【正文】 若要提高測(cè)量頻率測(cè)量的范圍 ， 可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 多次 分頻 ， 根據(jù)前面的分析 ,該系統(tǒng)測(cè) 量的相對(duì)誤差與被測(cè)信號(hào)的頻率無(wú)關(guān) 。 由于設(shè)計(jì)所測(cè)量信號(hào)最高頻率為 1MHz，單片機(jī)無(wú)法直接測(cè)量，所以要經(jīng)過(guò)分頻器分頻后才能通過(guò)單片機(jī)測(cè)量 。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱 A/D 轉(zhuǎn)換器。但實(shí)際上由于相位檢測(cè)器的過(guò)零檢測(cè)及門控電路的觸發(fā)都會(huì)產(chǎn)生誤差，實(shí)際測(cè)量的頻率準(zhǔn)確度會(huì)比理論值低，而且這種測(cè)量也是靠犧牲測(cè)量時(shí)間來(lái)提高測(cè)量準(zhǔn)確度，所以不宜快速測(cè)量。與前面的多周期內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 28 測(cè)量一樣， 0xT M NTT??，0x Mf Nf?，00xx M M N Nf f f f? ? ? ? ???。當(dāng)兩路信號(hào)在某點(diǎn)相位相同，經(jīng)過(guò)若干周期后它們?cè)谕幌辔稽c(diǎn)相位又相同 ， 那么這段時(shí)間兩路信號(hào)一定都經(jīng)過(guò)整數(shù)個(gè)周期 (但周期數(shù)不一定相同 )，用 其作為同步門控時(shí)間控制兩個(gè)主門的開(kāi)啟，兩個(gè)計(jì)數(shù)器都不會(huì)產(chǎn)生177。由此可見(jiàn)，這種多周期同步測(cè)頻法較簡(jiǎn)單的測(cè)頻測(cè)周法能明顯提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，而且測(cè)量誤差與被測(cè)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，可以省去計(jì)算中界頻率和選擇測(cè)量模式；但由于 NN? 的存在，而且 NN? 也遠(yuǎn)大于 ff? （目前雙 恒溫晶振的頻穩(wěn)度可達(dá) 1110? ~ 1210? 數(shù)量級(jí) )，所以這種測(cè)量模式對(duì)于要求 710? 以上的高準(zhǔn)確度測(cè)量仍不能滿足需要，這種測(cè)量只能稱作準(zhǔn)同步測(cè)量。所以稱內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 27 這種測(cè)量誤差與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)的測(cè)量方法為同步測(cè)量。當(dāng)時(shí)間控制器預(yù)置時(shí)間了，結(jié)束時(shí)，同步門不會(huì)立即關(guān)閉，而是等到被測(cè)信號(hào)下一個(gè) 上升沿到來(lái)時(shí)才關(guān)閉。測(cè)量原理如圖 ： 圖 測(cè)量原理圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 26 被測(cè)信號(hào)xf和標(biāo)準(zhǔn)晶振信號(hào)0f分別作為計(jì)數(shù)器 A和 B的計(jì)數(shù)脈沖，同 步門信號(hào)作為主門 A和 B的門控信號(hào)，而同步門信號(hào)由被測(cè)信號(hào)xf和時(shí)間控制器共同控制。由于被測(cè)信號(hào)控制門控信號(hào)的開(kāi)啟，所以稱為同步測(cè)量。 6. 分頻測(cè)頻法 分頻測(cè)頻法是為了提高測(cè)周期法高頻測(cè)量時(shí)的精度形成的。 4. 平均周期測(cè)頻法 平均周期測(cè)頻法 是在閘門時(shí)間 Tc內(nèi) ， 同時(shí)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別記錄待測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)Mx 和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù) Mo， 若標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為 Fo， 則待測(cè)信號(hào)頻率為 : Fx = FoMx/Mo，M/T 法在測(cè)高頻時(shí)精度較高 ； 但在測(cè)低頻時(shí)精度較低。 3． 倍頻 法 倍頻測(cè)頻法是為了克服測(cè)頻法在低頻測(cè)量時(shí)精度不高的缺陷發(fā)展起來(lái) 的， 通過(guò) A 倍頻 , 把待測(cè)頻率放大 A倍。 1/ 0T 越小 , 測(cè)量誤差 越小 ； 當(dāng)被測(cè)信號(hào)周期不變 , 選用的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)越大 , 同樣計(jì)數(shù)值 0N 越大 , 量化誤差177。 2． 測(cè)周法 測(cè)周法是在待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期 xT 內(nèi) , 記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)變化次數(shù) 0N 。 1/0N決定 。 目前測(cè) 量 頻 率 方法可以有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法 ： 1． 測(cè)頻法 測(cè)頻法是記錄在單位時(shí)間 0T 內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù) N,待測(cè)頻率 ： , 其中 0T 又稱為閘門時(shí)間。 輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)三運(yùn)放放大后，由 施密特 對(duì)其波形整形， 被測(cè)信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的 TTL電平 不能被單片機(jī)測(cè)量 ，所以要用到電壓比較器對(duì)信號(hào)整形。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制 。（說(shuō)明：1 為高電平、 0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 若 MCU 的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－ D7 接口傳送數(shù)據(jù)。 另外， LCD1602 還能顯示線段、字符、漢字等。 因此，液晶顯示器畫 面品 質(zhì)高且不會(huì)閃爍。另外 LED 引腳比較多，而且在連接線 路前，要對(duì)引腳進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)其對(duì)應(yīng)的引腳端，以免在連接時(shí)出現(xiàn)共陰極或是共陽(yáng)極的交叉錯(cuò)誤，連接線路也比較繁瑣，容易出錯(cuò)。且具有 80 個(gè)字節(jié)的 RAM。 分頻器 4040 管腳圖 如圖 所示： 圖 分頻器 4040管腳圖 其引出端符號(hào)如圖表 所示： 表 引出端符號(hào) 引腳 引腳說(shuō)明 /CP 時(shí)鐘輸入端 CR 清除端 0Q~11Q 計(jì)數(shù)器脈沖輸出端 VDD 正電源 Vss 地 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 17 功能表如圖表 所示 : 表 功能表 輸入 輸出狀態(tài) /CP CR ↑ L 保持 ↓ L 計(jì)數(shù) H 所有輸出均為 L 在設(shè)計(jì)分頻計(jì)數(shù)的時(shí)候，要注意到0Q~11Q的輸入信號(hào)的波形變換過(guò)程，由二進(jìn)制遞加數(shù)可知高位是11Q，低位是0Q，而且通過(guò)對(duì)波形的理解，可以很直觀的看出來(lái)，如圖 所示： 圖 引腳波形圖 液晶顯示模塊 LCD1602 該顯示模塊由字符型液晶顯示屏（ LCD），控制驅(qū)動(dòng)主電路 HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路HD44100，少量阻、容元件，結(jié)構(gòu)件等裝配在 PCB板上而成。 幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出 ，如圖 所示 圖 脈沖鑒幅 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 16 12 位 二進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器 4040 4040 是 12 位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器 /分頻器 ， 該分頻計(jì)數(shù)器在實(shí)際當(dāng)中的運(yùn)用有以下幾點(diǎn)： 分頻電路 、 時(shí)間延遲電路 和 控制柜 。 2． 在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí) ， 通過(guò)電路內(nèi)部的正反饋過(guò)程使輸出電壓波形的邊沿很陡。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞 ； 當(dāng)傳輸線較長(zhǎng) ， 而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí)，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 14 在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。 雙端差分輸入，單端輸出 信號(hào)的輸入端輸入的信號(hào)不能為相同電信號(hào)，否則輸出的信號(hào)為直線，不能顯示出對(duì)應(yīng)的信號(hào)，也就不能讀出相應(yīng)的頻率讀數(shù)。 通過(guò)對(duì)上述 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路 的系統(tǒng)講解，可以很清楚的了解 三運(yùn)放高共模抑制比 的放大過(guò)程。3dCMRRK 。3CMRR 。但 1N 、 2N 的共模抑制比相差不大時(shí)，輸入電路的共模抑制比仍是很高。但為了消除 1N 、 2N 偏置電流等的影響，通常取 12RR? 。 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路 被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無(wú)法進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 /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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 ， 這是由于上拉的緣故。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)行讀內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 6 寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容 。 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。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。 GND：接地。該器件采用 ATMEL 公司的 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。其中硬件電路包括 信號(hào)輸入、輸入信號(hào)整形、單片機(jī)和頻率顯示模塊。通過(guò)單片機(jī)完成整個(gè)測(cè)量電路的測(cè)試控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出，并由液晶顯示模塊 LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的計(jì)數(shù)。 基于單片機(jī)測(cè)量頻率的發(fā)展?fàn)顩r 在電子信息領(lǐng)域中頻率作為電子電工學(xué)中的一個(gè)重要參數(shù) , 對(duì)其的測(cè)量工具頻率計(jì)提出了相當(dāng)高的要求 , 測(cè)量 頻率是數(shù)字電路中的一個(gè)典型應(yīng)用 ， 傳統(tǒng)的頻率計(jì) 測(cè)量 可以通過(guò)普通的硬件電路組合來(lái)實(shí)現(xiàn)， 但是 由分離元件搭接而成，其開(kāi)發(fā)過(guò)程、調(diào)試過(guò)程十分繁瑣，而且由于電子器件之間的互相干擾 ， 影響頻率 測(cè)量 的精度，體積較大， 已經(jīng)大大阻礙了電子設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。 從 80年代單片機(jī)引入我國(guó)，單片機(jī)已 大量 應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)中 ， 單片機(jī)的應(yīng)用迅速發(fā)展， 以其 性價(jià)比高，大量的外圍接口電路，使基于單片機(jī)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相當(dāng)方便，周內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 2 期縮短，而且還在不斷的發(fā)展 。 通過(guò)單片機(jī)以實(shí)現(xiàn)智能儀表的設(shè)計(jì)要求，是現(xiàn)在廠家和工程設(shè)計(jì)師的最佳選擇。數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字式頻率計(jì)等均是典型的數(shù)字式儀器。 電子 產(chǎn)品 經(jīng)歷了模擬式、數(shù)字式和智能化三個(gè)發(fā)展階段。 關(guān)鍵詞 ： 測(cè) 量頻率，單片機(jī) AT89C51， Protel99 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） VI Based on AT89C51 Frequency of Intelligent Design Abstract At present, in the field of electronic technology, frequency is the fundamental parameters, frequency and other electrical parameters of the measurement program, as well as the result of measurement are closely related to the frequency of measurement, therefore it is even more important. Frequency signals as a result of strong antijamming, easy to transport, access to high precision, so in modern measuring instruments, the test signal will be converted to the frequency signal is lowcost, high precision, highresolution measurements and high antiinterference classical approach. This design is based on AT89C51 Frequency of Intelligent Design, Protel99 major application system design, made with C language programming in order to achieve the realization of the process of measuring the frequency of hardware and software programming and design of the entire system with pact structure, small size, high reliability, measurement frequency range and high precision. The whole design, including hardware design and software design. In the hardware design of the details of the system hardware design and display design. And software design including the design of firmware, drivers, application design and the design of three large groups, their ultimate goal is to achieve the frequency measurements show . Key words: Measure frequency。由于頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng) , 易于傳輸 , 可以獲得較高的測(cè)量精度 , 因此在現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器中 , 將待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)是低成本實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率測(cè)量和高抗干擾的經(jīng)典做