【文章內(nèi)容簡介】 1 1 1 0 1 0 7DH7 0 0 0 0 1 1 1 0 07H8 1 1 1 1 1 1 1 0 7FH9 1 1 0 1 1 1 1 0 6FHA 1 1 1 0 1 1 1 0 77HB 1 1 1 1 1 0 0 0 7CHC 0 1 1 1 0 0 1 0 39HD 1 0 1 1 1 1 0 0 5EHE 1 1 1 1 0 0 1 0 79HF 1 1 1 0 0 0 1 0 71H. 0 0 0 0 0 0 0 1 80H全亮 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH全滅 0 0 0 0 0 0 0 0 00H[6] 徐煜明，[M].北京：電子工業(yè)出版社， 軟件設(shè)計流程圖 所示。為使圖1所示流程能順利地完成預(yù)期的功能, 在初始化部分, 計數(shù)部分, 4byte 除法部分, 數(shù)據(jù)顯示部分都分別設(shè)計了流程圖 ???。完成信號的周期測量后, 需要做一次倒數(shù)運(yùn)算才能獲得信號的頻率。為提高運(yùn)算精度, 這里采用4byte 定點算術(shù)運(yùn)算, 需要自行編寫4byte 出發(fā)指令, 即組成4byte除法部分。 軟件設(shè)計流程圖 [7] VASILIS HAMILAKIS， Accurate Method for the Measurement　and Its Deviation Using a Trans Instr Meas IM36，開始 入口 系統(tǒng)初始化 頻率計數(shù) 顯示 第三章　頻率測量原理在電子技術(shù)中, 頻率是最基本的參數(shù)之一, 并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系,本次設(shè)計的頻率測量系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52 為核心, 采用C語言和直接測量方法, 成功地實現(xiàn)了寬領(lǐng)域, 高精度的數(shù)字頻率計的設(shè)計和仿真。 測量頻率的原理在測量過程中定時/計數(shù)器 T0 和 T1 的工作方式設(shè)置，由圖可知，T0 是工作在計數(shù)狀態(tài)下，對輸入的頻率信號進(jìn)行計數(shù)，但對工作在計數(shù)狀態(tài)下的 T0，最大計數(shù)值為 fOSC/24，由于fOSC＝12MHz，因此：T0 的最大計數(shù)頻率為 1mHz。對于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的個數(shù)，即為頻率值。所以 T1 工作在定時狀態(tài)下，每定時 1 秒中到，就停止 T0 的計數(shù)，而從 T0 的計數(shù)單元中讀取計數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。送到數(shù)碼管顯示出來。T1 工作在定時狀態(tài)下，最大定時時間為 65ms，達(dá)不到 1 秒的定時，所以采用定時 50ms，共定時 20 次，即可完成 1 秒的定時功能。 直接測頻法頻率測量的基本原理如圖 所示。圖 直接測頻法的原理框圖圖中晶體振蕩提供了測量的時間基準(zhǔn)，經(jīng)放大整形后的測量信號進(jìn)入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，再由顯示電路顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。計數(shù)器 顯示 控制過程時間閘門晶體振蕩放大整形 第四章　系統(tǒng)設(shè)計 功能實現(xiàn) 本次采用單片機(jī)設(shè)計的數(shù)字頻率計主要實現(xiàn)以下幾個功能：（1）用 6 位數(shù)碼管顯示 HZ、KHZ、MHZ 三個頻段的待測脈沖信號的頻率值。（2）頻率測量范圍從 1HZ～1mHZ。（3）能測量正弦波，三角波，鋸齒波等多種波形信號的頻率值。 硬件部分設(shè)計頻率計由單片機(jī)AT89C52 、信號預(yù)處理電路、測量數(shù)據(jù)顯示電路所組成，其中信號預(yù)處理電路包括待測信號放大、波形變換、波形整形和分頻電路。 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)框圖 信號放大電路采用兩個NPN三極管級聯(lián)方式實現(xiàn)對待測信號的放大,降低對待測信號的幅度要求。 所示。 前一個三極管采用共集電極方式，主要是為了獲得比較寬的頻帶，并不具有實質(zhì)性的放大作用。后一個三極管采用共發(fā)射極方式，主要作用是放大非常弱的輸入脈沖信號，一般通過它的放大后，其電壓可以達(dá)到3伏以上。為了消除不必要的噪聲信號干擾，在兩級放大電路中都可以加入濾波電容，保證待測信號的穩(wěn)定。待測電路 放大電路 波形變換、整形 單片機(jī) 顯示電路 放大電路 單片機(jī) AT89C52在實際的設(shè)計中，將AT89C52的P1口設(shè)置為接收數(shù)據(jù)端口，將P3口設(shè)置為第二功能。于直接測頻率時脈沖信號的計數(shù)端； ???。將P0 口和P2口設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)端口。P0 口的各引腳接到RP1的輸入端，用于段驅(qū)動；P2口用于位驅(qū)動。單片機(jī)復(fù)位端（RST）可采用內(nèi)部軟件復(fù)位，也可采用外部手動復(fù)位，實際操作也很方便。這里采用外部手動復(fù)位，： 單片機(jī)復(fù)位電路 晶體振蕩器電路 [8] [J].自動化與儀表，1996，11(3)：2324. 測量數(shù)據(jù)顯示電路。一般而言，數(shù)據(jù)顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通和截止。它的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，顯示亮度大；缺點是使用的數(shù)碼管數(shù)量少。正是因為它的這個缺點和本設(shè)計的要求，數(shù)字頻率計的顯示電路選擇了采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)顯示，就是LED顯示器一位一位地輪流電亮（掃描）。對于每一位LED 顯示器來說，每隔一段時間點亮一次 ???。LED 顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與LED顯示器點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。通過調(diào)整LED 顯示器的導(dǎo)通電流和時間比例參數(shù)，可以實現(xiàn)較高亮度且穩(wěn)定的顯示。具體工作過程是：LED顯示器采用共陰極動態(tài)顯示形式，6位LED用兩塊四位集成的數(shù)碼管連接組成。頻率計數(shù)結(jié)果以BCD碼的形式存放在89C52的存儲單元中，通過P0 口接到74LS245 上，控制6位LED的段選碼；通過 P2口接到74AC08 上，控制6位LED的位選碼。RP1是8位總線驅(qū)動器，由芯片上的T/ 引腳（1腳）控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。當(dāng)T/ =1RR時，數(shù)據(jù)從A端傳送到B端；當(dāng)T/ =0時，數(shù)據(jù)從B 端傳送到A端。根據(jù)本設(shè)計的原理圖知，數(shù)據(jù)R是從A端傳送到B端，因此設(shè)T/ =1，即是高電平有效。另外，由于 51單片機(jī)的P0口沒有上拉電阻，在將P0口設(shè)置為輸出端時，必須考慮在段驅(qū)動的每一段位上接入上拉電阻，使LED顯示管能夠工作。我們知道，單片機(jī)的P1口掃描輸出時總有一位為高電平，如果沒有反相驅(qū)動器將這一位的高電平變成低電平，那在LED上顯示出來的將是亂碼。74AC08 是六與非門反相驅(qū)動器，正好符合我們的設(shè)計要求。由于是8位LED顯示管，所以采用兩個74AC08 來控制。 [9] 徐成，劉彥，李仁發(fā)等．一種全同步數(shù)字頻率測量方法的研究[M]．電子技術(shù)應(yīng)用，2022，07. 測量數(shù)據(jù)顯示電路 硬件電路工作過程首先討論一下定時器/計數(shù)器的工作原理。 所示。 定時器/計數(shù)器T0、T1的邏輯結(jié)構(gòu)當(dāng)控制信號 時，定時器工作在定時方式。加1計數(shù)器對脈沖f進(jìn)行計數(shù)，每來一個脈0/?TC沖計數(shù)器加1，直到計數(shù)器計滿溢出。由上圖可以看出，脈沖 是振蕩器時鐘頻率 的12分頻，f 0f即脈沖頻率 為時鐘頻率 的1/12。顯然，一個計數(shù)脈沖的周期為一個機(jī)器周期。計數(shù)器計數(shù)f0f的是機(jī)器周期脈沖的個數(shù)，從而實現(xiàn)定時?？芍?，定時器的定時時間不僅與加1計數(shù)器的初值（計數(shù)器中的起始值,即計數(shù)長度）有關(guān)，而且還與系統(tǒng)振蕩器時鐘頻率 有關(guān) ????。0f1/12振蕩器 THX TLX加 1 計數(shù)器 16位TFX 中斷1?1GATE 0/?TC//INTR0/TR1 T0/T1 當(dāng)控制信號 時，定時器工作在計數(shù)方式。加1計數(shù)器對來自輸入引腳T0和T1 的外部/?TC信號脈沖計數(shù)。 直接測頻法的工作流程 直接測頻法流程 所示。前置放大器完成信號放大、電平平移的任務(wù)，被測的交流信號被放大、平移成脈沖直流信號，再經(jīng)74HC00反相器整形成矩形脈沖。方波信號被送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入端連接1s門控信號，實際制作中連接AT89C52的11腳（）。11腳電平的高低可通過指令加以控制。AT89C52外接晶振24MHz，該晶振的頻率穩(wěn)定性很重要，因為它也是門控信號的時間基準(zhǔn)。內(nèi)置計數(shù)器可通過軟件設(shè)置對振蕩頻率的l2分頻進(jìn)行計數(shù)/定時，這里將T0置為方式1計數(shù)狀態(tài)， ，GATE=0，即D3D2D1D0=0101（如圖1表表3所示），待測1/?TC脈沖信號通過T0引腳輸入單片機(jī)進(jìn)行計數(shù)。T1置為方式1定時狀態(tài)， ，GATE=0。0/?TC即D7D6D5D4=1001（如圖1表表3所示），并將其初值置為TH1=D8H，TL1=EF ，這[10] Dawei Fan，Centeno，V ．PhasorBased Synchronized Frequency Measurement in Power Systems．Power Delivery,IEEE Transactions Oil，2022. T0 顯示74HC00INAT89C52