【正文】 .......... 17 簡介 ..................................................................................................................................................................... 17 簡介 .............................................................................................................................................................. 19 第五章 頻率計的系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................ 19 （一）硬件調(diào)試 ................................................................................................................................................................. 20 ............................................................................................................................................................. 20 ............................................................................................................................................................. 21 ...................................................................................................................................................................... 22 （二）系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................................................................. 22 ......................................................................................................................................................... 22 （三）誤差分析 ................................................................................................................................................................. 23 致謝 .................................................................................. 24 1 參考文獻 .............................................................................. 25 附件：頻率計源程序 ..................................................................... 26 2 摘要 頻率測量是電子學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，測量準確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點 [1]。但從圖中可以看出，待測信號應(yīng)該在 左右，誤差約有 ≈ %。各模塊作用如下： 單片機控制模塊： 以 AT89C52 單片機為控制核心，來完成它待測信號的計數(shù)，譯碼，和顯示以及對分頻比的控制。 表 2 P3口的第二種功能說明表 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） 8 TXD (串行輸出 ) INT0（外部中斷 0） （外部中斷 1） T0(定時器 0 外部輸入 ) T1(定時器 1 外部輸入 ) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計及各模塊的分析得出，單片機的引腳分配如表 3 所示。在計數(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 的跳變時計數(shù)器加 1，這樣在計數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。接著 EP=ET=1,在此期間 74161一直處于計數(shù)狀態(tài)。其中 A、 B、 C 為選擇輸入端， D0D7 為 數(shù)據(jù)輸入端， STROBE 為選通輸入端（低電平有效）， W為反碼數(shù)據(jù)輸出端， Y 為數(shù)據(jù)輸出端。判斷該數(shù)的最高位，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；若該位為 0，將計數(shù)閘門的寬度擴大 10 倍，重新對待測信號的計數(shù)，直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。如果不需要加入其它文件，單擊“ Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對話框。利用 Proteus 與 Keil 整合進行實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，當然其存在的缺點也是有的。 為了衡量這次設(shè)計的頻率計的工作情況和測量精度，我們對系統(tǒng)進行了調(diào)試。 除此之外，我們要在擁有扎實的專業(yè)知識的前提條件下，在整個設(shè)計過程中要有信心和耐心，對自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)計任務(wù)。 d[0]=pCnt%10。Delay(300)。Delay(300)。 //檔位初始化為 Hz 檔 level=0。 if(level==0) //檔位切換 { pCnt=regCnt。 ledB=1。 } } ET1=1。 //全滅 ledK=1。 } else { level=2。 //頻率計數(shù)清零 clear=0。 } } void intial() { clear=1。Delay(1)。Delay(1)。 d[2]=pCnt/100。讓理論和實踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實際的成果。 （二 ）系統(tǒng)調(diào)試 軟件系統(tǒng)測試只能測試方波信號，外加硬件整形電路，可以測試正弦波、三角波等各種波形的頻率值，把各模塊組合在一起，做成完整的頻率計。 （ 5） 在 keil 中進行 debug，同時在 proteus 中查看直觀的結(jié)果（如 LCD 顯示 ??）。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“ Add”按鈕即可完成把匯編語言源文件加入工程。 簡介 Keil 軟件是目前最流行開發(fā)系列單片機的軟件， Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。計數(shù)閘門由軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)，從計數(shù)閘門的最小值（即測量頻率的高量程）開始測量，計數(shù)閘門結(jié)束時 TR 清 0，停止計數(shù)。 74LS151 引腳如圖 9所示。 RD 變?yōu)?1 后，加入一置數(shù)信號 LD＝ 0，即信號需要維持到下一 11 個時鐘脈沖的正跳變到來后。單片機 AT89C51 內(nèi)部具有 2個 16位定時／計數(shù)器，定時／計數(shù)器的工作可以由編程來實現(xiàn)定時、計數(shù)和產(chǎn)生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。 P3 口亦作為 AT89C51特殊功能（第二功能）使用， P3口功能如表 2所示。該頻率計實現(xiàn) 1HZ~1MHZ 的 頻率測量 能，八位共陰極動態(tài)顯示測量結(jié)，可以測量正弦波、三角波及方波的頻率值、周期值以及脈沖寬度。若在一定的時間間隔 T 內(nèi)累計周期性的重復(fù)變化次數(shù) N，則頻率的表達式為式： Nfx=T 圖 1 說明了測頻的原理及誤差產(chǎn)生的原因。 在進行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中， 由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀， 經(jīng)常要用到頻率計。頻率計主要是由信號輸入和放大電路、單片機模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。 （二）頻率計發(fā)展與應(yīng)用 在我國，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)的里程碑事件。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。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。 表 3 單片機端口分配表 模 塊 端口 功能 清零 分頻 （二）放大整形模塊 由于輸入 的信號可以是正弦波、三角波以及方波。外部輸入在每個機器周期被采樣一次，這樣檢測一次從 1到 0 的跳變至少需要 2 個 機器周期（ 24 個振蕩周期），所以最大計數(shù)速率為時鐘頻率的 1／ 24（使用 12 MHz 時鐘時，最大計數(shù)速率為 500 kHz），因此采用 74LS161 進行外部十分頻使測頻范圍達到 2MHz。一直到 EP=0， ET＝ 1，計數(shù)器計數(shù)狀態(tài)結(jié)束。 表 5 74151功能表 12 4. 分頻電路 根據(jù)以上分析，采用 74LS161 和 74LS151 設(shè)計分頻電路如圖 10 所示。定時／計數(shù)器的工作被設(shè)置為定時器方 式，定時／計數(shù)器的計數(shù)寄存器清 0，在判斷待測信號的上跳沿到來后，運行控制位 TR 置為 1，以單片機工作周期為單位進行計數(shù)，直至信號的下跳沿到來，運行控制位 TR清 0，停止計數(shù)。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象 [16]。這時工程管理窗口的文件選項卡中子目錄“ Source Group 1”下出現(xiàn)一個匯編語言源文件。利用仿真實驗可以做全部的軟件實驗和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)，虛擬仿真實驗室，因極少硬件投入、所以經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，不僅可以彌補實驗儀器和元器件缺乏帶來的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素。用這次設(shè)計的頻率計對信號進行了測量， 使用函數(shù)發(fā)生