【正文】 0xB0。} 定時器中斷服務(wù)模塊子程序在頻率測量過程中，我們使用單片機的定式計數(shù)器來實現(xiàn)頻率的測量。當(dāng)計數(shù)器0工作一段時間后，我們要讀取計數(shù)值進(jìn)行頻率計算時，首先要關(guān)閉定時器1來切斷外部信號，然后讀取計數(shù)器中的數(shù)值來進(jìn)行計算。其相應(yīng)功能代碼即定時器T1中斷服務(wù)子程序為：void TIMER1_ISR (void) interrupt 3 using 1{ EA=0。 //關(guān)總中斷TR0=0。 //關(guān)定時器0TR1=0。 //關(guān)定時器1flag=!flag。TH1=0x3c。 TL1=0xB0。 frequence=(TH0*0x100+TL0)/200。if(flag)P3=P3|15。elseP3=P3amp。(~(15))。TH0=0x00。 TL0=0x00。TR1=1。 // 開定時器1TR0=1。 // 開定時器0EA=1。 // 開總中斷}6 系統(tǒng)的模擬及仿真本次基于單片機的頻率計設(shè)計是通過Proteus ISIS軟件來進(jìn)行模擬和仿真的。Proteus是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路(如LCD、RAM、鍵盤、馬達(dá)、LED、AD/DA等)。 Proteus ISIS簡介 Proteus ISIS的概況簡介及特點Proteus ISIS 是英國Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。該軟件的特點是：① 實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。② 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③ 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2 等軟件。④ 具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 Proteus ISIS的運行概況1) proteus的工作過程運行proteus 的ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view 菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命令)命令，在pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source 菜單的Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項目；在source 菜單的Add/removesource files 命令下，加入單片機硬件電路的對應(yīng)程序；通過debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運行情況。2) Proteus軟件所提供的各種資源Proteus 軟件所提供了30 多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。對于一個仿真軟件或?qū)嶒炇?，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實驗室是否合格的一個關(guān)鍵因素。在Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug 菜單下的execute 菜單項或F12 快捷鍵啟動執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation 菜單項或pause 鍵暫停系統(tǒng)的運行；或用debug 菜單下的stop animation菜單項或shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug 菜單下的start/restart debugging 菜單項命令，此時可以選擇stepover、step into和step out命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵FF11 和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start / restart debuging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。 用Proteus 軟件虛擬單片機實驗的優(yōu)點采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，其實驗實習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、可自行實驗、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等。當(dāng)然其存在的缺點也是有的。其有點有以下幾點：① 內(nèi)容全面② 硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯③ 學(xué)可自行實驗，鍛煉解決實際工程問題的能力④ 實驗過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題⑤ 與工程實踐最為接近，可以了解實際問題的解決過程⑥ 大量的范例，可供參考處理⑦ 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉Proteus不僅可以作為學(xué)校單片機(電子等)實驗的模擬仿真，也可以作為個人工作室的仿真實驗。作為電子技術(shù)或控制類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和工程技術(shù)人員，在學(xué)習(xí)了該軟件后，可以充分地利用它所提供的資源，幫助自己提高工程應(yīng)用能力。 系統(tǒng)的模擬與仿真過程1) 進(jìn)入Proteus ISIS雙擊桌面上的ISIS 6 Professional 圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus 6 Professional” →“ISIS 6 Professional”，出現(xiàn)如圖61所示屏幕，表明進(jìn)入Proteus ISIS 集成環(huán)境。圖 61 運行Proteus ISIS的開始界面2) 工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖62所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖62 Proteus ISIS的工作界面3) 在Proteus中進(jìn)行仿真圖的設(shè)計和運行如圖63，首先單擊工作界面右邊的對象選擇按鈕“P”，在彈出的窗口中通過關(guān)鍵字“Keywords”選擇仿真圖所需要的的器件將其添加到對象選擇窗口中。圖63 在器件選擇窗口中選擇所需要的元器件然后，選擇對象選擇窗口中已經(jīng)添加的元器件，將其放到圖形編輯窗口中，并進(jìn)行單片機仿真圖的設(shè)計。如圖64和65所示，仿真圖的核心器件有：AT89S52單片機、74LS00、74LS7LM016L(LCD) 。圖64 在圖形編輯窗口中添加元件圖65 系統(tǒng)仿真圖其次，在仿真圖中雙擊單片機芯片，在彈出的如圖66的窗口“Edit Component”中為“Prograom File”選擇二進(jìn)制文件“”，該文件為軟件設(shè)計中由Keil C編譯程序所生成的二進(jìn)制文件。圖66 為單片機加載二進(jìn)制代碼最后，在單片機的屬性窗口中為其添加系統(tǒng)時鐘頻率為3MHZ,則對應(yīng)的機器周期為250ms。并為信號發(fā)生器選擇適當(dāng)?shù)念l率為4KHZ，并點擊左下角的“Play”按鈕進(jìn)行頻率計的軟件模擬與仿真。其仿真結(jié)果為圖67所示：圖67 頻率計的仿真結(jié)果 頻率計系統(tǒng)仿真分析在頻率計的軟件仿真中為了觀察頻率計的工作狀況和測試系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在頻率計的仿真圖中添加一個示波器來觀察幾個重要節(jié)點的波形狀況。其頻率計的仿真測試如圖68所示。圖68 頻率計仿真測試圖示波器有四個通道，從上至下依次為通道A、B、C、D。A通道測試系統(tǒng)所測試的頻率信號，D通道測試單片機對外圍電路的同步信號，C通道測試經(jīng)過外圍電路同步后的測頻信號。我們設(shè)置頻率信號為10KHZ，選擇單片機系統(tǒng)時鐘信號頻率為3MHZ，運行后所得到的測頻結(jié)果如圖69所示。圖69 頻率計測頻結(jié)果所測試節(jié)點的信號的波形圖如圖610和圖611所示。圖610 所測節(jié)點信號的波形圖(1)圖611所測節(jié)點信號的波形圖(2)由波形圖中可以看出，當(dāng)定時器1給出一個信號后，頻率信號和定時器信號通過外圍同步電路將選通信號送入單片機的定時計數(shù)器中進(jìn)行計數(shù)，從而測出所給的頻率值。由于所用到的示波器是由軟件模擬的，所得到的波形可能和實際波形有很大的誤差，這是由于其軟件本身缺陷造成的。圖611 系統(tǒng)仿真圖元件清單在整個系統(tǒng)的仿真中所用到元件清單如圖612所示，在頻率計仿真圖中主要用到了五種元件。：U1為單片機AT89S52，U2為3個與非門74LS00，U3為一個鎖存器74LS74。還有一個16引腳值為LM016L的液晶顯示器LCD用于顯示頻率值，一個阻值為10K的上拉電阻。其中U2和U3組成仿真圖的控制電路，來實現(xiàn)頻率信號與單片機測頻信號的同步。結(jié)束語在現(xiàn)代電子技術(shù)中頻率計作為測量儀器的一種，常稱為電子計數(shù)器，它的基本功能是測量信號的頻率和周期頻率計的應(yīng)用范圍很廣,它不僅應(yīng)用于一般的簡單儀器測量,而且還廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、高精度儀器測量、工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片機的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子側(cè)量儀器在原理、功能、精度及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，形成一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代側(cè)量儀器。頻率計廣泛采用了高速集成電路和大規(guī)模集成電路，使儀器在小型化、耗電、可靠性等方面都發(fā)生了重大的變化。單片機是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強、體積小、可靠性高、價格低廉等特點，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化程度。目前,市場上有各種多功能、高精度、高頻率的數(shù)字頻率計,但價格不菲。為適應(yīng)實際工作的需要,本次設(shè)計給出了一種較小規(guī)模和單片機(AT89S52)相結(jié)合的頻率計的設(shè)計方案,不但切實可行,而且體積小、保密性強、設(shè)計簡單、成本低、精度高、可測頻帶寬，大大降低了設(shè)計成本和實現(xiàn)復(fù)雜度。歸納起來，在整個論文的設(shè)計中，首先介紹了頻率計的產(chǎn)生背景以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對其優(yōu)缺點提出了進(jìn)行基于單片機的頻率計設(shè)計的目的及意義。然后介紹了AT89S52單片機的功能及特點，并針對其特性給出了頻率計的設(shè)計原理、思路及方法。最后具介紹了進(jìn)行系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計以及系統(tǒng)模擬與仿真的具體實現(xiàn)過程。通過系統(tǒng)實現(xiàn)和論文設(shè)計的過程，是我對基于單片機的頻率計的原理及應(yīng)用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，并且熟練掌握了進(jìn)行計算機硬件系統(tǒng)設(shè)計的一般原理及方法。通過幾個月的努力，即將完成論文，當(dāng)然由于本人精力和時間有限，本論文中或多或少會存在一些缺點，所設(shè)計的軟件難免存在一些不足，還懇請各位老師和同學(xué)給與批評和指正。致 謝光陰似箭、日月如梭，四年的本科學(xué)習(xí)很快就要過去了，在論文即將完成之際，我衷心的感謝所有指導(dǎo)、關(guān)心和幫助我的老師、同學(xué)和朋友。首先感謝我的導(dǎo)師張坤鰲教授！本文的研究工作是在付老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。在課題的研究和論文的寫作過程中，張坤鰲老師給了我很多耐心的指導(dǎo)和啟發(fā)。張老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敬業(yè)的精神和平易近人的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，在付老師的教導(dǎo)下，我在學(xué)習(xí)生活方面都得到了很多的進(jìn)步！他既是良師又是益友，不僅讓我學(xué)到了專業(yè)知識，還讓我學(xué)到了很多做人的道理，會不斷激勵著我奮發(fā)學(xué)習(xí)、努力進(jìn)步。這些都將使我的一生受益匪淺！老師的諄諄教誨將令我終身難忘。在此，請允許我表示我深深的敬意和衷心的感謝。于此同時，我還要感謝計算機學(xué)院的各位老師給我們提供了一次鍛煉和學(xué)習(xí)的機會，感謝我的同學(xué)和室友，他們在我的學(xué)習(xí)和生活中給了我很大的幫助。最后，我要感謝所有在我論文完成過程中給予了幫助和關(guān)心的朋友。參考文獻(xiàn)[1] 趙全利,[M].機械工業(yè)出版社,2007,7.[2] 徐惠民,安德寧,[M].北京郵電大學(xué)出版社,2007,8.[3] 孫育才,王榮興,[M].清華大學(xué)出版社,2005,1.[4] 、實踐與應(yīng)用設(shè)計——基于C8051F系列[M].北京航空航天大學(xué)出版社,..[5] 侯媛彬,袁益民,霍漢平,王勇,[M].科學(xué)出版社,.[6] [M].西安電子科技大學(xué)出版社,2001.[7] 魏立峰,[M].北京大學(xué)出版社,2006.[8] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,1999.[9] [M].高等教育出版社,1998,11.[10] 徐瑋,[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2008,5.[11] 吳金戎,[M].清華大學(xué)出版社,2003.[12] [M].高等教育出版社,2004,2.[13] 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