【導(dǎo)讀】頻率測量是電子學(xué)測量中最為基本的測量之一。頻率計主要是由信號輸入和放大電路、單片機模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。AT89S52單片機是頻率計的控制核心，來完成。可以實現(xiàn)量程自動切換流程。以AT89S52單片機為核心，通過單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器的門控。其待測頻率值使用四位共陽極數(shù)碼管顯示，并可以自動切換量。程，單位分別由紅、黃、綠3個LED指示。本次采用單片機技術(shù)設(shè)計一種數(shù)字顯示的頻率計，具有測量準確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點。

　　

【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，測試電路 基本 正確，使用 數(shù)字 示波器測得輸入輸出波形如圖 27 所示。 25 圖 27 整形電路實際輸出波形 分頻 模塊調(diào)試 為了達到 10Hz2MHz 的頻率范 圍，使用外部分頻， 搭建 分頻 電路，測試電路 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，同時使用數(shù)字示波器測的輸出波形，經(jīng)觀察 分頻電路可以把 2MHz 以下 不同 頻率的 方波波形進行十分頻 ， 示波器測得輸入輸出波形如圖 28 所示。 圖 28 分頻電路實際輸出波形 軟件調(diào)試 Pouteus 軟件 調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，進行 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 頻率計整體仿真圖 功能調(diào)試 當(dāng)測量頻率值小 于 1KHz 以下時，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 123Hz，仿真顯示如圖 30所示。 圖 30 HZ 檔頻率仿真 當(dāng)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，并黃 色 LED 燈亮，作為 KHz檔單位指示。例如輸入信號 456KHz，仿真顯示如圖 31 所示。 圖 31 KHZ 檔頻率仿真 27 當(dāng)測量頻率值大于 1MHz 時，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 ，仿真顯示如圖 32 所示。 圖 32 MHZ 檔頻率仿真 經(jīng)上述測 試，基本功能都以實現(xiàn)，可以測出波形頻率值，并可以自動切換量程單位，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)計所要求的任務(wù)。由單片機內(nèi)部定時器／計數(shù)器構(gòu)成基本測量電路，外加 整形和 分頻電路，由系統(tǒng)軟件設(shè)計可以測出 1HZ5MHZ 的量程范圍，可以實現(xiàn)量程檔的自動轉(zhuǎn)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 。 軟件 仿真 測量數(shù)據(jù)如下表 68所示。 表 6： HZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值 （ Hz） 10 50 300 450 800 888 999 測量值（ Hz） 10 50 300 450 800 888 1000 表 7： KHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值 （ KHz） 15000 55000 125000 225000 425000 825000 925000 測量值（ KHz） 15 55 125 225 425 825 925 表 8： MHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測信（ MHz） 測量值（ MHz） 系統(tǒng) 軟硬件 調(diào)試 軟件系統(tǒng)測試只能測試方波信號，外加硬件整形電路，可以測試正弦波、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，實物圖如圖 33 所示。經(jīng)過不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件，最終符合設(shè)計功能要求。 28 圖 33 頻率計實物圖 為了衡量這次設(shè)計的頻率計的工作情況和測量精度，我們對系統(tǒng)進行了調(diào)試。用這次設(shè)計的頻率計對信號進行了測量， 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種波形，由實物頻率計測得頻率，記錄數(shù)據(jù)。 實際測得頻率范圍沒有仿真結(jié)果那 么高，只能稍微超過 2MHz。 實際記錄數(shù)據(jù)如下表911所示。 表 9： HZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ Hz） 測量值（ Hz） 10 29 269 325 491 678 979 表 10： KHZ 檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ KHz） 測量值（ KHz） 表 11： MHZ 檔的數(shù)據(jù) 記錄表 待測信（ MHz） 測量值（ MHz） 測不出 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)測量出來的頻率基本上就是輸入信號的頻率，在超出這個范圍后，才出現(xiàn)很小的誤差。但是在硬件調(diào)試中，可能是由于 標準元器件本身誤差，如隨著時間的延長，其值相比出廠時產(chǎn)生誤差； 造成測量結(jié)果沒有軟件仿真精確 。同時手工焊接單片 機最小系統(tǒng)、分頻整形電路等也會帶來一定的干擾，造成信號的失真，從而導(dǎo)致測量精度下降， 測量范圍有所縮小， 但是可以看出，誤差在允許范圍內(nèi)，所設(shè)計的電路基本符合要求。 23 第 六 章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，通過這次設(shè)計， 我受益匪淺 。 畢業(yè)設(shè)計是一次綜合性的實踐，它將各種知識結(jié)合到一起綜合運用到實踐上來擴展、彌補、串聯(lián)所學(xué)的知識。通過本次畢業(yè)設(shè)計我得到了很多收獲。首先，了解了單片機的基本知識和在控制領(lǐng)域的作用和地位。其次 掌握了 C語言的編寫程序，學(xué)會了使用 PROTUTES 和 KEIL 的仿真來實現(xiàn) ，同時掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用 文獻資料，如何根據(jù)實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 。 面對存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實現(xiàn)的部分，定出那不準的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神?？傊颐靼琢死碚摵蛯嵺`之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動手才能將所學(xué)的知識真正運用到 實踐 上來。在畢業(yè)設(shè)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。我個人認為軟件設(shè)計是個即靈活又細 膩的工作，它要求耐心和細心去不斷完善，同時還需要有良好的邏輯思維能力。通過這次畢業(yè)設(shè)計 ，我分析問題和 解決問題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識，加深了對理論知識的理解，更重要的是鍛煉自己的獨立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。 24 參考文獻 ［ 1］ 鄒大挺 ．頻率計的設(shè)計 [J]. 《電子產(chǎn)品世界》 出版社 . 2020. 第 193 期 . 47. ［ 2］ 雷玉堂．光電檢測技術(shù) [M]. 中國計量出版社 . 1995. ［ 3］ 季建華 . 智能 儀表原理 [M]. 山東教育出版社 . 2020. ［ 4］ 王永生 . 電子測量學(xué) [M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社 . 2020. ［ 5］李華．單片機實用接口技術(shù) [M]. 航空航天大學(xué)出版社 . 2020. ［ 6］張鵬．王雪梅 . 單片機原理與應(yīng)用實例教程 [M]. 海軍出版社 . 2020. ［ 7］赫建國等 . 單片機在電子電路設(shè)計中的應(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 [Z] ［ 10］謝自美．電子線路設(shè)計與實驗 [M]. 華中科技大學(xué)出版社 . 2020. ［ 11］ 英文參考手冊 [Z]. ［ 12］ 英文參考手冊 [Z]. ［ 13］ 英文參考手冊 [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 C 語言軟件設(shè)計的藝術(shù) [M]. 科學(xué)出版社 . 2020. ［ 16］徐波 . 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