【正文】 在本次設(shè)計(jì)中涉及到得知識(shí)涵蓋了大學(xué)所學(xué)的所有知識(shí)，包括單片機(jī)、自動(dòng)控制控制、電工電子技術(shù)、傳感器等多領(lǐng)域知識(shí)。當(dāng)11腳為高電平是閘門打開，低電平時(shí)閘門關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊，信號(hào)頻率測(cè)量模塊，顯示模塊等模塊組成。數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍。 由上述分析可知，電路在上升和下降過程分別有不同的兩個(gè)閾值電壓，具有施密特電壓傳輸特性。施密特觸發(fā)器不同于其他各類觸發(fā)器，它具有以下特點(diǎn)：a) 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)，對(duì)于緩慢變化的信號(hào)仍然適用，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。預(yù)置值計(jì)算：用最大計(jì)數(shù)量減去需要的計(jì)數(shù)辭舊即可。對(duì)內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)時(shí)稱為定時(shí)方式，對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)時(shí)稱計(jì)數(shù)方式。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)反相振蕩放大器，XTAL1注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。本電路中沒有采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，因?yàn)锳T89C51內(nèi)置計(jì)數(shù)器只能進(jìn)行二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束后再進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制運(yùn)算，然后將結(jié)果送到顯示緩沖區(qū)進(jìn)行顯示八位共陽(yáng)極動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量結(jié)果，可以測(cè)量正弦波、三角波及方波等各種波形的頻率值。利用其內(nèi)部的定時(shí)／計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)周期／頻率的測(cè)量。圖21 頻率計(jì)原理框圖其工作過程是被測(cè)信號(hào)A(以正弦波為例)通過脈沖形成電路整形放大，轉(zhuǎn)變成脈沖B，其頻率等于輸入的正弦波信號(hào)的頻率，然后將產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸入到閘門的一個(gè)輸入端。測(cè)量頻率的方法有多種,其中電子計(jì)數(shù)測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速,以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),是頻率測(cè)量的重要手段之一。 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目 基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì) 英文題目 The design of frequency meter based on single chip 1 摘 要頻率計(jì)，也稱為頻率表或電子計(jì)數(shù)器。由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，頻率計(jì)發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。閘門電路的導(dǎo)通和截止由閘門控制信號(hào)進(jìn)行控制。單片機(jī)AT89C51內(nèi)部具有2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。圖31 實(shí)際電路的原理框圖 AT89C51主控制器模塊 AT89C51的介紹AT89C51是由北京集成電路設(shè)計(jì)中心在MCS51單片機(jī)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，由美國(guó)生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機(jī),是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的具有低電壓，高性能CMOS 的8位微處理器，俗稱單片機(jī)。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。特殊寄存器 AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。和 XTAL2分別是該反向振蕩放大器的輸入端和輸出端。 定時(shí)器\計(jì)數(shù)器的四種工作方式a) 工作方式0——13位計(jì)數(shù)器T1在工作方式0的邏輯結(jié)構(gòu)如圖36所示，在這種工作方式下，16位的計(jì)數(shù)器（TH1和TL1）只用了13位構(gòu)成13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 T1定時(shí)初值的設(shè)置在確定了兩個(gè)定時(shí)器的設(shè)置后，需要計(jì)算定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)初值，因選用24M晶振，T1工作于方式2,1個(gè)機(jī)器周期=12\晶振頻率=12/24=，=128us，現(xiàn)在選定定時(shí)間隔為100us，則方式2定時(shí)初值為100/=256200=56=38H,這樣當(dāng)中斷次數(shù)為1s/100us=10000次時(shí)，歷時(shí)1s。 b) 輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路有不同的閾值電壓，它具有如圖312所示的傳輸特性。b) 整形級(jí) 整形級(jí)由TPTPTPT10組成，電路為兩個(gè)首尾相連的反相器。 單片機(jī)電路中的顯示方法a) 靜態(tài)顯示在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。系統(tǒng)軟件流程如圖41所示。11腳電平的高低可通過指令加以控制。通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了查找問題、分析問題、處理問題的方法，可以說為今后的工作、學(xué)習(xí)都打下了比較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過資料閱讀和自我學(xué)習(xí)，自己掌握了MAX187的性能和編程。與門74LS08作為記數(shù)閘門，方波信號(hào)被送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入端連接1S門控信號(hào)，實(shí)際制作中連接AT89C51的11腳（）。 軟件模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。第三種是點(diǎn)陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點(diǎn)陣所組成，利用光點(diǎn)的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼，如場(chǎng)致發(fā)光記分牌。在vⅠ下降過程中的負(fù)向閾值電壓VT也要比VDD/2低得多。因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作高電平為5V，輸入TO口的矩形波的幅度必須最大為5V，否則，會(huì)使單片機(jī)燒壞。工作方式2和工作方式3，都是8位的定時(shí)\計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)到2的8次方，也就是256次。16位加法計(jì)數(shù)器編程的選擇對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)和外部輸入脈沖計(jì)數(shù)。單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的，其典型值為12MHZ。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。74LS393的最大計(jì)數(shù)速率可達(dá)50MHz，與AT89C51內(nèi)的T0組成24位的計(jì)數(shù)器，其最大計(jì)數(shù)值為16777215，分辨率大大提高。a) 單片機(jī)控制模塊：以AT89C51單片機(jī)為控制核心，來完成它待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，譯碼，和顯示以及對(duì)分頻比的控制。頻率計(jì)的原理方框圖如圖21所示。 Display 目 錄Abstract………………………………………………………….. III引言………………………………………………………………1 概述. 頻率計(jì)的定義……………………………………………….1. 頻率計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用……………………………………….1. 頻率計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………….1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì). 設(shè)計(jì)方案…………………………………………………….2. 方案論證及選用依據(jù)……………………………………….3. 頻率測(cè)量的原理…………………………………………….3. 總體思路…………………………………………………….4. 具體模塊…………………………………………………….4 硬件電路的具體設(shè)計(jì). AT89C51主控制器模塊…………………………………….5. 單片機(jī)的定時(shí)\計(jì)數(shù)………………………………………….10. 電源模塊……………………………………………………..11. 放大整形模塊………………………………………………..16. 分頻設(shè)計(jì)模塊………………………………………………..15. 顯示模塊……………………………………………………..17 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì). 軟件模塊設(shè)計(jì)………………………………………………...20. 中斷服務(wù)子程序……………………………………………...21. 顯示子程序…………………………………………………...22. 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介…………………………………………………22 總結(jié)……………………………………………………….23參考………………………………………………………………...25附錄…………………………………………………………………26引言1．概述在電子測(cè)量領(lǐng)域中,頻率是最基本的參數(shù)之一,并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系,因此頻率計(jì)在教學(xué)、科研、測(cè)量?jī)x器、工業(yè)控制等方面都有較廣泛的應(yīng)用。它不僅是電子測(cè)量和儀表專業(yè)領(lǐng)域中測(cè)量頻率與周期、測(cè)量頻率比和進(jìn)行計(jì)數(shù)、測(cè)時(shí)的重要儀器，而且要比示波器測(cè)頻更方便、經(jīng)濟(jì)得多，特別是現(xiàn)代電子計(jì)數(shù)器產(chǎn)品與組件和具有多種測(cè)量功能的數(shù)字頻率計(jì)，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊廣播設(shè)備、生產(chǎn)過程自動(dòng)化測(cè)控裝置、帶有LED、LCD數(shù)字顯示單元的多種儀表以及諸多的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。在我國(guó)，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的里程碑事件。只有在閘門開通時(shí)間內(nèi)，被測(cè)脈沖信號(hào)B才能通過閘門到達(dá)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，經(jīng)處理后的計(jì)數(shù)結(jié)果送至LED數(shù)碼管等顯示器件顯示出來，就是被測(cè)信號(hào)的頻率。(AT89C51所需外圍元件少，擴(kuò)展性強(qiáng)，測(cè)試準(zhǔn)確度高。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。該反向放大器可配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。TL1的高3位未用，當(dāng)TL1得低5位計(jì)滿時(shí)，向TH1進(jìn)位，而TH0溢出后對(duì)中斷標(biāo)志位FT1置1，并申請(qǐng)中斷。 電源模塊根據(jù)上述介紹設(shè)計(jì)，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用LED進(jìn)行電源工作狀態(tài)指示。圖311 施密特電路的傳輸特性選用芯片如圖313為74LS14六反向器施密特觸發(fā)器。在上升和下降過程中，利用兩級(jí)反相器的正反饋?zhàn)饔每墒馆敵霾ㄐ斡卸钢钡纳仙睾拖陆笛?。所謂靜態(tài)顯示，是指當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管處于恒定的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，直到需要顯示另一個(gè)字符為止。頻率計(jì)開始工作或者完成一次頻率測(cè)量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測(cè)量初始化。閘門開通矩形脈沖送到74LS393進(jìn)行記數(shù)和分頻，74LS393是雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在這里接成級(jí)連方式，組成一個(gè)8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同時(shí)也是分頻比為256的分頻器。致 謝本論文是在老師的精心指導(dǎo)下完成的。例如在設(shè)計(jì)中的A/D轉(zhuǎn)化模塊中，由于大學(xué)課程中學(xué)到的ADC芯片是ADC0809并行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，而在設(shè)計(jì)中考慮到轉(zhuǎn)換精度問題和單片機(jī)I/O口的擴(kuò)展問題，本設(shè)計(jì)采用了MAX187串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。閘門關(guān)閉后, 結(jié)果送至緩沖單元 30~ 32H,其中 30 H單元存放低位字節(jié) (從P1口讀入的數(shù)據(jù),即 74LS393的值 ), 31H和 32H 單元分別存放 TL1和 TH1的值,然后調(diào)用二進(jìn)制度轉(zhuǎn)十進(jìn)制子程序, 把二進(jìn)制的計(jì)數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)為十進(jìn)制,送至 40H至3H (壓縮 BCD碼)單元,顯示子程序則將BCD碼經(jīng)查表指令譯為 7段 LED字形碼,然后進(jìn)行顯示圖42 T0中斷服務(wù)子程序5 結(jié)束語(yǔ)前置放大器完成信號(hào)的放大、電平平移的任務(wù)，被測(cè)的交流信號(hào)D被放大、平移成脈沖支流信號(hào)E，再經(jīng)過74HC14施密特反相器整形形成矩形脈沖。采用八位動(dòng)態(tài)顯示電路。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。 在VDDVTN +│VTP│的條件下，電路的正向閾值電壓VT+遠(yuǎn)大于VDD/2，且隨著VDD增加而增加。將正弦波，三角波變換成方波。工作方式1：16位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以寄到2的16次方，也就是865536次。當(dāng)16位加法計(jì)數(shù)器的輸入端每輸入一個(gè)脈沖，16位加