【正文】 3 1()fA N? ? （ 2— 2） 應當指出， 測量頻率時所產生的誤差是由 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?？捎?74161頻率計的設計 4 進行外部分頻。 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)內編程的閃存存儲器。 RST單片機C1R1GNDVCC RST單片機C2R2GNDVCCR3S?SWPB 圖 32 上電復位 圖 33 手動復位 有時系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況 ，在程序開發(fā)過程中，經常需要手動復位。對 P1 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 表 32 P3口的第二種功能說明表 引腳號 第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） T0(定時器 0外部輸入 ) TXD (串行輸出 ) T1(定時器 1外部輸入 ) INT0 （外部中斷 0） WR (外部數(shù)據存儲器寫選通 ) （外部中斷 1） RD (外部數(shù)據存儲器寫選通 ) 頻率計的設計 9 RST:復位輸入。二者的工作原理有所不同。與非門 74LS00 構成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出 波形 信號進行整形，使之成為矩形脈沖。Q3CET。系統(tǒng)軟件流程如圖 41所示。 頻率計的設計 18 圖 42 T1中斷服務子程序 定時／ 計數(shù)器 T0 工作在計數(shù)方式 , 對信號進行計數(shù) ,計數(shù)器 0中斷流程圖如圖 43所示。注意，匯編語言源文件的擴展名應該是“ ASM”，它應該與工程文件存儲在同一文件夾之內。 Proteus 提供了大量的元件庫有 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件，它可以仿真單片機和周邊設備，可以仿 真 51系列、 AVR， PIC 等常用的 MCU，與 keil 和 MPLAB 不同的是它還提供了周邊設備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真。 圖 51 5V輸出波形 整形 模塊調試 整形電路采用 與非門 74LS00 構成施密特觸發(fā)器，它對 正弦波、三角波等各種波形 信號進行整形，使之成為矩形脈沖。經過不斷的軟硬件聯(lián)合調試，修改程序和硬件，最終符合設計功能要求。在畢業(yè)設計中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機軟件編程方面讓我感觸頗深。 劉 老師多次詢問研究 進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。但是在硬件調試中，可能是由于 標準元器件本身誤差，如隨著時間的延長，其值相比出廠時產生誤差；造成測量結果沒有軟件仿真精確 。 Proteus 總體仿真圖 56 所示。 （ 5） 在 keil 中進行 debug，同時在 proteus 中查看直觀的結果（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。 Keil 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試器等在內的完整開發(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)寄存器中的數(shù)值經過數(shù)制轉換程序從十六進制數(shù)轉換為十進制數(shù)。根據管腳資料，可以判斷使用的是何 種 接口類型 ， 兩種數(shù)碼管內部原理如圖 313所示。在這個置數(shù)信號和時 鐘脈沖上升的共同作用下，各觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與預置的輸入數(shù)據相同，這就是預置操作。在定時器工作方式下，在被測時間間隔內，每來一個機器周期，計數(shù)器自動加 1（使用 12 MHz 時鐘時，每 1μs 加 1），這樣以機器周期為基準可以用來測量時間間隔。 LM78XX 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜 ，因此 使用 LM7805 穩(wěn)壓芯片進行 5V 的電源電路設計 。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。并聯(lián) 2個 30pF 陶瓷電容幫助起振。 AT89S52 片內集成 256 字節(jié)程序運行空間、 8K 字節(jié) Flash 存儲空間，支持最大 64K外部存儲擴展。當二極管導通時，對應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組 合而顯示的各種字符。 具體模塊 根據上述系 統(tǒng)分析， 頻率計系統(tǒng)設計共包括五大模塊 ：單片機控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊。 時基信號 待測信號 丟失（少計一個脈沖） 計到 N 個脈沖 多余（比實際多出了 個脈沖） 圖 21 測頻原理 在圖 1中， 假設時基信號為 1KHZ，則用此法測得的待測信號為 1KHZ 5=5KHZ。 頻率計概述 數(shù)字頻率計是計算機 、通訊設備、音頻視頻等科研生產領域不可缺少的測量儀器。 頻率測量是電子學測量中最為基本的測量之一。單片機作為最為典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應用推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。通過計算，對 1KHZ 以下的信號用測頻法，反應的時間長于或等于 10S。整形電路是對一些不是方波的待測信號轉化成方波信號，便于測量。在單片機系統(tǒng) 顯示電路采用 8 位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示，為了加大數(shù)碼管的亮度，使用 74LS246進行驅動，便于觀測。 AT89S52 引腳如下圖 31 所示。在 flash編程時， P0 口 用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。當輸入信號電壓幅度較小時，前級輸入衰減為零時若不能驅動后面的整形電路，則調節(jié)輸入放大的增益，時被測信號得以放大。 圖 311 74LS161引腳圖 時鐘 CP 和四個數(shù)據輸入端 P0~P3， 清零 /MR， 使能 CEP， CET， 置數(shù) PE， 數(shù)據輸出端Q0~Q3， 以及進 位輸出 TC (TC=Q0Q1 圖 314 數(shù)碼管顯示電路 a b c d e f gA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B / B A1U47 4 L S 2 4 512345678161514131211109R N 12 2 0頻率計的設計 16 第四章 系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)軟件設計主要采用模塊化設計，敘述了各個模塊的程序流程圖，并介紹了軟件Keil 和 Proteus 的使用方法和調試仿真。還可以用外部計數(shù)器和單片機定時計數(shù)器共同計數(shù)來代替用單片機的定時計數(shù)器來進行定時，這樣測量的精度可以進一步提高，但相對的端口分配和控制會相對復雜一些。 （ 2）匯編，調試系統(tǒng)程序 Keil 單片機模擬調試軟件內集成了一個文本編輯器 ，用該文本編輯器可以編輯源程序。 protues 簡介 protues 是 Labcenter 公司出品的電路分析 、實物仿真系統(tǒng)，而 KEIL 是目前世界上最好的 51單片機匯編和 C 語言的集成開發(fā)環(huán)境。 硬件調試 電源模塊調試 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 進行電源工作狀態(tài)指示 。由單片機內部定時器／計數(shù)器構成基本測量電路，外加 整形和 分頻電路，由系統(tǒng)軟件設計可以測出 1HZ5MHZ 的量程范圍，可以實現(xiàn)量程檔的自動轉換，使用的動態(tài)顯示測量時會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，但顯示數(shù)值準確，穩(wěn)定時顯示不閃爍 。再次，在 精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。在此 我代表大家向所有老師 表示最誠摯的謝意。 畢業(yè)設計是一次綜合性的實踐，它將各種知識結合到一起綜合運用到實踐上來擴展、彌補、串聯(lián)所學的知識。 圖 57 HZ檔頻率仿真 當測量頻率值 大于且等于 1KHz 并 小于 1MHz時，數(shù)碼管顯示 頻率值， 校正 LED 燈 閃爍 ，單位 Hz 檔 。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。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。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用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 16 位定時／計數(shù)器的最高計數(shù)值為 65535，當待測信號的頻率較低時，定時／計數(shù)器可以對被測信號直接計數(shù)，當被測信號的頻率較高時，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。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。 頻率計的設計 14 從 74LS161 功能表功能表中可以知道 ，當清零端 CR=“0”，計數(shù)器輸出 Q Q0 立即為全 “0”，這個時候為異步復位功能。為了測量提高精度，當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 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。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化成矩形波。 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。在使用 8位地址訪問外部數(shù)據存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內容。作為輸出口，每位能驅動 8個 TTL邏輯電平?？梢栽?4V到 寬電壓范圍內正常工作。 中動態(tài)掃描顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一。單片機 AT89S52 內部具有 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)和產生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。 1 之間。 在進行模擬、數(shù)字電路的設計、安裝、調試過程中， 由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀， 經常要用到頻率計。 湖南工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)實踐任務書 系 名 稱 電氣工程系 專業(yè)及班級 電氣 S20217 學生姓名 學 號 畢業(yè)實踐題目： 基于單片機控制的頻率計的設計 指 導 教 師（簽字）： 教研室主任（簽字）： 系 主 任（簽字）： 2021 年 9 月 15 日 摘 要 在傳統(tǒng)的 電子測量儀器 中，示波器在進行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。 傳統(tǒng)的頻率計采用測頻法測量頻率，通常由組合電路和時序電路等大量的硬件電路組成，產品不但體積大，運行速度慢而且測量低頻 信號不準確。假設所 測得的脈沖個數(shù)為 N，則所測頻率的誤差最大為δ =1／ （ N1） *100%。 (因為 AT89C52所需外圍元件少，擴展性強，測試準確度高。 在單片機應用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。不斷發(fā)展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/P1=n，式中 n 是變壓器的效率。在整形之前由于不清楚被測信號的強弱的情況。這兩種情況使用 74LS151 進行通道選擇，由單片機先簡單測得被測信號是高