【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 其參數(shù)為： 輸入失調(diào)電壓 4mV； 偏置電流： 150nA 增益帶寬積： 15MHz 轉(zhuǎn)換速率： 70V/uS 耗電流： 5mA 電源： +/20V 利用 74LS14 六反相器（施密特觸發(fā)）可將三角波、正弦波等變成矩形波 。 另外利用 施密特觸發(fā) 器的 脈沖波的整形 可以 獲得較理想的矩形脈沖。 待測(cè)信號(hào) 放大電路 波形變換、整形 分頻電路 閘門控制 單片機(jī) 顯示電路 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 圖 放大整形電路 圖 LM318芯片圖 分頻電路 由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)是有限的，最大可以計(jì)到 65536，而在實(shí)際工程測(cè)量中所測(cè)得頻率很大，甚至能達(dá)到上百兆赫茲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單片機(jī)所測(cè)量范圍，采用分頻電路，可以將待測(cè)信號(hào)成倍的縮放，然后進(jìn)行測(cè)量。 分頻器電路采用計(jì)數(shù)器構(gòu)成分頻電路。 74LS90 計(jì)數(shù)器是一種中規(guī)模二一五進(jìn)制計(jì)數(shù)器 。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 表 74LS90功能表 復(fù)位輸入 輸出 R1 R2 S1 S2 QD QC QB QA H H L H H L H H X L L L L L L L L L L L L L L L L H L L H 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) A． 將輸出 QA與輸入 B相接，構(gòu)成 8421BCD 碼計(jì)數(shù)器； B． 將輸出 QD與輸入 A相接，構(gòu)成 5421BCD 碼計(jì)數(shù)器； C． 表中 H 為高電平、 L為低電平、 為不定狀態(tài)。 74LS90 邏輯電路圖如 表 所示，它由四個(gè)主從 JK觸發(fā)器和一些附加門電路組成，整個(gè)電路可分兩部分，其中 FA觸發(fā)器構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器； FD、 FC、 FB構(gòu)成異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在 74LS90 計(jì)數(shù)器電路中，設(shè)有專用置 “0” 端 R R2和置位（置“9” ）端 S S2。 74LS90 具有如下的五種基本工作方式： （ 1）五分頻：即由 FD、 FC、和 FB組成的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作方式。 （ 2）十分頻（ 8421 碼）：將 QA與 CK2聯(lián)接，可構(gòu)成 8421 碼十分頻電路。 （ 3）六分頻：在十分頻（ 8421 碼）的基礎(chǔ)上，將 QB端接 R1， QC端接 R2。 其計(jì)數(shù)順序?yàn)?000～ 101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖作用后，出現(xiàn)狀態(tài) QCQBQA=110，利用 QBQC=11 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 反饋到 R1和 R2的方式使電路置 “0” 。 （ 4） 九分頻： QA→R QD→R 2，構(gòu)成原理同六分頻。 （ 5）十分頻（ 5421 碼）：將五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端 QD接二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端 CK1，即可構(gòu)成 5421 碼十分頻工作方式。 此外，據(jù)功能表可知，構(gòu)成上述五種工作方式時(shí)， S S2端最少應(yīng)有一端接地；構(gòu)成五分頻和十分頻時(shí)， R R2端亦必須有一端接地。 圖 74LS90引腳圖 AT89C51 簡(jiǎn)介 單片機(jī) (SingleChipMicroputer),又稱 單 片微控器，是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 (如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理 )的微處理器 (CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、輸入 /輸出電路 (I/O)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通訊口， 可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路集成到一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它們之間相互連接的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，在硬件 .指令系統(tǒng)及 I/O 能力等方面都有獨(dú)到之處，具有較強(qiáng)而有效的控制功能。其 結(jié)構(gòu)圖如下 所示。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 R O M R A MC P UI / O 接 口定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器時(shí) 鐘 圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片 ,但無論從組成還是從其邏輯功能上看，都具有微機(jī)系統(tǒng)的含義。另一方面，單片機(jī)畢竟是一個(gè)芯片，只有外加所需的輸入輸出設(shè)備，才能構(gòu)成實(shí) 用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。 單片機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，它涉及智能儀器儀表、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信以及醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。它以無與倫比的高性能、低價(jià)位贏得了廣大電子開發(fā)者的喜愛。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。 其 主要特性： ?與 MCS51 兼容 ?4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 ?壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ?數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ?全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ?三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ?128 8位內(nèi)部 RAM ?32 可編程 I/O 線 ?兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ?5個(gè)中斷源 ?可編程串行通道 ?低功耗的閑置和掉電模式 ?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P0口的管腳 第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 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。 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。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接 收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將 跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /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。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。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低 電平要求的寬度 。 顯示電路 本次設(shè)計(jì)最后采用 1602LCD 作為顯示電路。 采用 LCD1602 因其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低 電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和 RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 RW 為高 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 圖 LCD1602引腳圖 表 LCD1602的主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量： 16*2 個(gè)字符 芯片工作電壓： ～ 工作電流： () 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： *(WXH)mm 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件編程部分是設(shè)計(jì)的電路能否成功的關(guān)鍵。因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有編程和自動(dòng)運(yùn)算的功能，所以產(chǎn)品中有很多的功能都是通過軟件的形式實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)字頻率計(jì)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)模塊、 信號(hào)周期測(cè)量模和 LCD顯示模塊。 初始化模塊 主要是對(duì)進(jìn)行初始 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 和中斷源的初始化。 定時(shí)器中斷服務(wù)模塊 是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 T0 設(shè)置為定時(shí)器方式 1， T1 設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式 1；當(dāng)待測(cè)信號(hào)到來，用單片機(jī)外部?jī)蓚€(gè)終端 INT0 和 INT1 來開始對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0計(jì)時(shí)和 T1計(jì)數(shù)。 本次設(shè)計(jì)單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，接 12MHz 的晶振， 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為 ，達(dá)不到 1 秒的定時(shí)，所以采用定時(shí) 50ms，共定時(shí) 20 次，即可完成 1秒的定時(shí)功能。對(duì)于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，即為頻率值。所以 T1 工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí) 1 秒中到，就停止 T1 的計(jì)數(shù)，而從 T1 的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。送到 LCD 顯示出來。 LCD 顯示模塊包括 LCD 初始化和浮點(diǎn)數(shù)到 ASCII 碼轉(zhuǎn)換模塊。 LCD 初始化主要進(jìn)行顯示器顯示模式設(shè) 置和顯