【導(dǎo)讀】頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。頻率計(jì)主要是由信號(hào)輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。AT89S52單片機(jī)是頻率計(jì)的控制核心，來(lái)完成?？梢詫?shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換流程。以AT89S52單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的門控。其待測(cè)頻率值使用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示，并可以自動(dòng)切換量。程，單位分別由紅、黃、綠3個(gè)LED指示。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 1A BE x t T r i g++__+_4D31 N 4 1 4 851 圖 25 整形電路仿真 圖 26 整形電路輸出波形仿真 搭建整形電路模塊，測(cè)試電路 基本 正確，使用 數(shù)字 示波器測(cè)得輸入輸出波形如圖 27 所示。 25 圖 27 整形電路實(shí)際輸出波形 分頻 模塊調(diào)試 為了達(dá)到 10Hz2MHz 的頻率范 圍，使用外部分頻， 搭建 分頻 電路，測(cè)試電路 基本 正確 ，選擇函數(shù)發(fā)生器輸入 2MHz 以下 不同 頻率 的 的方波 信號(hào)，同時(shí)使用數(shù)字示波器測(cè)的輸出波形，經(jīng)觀察 分頻電路可以把 2MHz 以下 不同 頻率的 方波波形進(jìn)行十分頻 ， 示波器測(cè)得輸入輸出波形如圖 28 所示。 圖 28 分頻電路實(shí)際輸出波形 軟件調(diào)試 Pouteus 軟件 調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行 Keil 和 Proteus 系統(tǒng)仿真，不斷調(diào)試程序，直到符合功能要求。Proteus 總體仿真圖 29 所示。 26 圖 29 頻率計(jì)整體仿真圖 功能調(diào)試 當(dāng)測(cè)量頻率值小 于 1KHz 以下時(shí)，數(shù)碼管顯示 頻率 值，并紅色 LED 燈亮，作為 Hz檔單位指示。例如輸入信號(hào) 123Hz，仿真顯示如圖 30所示。 圖 30 HZ 檔頻率仿真 當(dāng)測(cè)量頻率值 大于且等于 1KHz 并 小于 1MHz時(shí)，數(shù)碼管顯示 頻率 值，并黃 色 LED 燈亮，作為 KHz檔單位指示。例如輸入信號(hào) 456KHz，仿真顯示如圖 31 所示。 圖 31 KHZ 檔頻率仿真 27 當(dāng)測(cè)量頻率值大于 1MHz 時(shí)，數(shù)碼管顯示 頻率 值，并綠 色 LED 燈亮，作為 MHz檔單位指示。例如輸入信號(hào) ，仿真顯示如圖 32 所示。 圖 32 MHZ 檔頻率仿真 經(jīng)上述測(cè) 試，基本功能都以實(shí)現(xiàn)，可以測(cè)出波形頻率值，并可以自動(dòng)切換量程單位，符合要求。 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng) 軟件 調(diào)試 經(jīng)軟件的調(diào)試 — 修改 — 再調(diào)試，如此反復(fù)，排除各種故障最終基本完成了設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器／計(jì)數(shù)器構(gòu)成基本測(cè)量電路，外加 整形和 分頻電路，由系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可以測(cè)出 1HZ5MHZ 的量程范圍，可以實(shí)現(xiàn)量程檔的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使用的動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，但顯示數(shù)值準(zhǔn)確，穩(wěn)定時(shí)顯示不閃爍 。 軟件 仿真 測(cè)量數(shù)據(jù)如下表 68所示。 表 6： HZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值 （ Hz） 10 50 300 450 800 888 999 測(cè)量值（ Hz） 10 50 300 450 800 888 1000 表 7： KHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值 （ KHz） 15000 55000 125000 225000 425000 825000 925000 測(cè)量值（ KHz） 15 55 125 225 425 825 925 表 8： MHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)信（ MHz） 測(cè)量值（ MHz） 系統(tǒng) 軟硬件 調(diào)試 軟件系統(tǒng)測(cè)試只能測(cè)試方波信號(hào)，外加硬件整形電路，可以測(cè)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(jì)，實(shí)物圖如圖 33 所示。經(jīng)過(guò)不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件，最終符合設(shè)計(jì)功能要求。 28 圖 33 頻率計(jì)實(shí)物圖 為了衡量這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)的工作情況和測(cè)量精度，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。用這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行了測(cè)量， 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種波形，由實(shí)物頻率計(jì)測(cè)得頻率，記錄數(shù)據(jù)。 實(shí)際測(cè)得頻率范圍沒(méi)有仿真結(jié)果那 么高，只能稍微超過(guò) 2MHz。 實(shí)際記錄數(shù)據(jù)如下表911所示。 表 9： HZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值（ Hz） 測(cè)量值（ Hz） 10 29 269 325 491 678 979 表 10： KHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測(cè)值（ KHz） 測(cè)量值（ KHz） 表 11： MHZ 檔的數(shù)據(jù) 記錄表 待測(cè)信（ MHz） 測(cè)量值（ MHz） 測(cè)不出 誤差分析 從記錄的數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)軟件仿真誤差很小，在 10Hz2MHz 范圍內(nèi)測(cè)量出來(lái)的頻率基本上就是輸入信號(hào)的頻率，在超出這個(gè)范圍后，才出現(xiàn)很小的誤差。但是在硬件調(diào)試中，可能是由于 標(biāo)準(zhǔn)元器件本身誤差，如隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其值相比出廠時(shí)產(chǎn)生誤差； 造成測(cè)量結(jié)果沒(méi)有軟件仿真精確 。同時(shí)手工焊接單片 機(jī)最小系統(tǒng)、分頻整形電路等也會(huì)帶來(lái)一定的干擾，造成信號(hào)的失真，從而導(dǎo)致測(cè)量精度下降， 測(cè)量范圍有所縮小， 但是可以看出，誤差在允許范圍內(nèi)，所設(shè)計(jì)的電路基本符合要求。 23 第 六 章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)， 我受益匪淺 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次綜合性的實(shí)踐，它將各種知識(shí)結(jié)合到一起綜合運(yùn)用到實(shí)踐上來(lái)擴(kuò)展、彌補(bǔ)、串聯(lián)所學(xué)的知識(shí)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多收獲。首先，了解了單片機(jī)的基本知識(shí)和在控制領(lǐng)域的作用和地位。其次 掌握了 C語(yǔ)言的編寫程序，學(xué)會(huì)了使用 PROTUTES 和 KEIL 的仿真來(lái)實(shí)現(xiàn) ，同時(shí)掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用 文獻(xiàn)資料，如何根據(jù)實(shí)際需要有選擇的閱讀書籍和正確確定 系統(tǒng) 所要使用的元器件的類型。再次，在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志 。 面對(duì)存在的困難首先分析問(wèn)題根據(jù)目的要求確定可實(shí)現(xiàn)的部分，定出那不準(zhǔn)的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神。總之，我明白了理論和實(shí)踐之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動(dòng)手才能將所學(xué)的知識(shí)真正運(yùn)用到 實(shí)踐 上來(lái)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機(jī)軟件編程方面讓我感觸頗深。我個(gè)人認(rèn)為軟件設(shè)計(jì)是個(gè)即靈活又細(xì) 膩的工作，它要求耐心和細(xì)心去不斷完善，同時(shí)還需要有良好的邏輯思維能力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) ，我分析問(wèn)題和 解決問(wèn)題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 24 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 鄒大挺 ．頻率計(jì)的設(shè)計(jì) [J]. 《電子產(chǎn)品世界》 出版社 . 2020. 第 193 期 . 47. ［ 2］ 雷玉堂．光電檢測(cè)技術(shù) [M]. 中國(guó)計(jì)量出版社 . 1995. ［ 3］ 季建華 . 智能 儀表原理 [M]. 山東教育出版社 . 2020. ［ 4］ 王永生 . 電子測(cè)量學(xué) [M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社 . 2020. ［ 5］李華．單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M]. 航空航天大學(xué)出版社 . 2020. ［ 6］張鵬．王雪梅 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例教程 [M]. 海軍出版社 . 2020. ［ 7］赫建國(guó)等 . 單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [M]. 清華大學(xué)出版社 . 2020. ［ 8］康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） [M]. 高等教育出版社 . 1998． ［ 9］ 英文參考手冊(cè) [Z] ［ 10］謝自美．電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) [M]. 華中科技大學(xué)出版社 . 2020. ［ 11］ 英文參考手冊(cè) [Z]. ［ 12］ 英文參考手冊(cè) [Z]. ［ 13］ 英文參考手冊(cè) [Z]. ［ 14］康 華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） [M]. 高等教育出版社 . 1998. ［ 15］賴麒文 . 8051 單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件設(shè)計(jì)的藝術(shù) [M]. 科學(xué)出版社 . 2020. ［ 16］徐波 . 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