【正文】 率較高時，先由硬件十分頻后再有定時／計數(shù)器對被測信號計數(shù)，加大測量的精度和范圍。頻率計開始工作或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進行測量初始化。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。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出0立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能。CET)。為了測量提高精度，當(dāng)被測信號頻率值較低時，直接使用單片機計數(shù)器計數(shù)測得頻率值；當(dāng)被測信號頻率值較高時采用外部十分頻后再計數(shù)測得頻率值。具體放大整形電路如圖310所示。而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。圖35 直流穩(wěn)壓電源框圖及波形(1)電源變壓器T的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。所以本次設(shè)計選用手動復(fù)位。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個定時器、8個中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護。 AT89S52主控制器模塊 AT89S52的介紹該AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位微控制器，可在4K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)編程的閃存存儲器。DDDDD0，于是用8 位二進制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼?？捎?4161進行外部分頻。利用其內(nèi)部的定時／計數(shù)器完成待測信號周期／頻率的測量。由于數(shù)字測量的離散性，被測頻率在計數(shù)器中所記進的脈沖數(shù)可有正一個或負一個脈沖的量化誤差，在不計其他誤差影響的情況下，測量精度將為： （2—2）應(yīng)當(dāng)指出，測量頻率時所產(chǎn)生的誤差是由N和T倆個參數(shù)所決定的，一方面是單位時間內(nèi)計數(shù)脈沖個數(shù)越多時，精度越高，另一方面T越穩(wěn)定時，精度越高。這個誤差是比較大的，實際上，測量的脈沖個數(shù)的誤差會在177。其中以AT89S52為內(nèi)核的單片機系列目前在世界上生產(chǎn)量最大，派生產(chǎn)品最多，基本可以滿足大多數(shù)用戶的需要。它的基本功能是測量正弦信號、方波信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。以AT89S52單片機為核心，通過單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器的門控時間，方便對頻率計的測量。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。關(guān)鍵詞：頻率計；單片機；計數(shù)器；量程切換 目錄第一章 前言 1 1 1 1第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2 2 3 3第三章 硬件電路具體設(shè)計 5 AT89S52主控制器模塊 5 AT89S52的介紹 5 復(fù)位電路及時鐘電路 6 引腳功能 7 單片機引腳分配 9 電源模塊 9 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 9 電源電路設(shè)計 11 11 分頻設(shè)計模塊 12 分頻電路分析 12 74LS161芯片介紹 13 分頻電路 14 顯示模塊 14 數(shù)碼管介紹 14 頻率值顯示電路 15第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 16 軟件模塊設(shè)計 16 中斷服務(wù)子程序 17 顯示子程序 19 應(yīng)用軟件簡介 19 Keil簡介 19 protues簡介 21第五章 頻率計的系統(tǒng)調(diào)試 22 硬件調(diào)試 22 電源模塊調(diào)試 22 22 分頻模塊調(diào)試 24 軟件調(diào)試 24 Pouteus軟件調(diào)試 24 功能調(diào)試 25 26 系統(tǒng)軟件調(diào)試 26 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 26 誤差分析 27第六章 總結(jié) 28參考文獻 29致 謝 30附錄一 系統(tǒng)原理圖附錄二 頻率計源程序頻率計的設(shè)計第一章 前言頻率測量是電子學(xué)測量中最為基本的測量之一。本次采用單片機技術(shù)設(shè)計一種數(shù)字顯示的頻率計，測量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點。被測信號，通過輸入通道的放大器放大后，進入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，并送入主門的輸入端。顯然，減小誤差的方法，就是增大N。頻率計是我們經(jīng)常會用到的實驗儀器之一，頻率的測量實際上就是在單位時間內(nèi)對信號進行計數(shù),計數(shù)值就是信號頻率。)電源模塊：為整個系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機、信號調(diào)理電路以及分頻電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價高的電源。LED 數(shù)碼管顯示器有兩種形式：一種是8 個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED 數(shù)碼管顯示器；另一種是8 個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED 數(shù)碼管顯示器。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O 接口用于筆劃段字形代碼。通過結(jié)合通用8位中央處理器的系統(tǒng)內(nèi)課編程閃存的單芯片，AT89S52是一個功能強大的微控制器提供了高度靈活的和具有成本效益的解決辦法，可在許多嵌入式控制中應(yīng)用。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種封裝，本次設(shè)計根據(jù)最小系統(tǒng)有時需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插DIP40的封裝?？紤]到單片機本身用在控制，并非高速信號采樣處理，所以選取合適的頻率即可。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。表3—1 P1口的第二種功能說明表引腳號第二功能T2(定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入)，時鐘輸出T2EX(定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制)MOSI(在系統(tǒng)編程用)MISO(在系統(tǒng)編程用)SCK(在系統(tǒng)編程用)P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。集成穩(wěn)壓電源事實上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。當(dāng)輸入信號電壓幅度較大時，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。 分頻電路分析本頻率計的設(shè)計以AT89S52單片機為核心，利用他內(nèi)部的定時／計數(shù)器完成待測信號周期／頻率的測量。74LS161引腳如圖311所示。計數(shù)過程中，首先加入一清零信號RD＝0，使各觸發(fā)器的狀態(tài)為0，即計數(shù)器清零。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0頻率值顯示電路采用四位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示頻率計被測數(shù)值，使用三極管8550進行驅(qū)動，使數(shù)碼管亮度變亮，便于觀察測量。使用8位數(shù)碼管進行頻率值顯示，如果選擇共陰極數(shù)碼管顯示，則需要8個三極管進行驅(qū)動，而采用共陽極數(shù)碼管則需要74LS246驅(qū)動，為了節(jié)約成本，因此選用共陽極數(shù)碼管進行動態(tài)顯示，具體數(shù)碼管設(shè)計電路如圖314所示。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)。此法可保證測頻過程中精度一直很高，但實現(xiàn)的電路和程序都將很復(fù)雜。圖44 顯示子程序流程圖 應(yīng)用軟件簡介此設(shè)計需要在Keil軟件平臺上完成程序的調(diào)試,在Proteus軟件平臺上完成仿真顯示。分別設(shè)置“target1”中的“Target,output,debug”各項，使程序匯編后產(chǎn)生HEX文件。在快捷菜單中選擇“Add File to Group ‘Source Group 1’”，加入文件對話框被打開。（3）編譯源程序，出現(xiàn)錯誤時，返回上一級對錯誤更改后重新編譯，直到?jīng)]有錯誤為止。（3）打開protues軟件，新建一文件將硬件原理圖繪入圖中。使用軟件仿真，調(diào)試仿真結(jié)果，同時使用數(shù)字萬用表和示波器測試輸出電壓值和輸出波形，調(diào)試出正確的軟硬件電路。圖54 整形電路實際輸出波形 分頻模塊調(diào)試為了達到1Hz40MHz的頻率范圍，使用外部分頻，搭建分頻電路，測試電路基本正確，選擇函數(shù)發(fā)生器輸入2MHz以下不同頻率的的方波信號，同時使用數(shù)字示波器測的輸出波形，經(jīng)觀察分頻電路可以把2MHz以下不同頻率的方波波形進行十分頻，示波器測得輸入輸出波形如圖55所示。 系統(tǒng)軟件調(diào)試經(jīng)軟件的調(diào)試—修改—再調(diào)試，如此反復(fù)，排除各種故障最終基本完成了設(shè)計所要求的任務(wù)。實際記錄數(shù)據(jù)如下表54所示。其次掌握了C語言的編寫程序，學(xué)會了使用PROTUTES和KEIL的仿真來實現(xiàn)，同時掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用文獻資料，如何根據(jù)實際需要有選擇的閱讀書籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類型。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中，我得到了許多的熱情幫助。int frequency。uchar disp_buf[8]。 for(i=0。 //定時器T1為工作方式1,定時方式；T0為工作方式1,計數(shù)方式 TH0=0。 //開定時器1中斷 TR1=1。 disp_buf[3]=frequency/10000。 //個位 }main(){ zd()。 //重裝計數(shù)初值 T0_count++。 //取出定時器T0計數(shù)值高位 T0_TL0 = TL0。 //頻率校正信號取反輸出}