【文章內(nèi)容簡介】 電子開關。然后數(shù)據(jù)被送到 74HC393 分頻，分頻后的信號送到 14 腳 T0 口進 行內(nèi)部計數(shù)。時間到了 1s 就關閉電子開關，也就是把 12 腳 INT0 置 0， 13 腳 INT1置 0 單片機內(nèi)部的計數(shù)器停止計數(shù)，繼而對這段時間內(nèi)脈沖個數(shù)進行保存。再讀取 ,P0、 P2 口的狀態(tài)，再把這數(shù)據(jù)和以前計數(shù)的數(shù)據(jù)相加，得到很精確的頻率，再把這頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，送到 LCD 顯示，然后 89C51 的 13 腳置 1 清除現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信號，進行下一次數(shù)據(jù)采集。 AT89C51 介紹 如圖 37所示，是 AT89C51的外部引腳圖，其功能如下。 （ 1） VCC（ 40）：電源 +5V。 （ 2） VSS（ 20）：接地，也就是 GND。 課程設計 9 （ 3） XTL1（ 19）和 XTL2（ 18）：振蕩電路。單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在 XTL2 上加外部時鐘信號。 （ 4） PSEN（ 29）：片外 ROM 選通信號，低電平有效。 （ 5） ALE/PROG（ 30）：地址鎖存信號輸出端 /EPROM 編程脈沖輸入端。 （ 6） RST/VPD（ 9）：復位信號輸入端 /備用電源輸入端。 （ 7） EA/VPP（ 31）：內(nèi) /外部 ROM 選 擇端。 （ 8） P0 口（ 3932）：雙向 I/O 口。 （ 9） P1 口（ 18）：準雙向通用 I/0 口。 （ 10） P2 口（ 2128）：準雙向 I/0 口。 （ 11） P3 口（ 1017）：多用途口。 在頻率計電路當中，單片機 AT89C51是核心元件，它控制著整個電路的運行，包括計數(shù)器的開啟與關閉、定時器的開啟與關閉、外部計數(shù)器的開啟與關閉、高頻信號分頻、數(shù)據(jù)讀入、數(shù)值轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)顯示都是由單片機來控制的。 圖 37 AT89C51外部引腳圖 圖 38 頻率計顯示電路圖 數(shù)字頻率計顯示電路 數(shù)字頻率計的顯示電路如圖 38所示，在 CON16后面接 1602LCD液晶顯示器來顯示頻率值。 74HC393的計數(shù)結果被單片機的 P0、 P2口讀入，與單片機內(nèi)部計數(shù)值合到一起。再通過乘以 16（ ）、二進制到十進制轉(zhuǎn)換處等處理后， 課程設計 10 送入圖形液晶顯示模塊 1602LCD中顯示出來。 由于 1602液晶顯示模塊可以直接和 51系列單片機進行接口，所以在設計該數(shù)字頻率計時就直接將 1602LCD接到了單片機的后面。在圖 38中， CON16的 3腳上接了一個 10k電位器 PR1，是用來調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度的。當該電位器的旋鈕直接和電源端相連時，顯示器屏幕的對比度最弱，當其旋鈕直接和地端相連時，顯示器屏幕的對比度最高。液晶顯示器的數(shù)據(jù)來源是單片機的 P1口，當單片機的T1端口由高電平跳變成低電平時，液晶顯示器開始執(zhí)行命令，并最終顯示出頻率的數(shù)值。 時鐘控制電路 圖 39時鐘控制電路圖 時鐘控制電路如圖 39所示。制作頻率計的關鍵點在于時基信號的準確性和穩(wěn)定性，它決定頻率計的計數(shù)精度。這里選用 單片機 AT89C51的時鐘電路，由單片機用軟件方法得到所需的門控信號。 電源電路 圖 310 頻率計電源電路圖 課程設計 11 頻率計的電源電路如圖 310所示。在這個電源電路里， LM7805是核心芯片，該集成穩(wěn)壓芯片為三端器件： 1腳為輸入端， 2腳為接地端， 3腳為輸出端，使用十分方便。普通的 MCS51單片機的工作電壓是直流 5V，而此頻率計首先將輸入的9V電壓經(jīng)過由四個二極管組成的全波整流器，使之變成 9V的直流電，然后通過LM7805將 9V的直流電穩(wěn)壓變成 5V的直流電，提供給單片機。 4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件總 述 系統(tǒng)軟件的設計主要是保證軟件和硬件電路相結合，控制硬件正常的工作。對于頻率計來說，就是控制頻率計的硬件系統(tǒng)使其最終能較為準確的測出待測信號的頻率。本課題頻率計的系統(tǒng)軟件的設計采用了模塊化的結構方式，將各個功能分成獨立模塊 ,由系統(tǒng)的監(jiān)控程序統(tǒng)一管理執(zhí)行。本系統(tǒng)軟件的設計主要分兩部分：一部分是執(zhí)行軟件，主要完成各種實質(zhì)性的功能，如測量、計算、顯示、定時中斷服務等；另一部分是監(jiān)控軟件，主要來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調(diào)度的角色。 該頻率計中主要元器件是單片機 AT89C51 ，由它完成對 待測信號頻率的計數(shù)和結果傳輸?shù)裙δ埽獠窟€要有分頻器、顯示器等器件。被測信號首先要經(jīng)過放大、整形，如果是高頻信號還要由分頻器進行分頻，然后送入單片機的 P0 端口和 P2端口并開始計數(shù)，分頻器的分頻系數(shù)由單片機來控制；計數(shù)、分頻達到規(guī)定的精度后結束計數(shù)，然后調(diào)用顯示子程序，顯示結果。該頻率計的總體程序流程圖如圖 41所示。 課程設計 12 圖 41 程序總體流程圖 LCD 初始化 延時，用于 74HC393 的數(shù)據(jù)采集 74HC393 停止計數(shù) 讀入頻率信息（二進制） 二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)據(jù) 從低到高在 LCD 上依次顯示測得數(shù)據(jù) 寫入定時器的控制方式字 計數(shù)器清零 啟動計數(shù)器 定時器設置定時為１ S 清定時器 關 閉計數(shù)器 開定時器閘門 定時 關定時器閘門 N Y 返回 課程設計 13 顯示器初始化設計 圖 42 顯示初始化流 程圖 顯示器初始化程序流程圖如圖 42所示。在測量頻率之前，首先要清屏，之后將單片機的讀寫端同時設置為低電平，因為單片機的讀寫端控制著液晶顯示器的 4 腳和 5 腳，當液晶顯示器的 4 腳和 5 腳同時為低電平時，液晶顯示器可以寫入指令或顯示地址。其后就要判斷頻率計顯示器是否處于“忙”狀態(tài)。如果顯示器處于“忙”狀態(tài)，則要循環(huán)等待；如果顯示器處于“閑”狀態(tài)，則可以對顯示器進行操作。另外，在每次單片機的 P1 口寫入控制字后，都要判斷顯示器是否清屏 將單片機的讀寫端設置為低電平 顯示器是否忙？ 將顯示器使能 E 端設置為高電平 等待 顯示器開，光標閃爍 將單片機讀寫端清零 顯示器是否忙？ 將顯示器的使能端 E 設置為高電平 繼續(xù) N Y N Y 課程設計 14 處于“忙”狀態(tài)。在判斷液晶顯示器的狀態(tài)后，要將其使能端設置為高電平，為后面的程序做鋪墊。 因為只有當該使能端由高電平跳變到低電平時，液晶模塊才可以執(zhí)行命令。 計數(shù)子程序 圖 43 計數(shù)子程序流程圖 輸入信號經(jīng)過整形輸入到 74HC393 中，采用矩形波下降沿開始計數(shù)，上升沿停止計數(shù)的方來計數(shù)，剛好對應于正弦波一個完整周期，再輸入到 AT89C51 單片機的 P0、 P2 口。其程序流程圖如圖 43所示。該頻率計利用定時器 T0來完成計數(shù)功能，其參數(shù)選定原則是：（ 1）初值： TL0=00H， TH0=00H， 50Hz 左右的信號，開始 設置定時初值， TL=0,TH=0 設置定時器工作方式 =1? =0? 開始計數(shù)， SETB TR0 =1? 停止計數(shù)， CLR TR0 返回 Y Y Y N N N 有數(shù)據(jù)輸入 課程設計 15 大約相當于 104 個機器周 期，用 16 位計數(shù)器即可滿足，不會產(chǎn)生溢出。（ 2） TMOD的選擇：定時器 T0 采用方式 1，由于后面要用到 T1作為定時器，也采用方式 1，故 TMOD 選取為 11H。（ 3） TCON 的選擇：這里不需要考慮中斷，故只選擇控制TR0 就可以了，開始計數(shù)時， TR0 置“ 1”，停止計數(shù)時清“ 0”。 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設計 圖 44 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)流程圖 開始 清 BCD 數(shù)單元 計數(shù)器置為二進制數(shù)位數(shù) 二進制數(shù)左移 BCD 數(shù) 2+進位 十進制數(shù)調(diào)整 字節(jié)數(shù)到？ 位數(shù)到？ 返回 Y Y N N 課程設計 16 二進制轉(zhuǎn)換為十進制流程圖如圖 44 所示。在計算機中，任何數(shù)據(jù)都以二進制形 式出現(xiàn)，并在計算機中處理的。但是通過外部設備與計算機交換數(shù)據(jù)采用的是其他形式的數(shù)據(jù)，由于頻率計的顯示部分是用的 1602LCD 液晶顯示器，它不可以直接顯示二進制數(shù)據(jù)，所以單片機要把 P0、 P2 口讀入的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以被顯示器識別并顯示的十進制數(shù)據(jù)。 顯示子程序設計 圖 45 1602LCD顯示程序流程圖 顯示子程序流程圖如圖 45所示。 數(shù)據(jù)由單片機的 P0、 P2口讀入，由單片機的 P1 口送出，被液晶顯示器接收，顯示器工作狀態(tài)由單片機的 P3 口控制， 口控晶顯示器的 4 腳， 4腳為 RS，是寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低開始 初始化系統(tǒng)時鐘 初始化 I/O 端口 初始化 LCD 模塊 取顯示數(shù)據(jù)，將其顯示在第一行 LCD 切換到第二行 取顯示數(shù)據(jù)，將其顯示在第二行 是否繼續(xù)顯示數(shù)據(jù)？ 結束 Y N 課程設計 17