0溢出或捕獲中斷響應(yīng)控制。IP控制寄存器的格式如表43所示：表43 IP控制寄存器格式IPXXPT2PSPT1PX1PT0PX0位地址BDHBCHBBHBAHB9HB8H各位含義如下：X、X (、)：保留位，無定意義。這個(gè)16位的計(jì)數(shù)器是兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器(THx、TLx)組成。兩部分的操作功能完全相同。圖42為LCD1602的顯示電路：圖42 LCD顯示電路其各引腳定義如下:第1腳：VSS為地電源。 LCD1602的主要技術(shù)參數(shù)及接口說明1) LCD的主要技術(shù)參數(shù)：表46 LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示容量：16*2個(gè)字符芯片工作電壓：～工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：*(WXH)mm2) 接口信號說明：表47 LCD接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極 控制器接口及時(shí)序1) 基本操作時(shí)序：讀狀態(tài)：輸入 RS=L,RW=H,E=H 輸出 D0～D7=狀態(tài)字寫指令：輸入 RS=L,RW=L,D0～D7=指令碼，E=高脈沖 輸出 無讀數(shù)據(jù)：輸入 RS=H,RW=H,E=H 輸出 D0～D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入 RS=H,RW=L, D0～D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出 無2) 狀態(tài)字說明表48 LCD狀態(tài)字說明(1)STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1ST0D0表48 LCD狀態(tài)字說明(2)STA06當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的值STA7讀寫操作使能1：禁止 0：允許3) 指令說明：顯示模式設(shè)置：表49 LCD顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置：表410 LCD顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00001DCBD=1 開顯示； D=0 關(guān)顯示C=1 顯示光標(biāo) C=0 不顯示光標(biāo)B=1 光標(biāo)閃爍 B=0光標(biāo)不顯示000001NSN=1,當(dāng)讀寫一個(gè)字符后地址指針加1，光標(biāo)加1N=0,當(dāng)讀寫一個(gè)字符后地址指針減1，光標(biāo)減1S=1，當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示左移或右移S=0, 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng) 頻率計(jì)硬件電路整體設(shè)計(jì)整個(gè)頻率計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)主要由包括時(shí)鐘信號發(fā)產(chǎn)生器、LCD1602顯示電路、頻率計(jì)的控制電路這三大部分電路組成。當(dāng)外部振蕩器提供時(shí)鐘信號時(shí)，則由XTAL1端輸入。因此在頻率計(jì)的程序設(shè)計(jì)過程中使用的C語言，使用C 語言肯定要使用到C 編譯器，以便把寫好的C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。然后在這個(gè)窗口中進(jìn)行代碼的編寫。頻率測量模塊初始化模塊量程自動(dòng)轉(zhuǎn)化模塊顯示模塊浮點(diǎn)數(shù)到ASCII碼轉(zhuǎn)換模塊浮點(diǎn)數(shù)格式轉(zhuǎn)化模塊浮點(diǎn)運(yùn)算模塊周期測量模塊定時(shí)器中斷服務(wù)模塊圖510 頻率計(jì)系統(tǒng)軟件框圖 LCD初始化設(shè)置模塊LCD初始化主要進(jìn)行顯示器顯示模式設(shè)置和顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置，在本次設(shè)計(jì)中定義其顯示模式為：8位數(shù)據(jù)端口，5*7矩陣，16*2顯示，并且開啟顯示無光標(biāo)。 char i, j。 i++) //轉(zhuǎn)成ASCII碼 a[i]=a[i]+39。 i++)。 i++) { *str=a[i]。 //關(guān)定時(shí)器1IE=0x0A。 //關(guān)總中斷TR0=0。(~(15))。 Proteus ISIS簡介 Proteus ISIS的概況簡介及特點(diǎn)Proteus ISIS 是英國Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。③ 提供軟件調(diào)試功能。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。圖 61 運(yùn)行Proteus ISIS的開始界面2) 工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖62所示。其仿真結(jié)果為圖67所示：圖67 頻率計(jì)的仿真結(jié)果 頻率計(jì)系統(tǒng)仿真分析在頻率計(jì)的軟件仿真中為了觀察頻率計(jì)的工作狀況和測試系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在頻率計(jì)的仿真圖中添加一個(gè)示波器來觀察幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的波形狀況。圖611 系統(tǒng)仿真圖元件清單在整個(gè)系統(tǒng)的仿真中所用到元件清單如圖612所示，在頻率計(jì)仿真圖中主要用到了五種元件。目前,市場上有各種多功能、高精度、高頻率的數(shù)字頻率計(jì),但價(jià)格不菲。首先感謝我的導(dǎo)師張坤鰲教授！本文的研究工作是在付老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的