【正文】 最后，要感謝我們班的眾多同學(xué)，本次設(shè)計(jì)能夠圓滿完成，和各位同學(xué)的幫助是息息相關(guān)的。陳老師的諄諄教導(dǎo)，使我受益匪淺。 致謝 在本次系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)過程中，我得到了老師和同學(xué)們的熱情幫助。例如可以采用脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法和脈沖周期測(cè)頻法相結(jié)合，在高頻的時(shí)候采用脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法，在低頻率的時(shí)候采用周期測(cè)頻法。 圖 42 數(shù)碼顯示流程圖 本章小結(jié) 本章是本次頻率計(jì)設(shè)計(jì)的軟件部分， 也是編輯程序的部分，并且對(duì)程序的流程圖進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說明。 我們本次設(shè)計(jì)所采用的是數(shù)碼管靜態(tài)顯示，所以我們要把數(shù)據(jù)循環(huán)的送入數(shù)碼管顯示。 2． 數(shù)碼轉(zhuǎn)化程序：在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)計(jì)數(shù)器所計(jì)得的數(shù)是二進(jìn)制，以十六進(jìn)制數(shù)的形式存放在寄存器中，而我們需要顯示的是十進(jìn)制數(shù)的頻率，因此需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能顯示。 幾個(gè)重要的分程序 本次系統(tǒng)由有幾個(gè)關(guān)鍵的程序 [15]， 分別是系統(tǒng)主控程序、數(shù)碼轉(zhuǎn) 化程序和數(shù)據(jù)顯示程序。本次設(shè)計(jì)采用的是脈沖定時(shí)測(cè)頻法，所以在軟件實(shí)現(xiàn)上基本遵照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行測(cè)頻。本章是本次設(shè)計(jì)的主要部分也是頻率計(jì)的硬件骨架部分，硬件框架設(shè)計(jì)的好壞直接影響到了總體設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便與繁瑣。在本次設(shè)計(jì)中我們選用 DM74LS245N。三個(gè)條件中任何一個(gè)不滿足就禁止譯碼。在本次設(shè)計(jì)中，由74LS138 連接數(shù)碼管的接地端，由此來控制數(shù)碼管的亮和滅。 在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。在單片機(jī)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。 8 個(gè)筆劃段 hgfedcba 對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（ 8 位）的 D DD D D D D D0，于是用 8 位二進(jìn)制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。 LED 數(shù)碼管顯示器有兩種形式：一種是 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱之為共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管顯示器；另一種是 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器。 表 34 74LS153 的功能表 A1 A0 /S W ~ ~ 1 0 0 0 0 D0 0 1 0 D1 1 0 0 D2 1 1 0 D3 顯示電路 顯示原理 我們測(cè)量的頻率最終要顯示出來。當(dāng)控制許可端 S=1 時(shí)，傳輸通道被封鎖 ,芯片被禁止， Y=0，輸入的數(shù)據(jù)不能傳送出去；當(dāng)控制許可端 S=0 時(shí)，傳輸通 道打開，芯片被選中，處于工作狀態(tài)，輸入的數(shù)據(jù)被傳送出去 A A0 是地址選擇端，兩路選擇器共用。在控制端的作用下可從多路并行數(shù)據(jù)中選擇一路送輸出端。 74LS153 就是其中比較好用和常用的一種四選一電路元件。所以我們需要把待測(cè)信號(hào)進(jìn)行分頻。施密特觸發(fā)器常見的邏輯符號(hào)如圖 37 所示。 11222T T T H D DVVRRV V V???? ? ? ? （ 3— 8） 當(dāng) VDD 一定時(shí)，調(diào) R R2 ，可調(diào) TU? ，即可調(diào) ?TV 、 ?TV ，可調(diào) OU 脈寬。 22 12I T H R TRU V U VRR ?? ? ? ? ? （ 3— 1） 1 2 1121T T H T HV R R RVVRR? ???? ? ????? （ 3— 2） 求 ?TV 在 IU 從最大值開始下降時(shí)， OHO UU ? 。 1R11G 1G 2R 2UIUI’UO 1UO 圖 33 用 CMOS 非門構(gòu)成的施密特觸發(fā)器電路圖 （ 2） 工作原理，其工作原理如表 31 所示。 OU 為脈沖信號(hào)。而這兩種電路都可以有門電路或是 555 定時(shí)器 [9]構(gòu)成。其原理圖 見附錄 。其系統(tǒng)原理框圖將在下面介紹。采用什么樣的控制電路，直接決定了數(shù)字頻率計(jì)的性能。 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)工作原理 及結(jié)構(gòu)框圖 一般數(shù)字式頻率計(jì)的原理 數(shù)字式頻率計(jì)是測(cè)量頻率最常用的儀器之一，其基本設(shè)計(jì)原理是首先把待測(cè)信號(hào)通過放大整形，變成一個(gè)脈沖信號(hào)，然后通過控制電路控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，最后送到譯碼顯示電路里進(jìn)行顯示，其基本構(gòu)成框圖如圖 31 所示 [7]。1 誤差，測(cè)量精度大大提高，且測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)的頻率無關(guān)，達(dá)到了在整個(gè)測(cè)量頻段等精度測(cè)量。1 個(gè)字誤差，測(cè)量精度大大提高，且測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)的頻率無關(guān)，達(dá)到了在整個(gè)測(cè)量頻段等精度測(cè)量。 脈沖數(shù)倍頻測(cè)頻法，其特點(diǎn)是待測(cè)信號(hào)脈沖間隔減小，間隔誤差降低；精度比 M 法高 A 倍，但控制電路較復(fù)雜。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 （ 2— 5） 多周期同步測(cè)頻法：是由閘門時(shí)間 Tc 與同步門控時(shí)間 Td 共同控制計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)的一種測(cè)量方法，待測(cè)信號(hào)頻率與 M/T 法相同。這種方法測(cè)出的頻率是： Fx=Mo/Tx （ 2— 2） 脈沖數(shù)倍頻測(cè)頻法 (AM 法 )：此法是為克服 M 法在低頻測(cè)量時(shí)精度不高的缺陷發(fā)展起來的。 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)的幾種方案 測(cè)量頻率的方法有很多種，主要分為模擬法和數(shù)字法兩大類，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的要求和環(huán)境，現(xiàn)在主要討論數(shù)字法中的電子計(jì)數(shù)式的幾種測(cè)頻方法。 IE1： 外部中斷 1 請(qǐng)求標(biāo)志位。 TF0： 定時(shí)器 T0 溢出標(biāo)志位。 表 24 TCON 中各位的含義 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 TF1： 定時(shí)器 T1 溢出標(biāo)志位 。 定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器 (T0,T1)的控制寄存器 定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器 (T0， T1)的控制 寄存器 TCON 的地址是 88H， 可以對(duì)它進(jìn)行位尋址 。 當(dāng) C/T=0 時(shí) ， 設(shè)置 為定時(shí)方式 ， 對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 2． C/T定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器方式選擇位 。 定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器 的特殊功能控制寄存器 定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器 (T0， T1)的方式控制寄存器 TMOD 的地址是 89H， 可以對(duì)它進(jìn)行位尋址 。 定時(shí) ／ 計(jì)數(shù)器 (T0， T1)的工作方式寄存器 TMOD（ 地址是 89H， 可以對(duì)它進(jìn)行位尋址 ） 是一種可編程部件 ， 在工作之前必須通過軟件設(shè)定它的工作方式 ， 即對(duì)工作方式寄存器 TMOD 中的每位進(jìn)行設(shè)定 ， 其中低 4 位用于決定 T0的工作方式 ， 高 4 位用于決定 T1 的工作方式 。例如，要計(jì) 100 個(gè)脈沖，那我們就先放進(jìn)去 65436（即計(jì)數(shù)初值），再來 100 個(gè)脈沖就到了 65536 這個(gè)最大值。同樣，定時(shí) /計(jì)數(shù)器計(jì)到最大值時(shí)，如果再來一個(gè)脈沖，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的值就會(huì)回到零，這種現(xiàn)象叫定時(shí) /計(jì)數(shù)器的溢 出。由此可見，單片機(jī)中的定時(shí)起和計(jì)數(shù)起是一個(gè)概 念。 定 時(shí)： 單片機(jī)的計(jì)數(shù)器除了可以作為計(jì)數(shù)外，還可以做時(shí)鐘。下面還將詳細(xì)說明。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， EA 應(yīng)該接到 VCC 端。當(dāng) AT89C51 執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī) 器周期 PSEN 兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將跳過兩個(gè)信號(hào)。當(dāng)在 Flash 編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（ PROG ）。 P3 口同時(shí)具有 AT89C51 的多種特殊功能，具體 說明如 表 21 所示 。 P3 口： P3 是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向的 I/O 端口。 P2 口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如 MOVX ＠ DPTR）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P2 口： P2 是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向的 I/O 端口。 P1 口： P1 口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 當(dāng) P0 口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。 引腳說明 ： VCC：電源電壓 。該器件采用 ATMEL 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。 3． 本次設(shè)計(jì)的硬件部分，畫出了硬件結(jié)構(gòu)框圖，共分五大模塊并分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的說明和介紹。它以測(cè)量周期的方法對(duì)正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測(cè)量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。還有些 頻率 計(jì)數(shù)器可以測(cè)量信號(hào)電平、周期、脈寬和脈沖頻率，選擇這樣的計(jì)數(shù)器可以使測(cè)試方案中使用的測(cè) 試儀器更少。當(dāng)然，儀器的固有準(zhǔn)確度取決于制造的精度以及校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)時(shí)基振蕩器的校正；準(zhǔn)確度主要取決于晶振的熱穩(wěn)定性，而與老化關(guān)系不大。大多數(shù)儀器使用的 10MHz 參考振蕩器具有 107 或 108 的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。 在測(cè)試通訊、微波器件或產(chǎn)品時(shí)，常常需要測(cè)量頻率，通常這些都是較復(fù)雜的信號(hào)，如含有復(fù)雜頻率成分、調(diào)制的或含有未知頻率分量的、頻率固定的或變化的、純凈的或疊加有干擾的等等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì) 頻率 計(jì)數(shù)器也提出了新的要求。 到目前為止已有 30 多年的發(fā)展史?？v觀其發(fā)展過程，主要分為三個(gè)階段。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；頻率計(jì)；測(cè)量 Design and implementation of Digital Frequency Meter Based on Single Chip Mircropute Abstract Along with the development of electronic information industry, signal as the basic elements, the frequency measurement in scientific research and practical application is increasingly important, but also need the scope of frequency measurement is being more and more wide. The traditional frequency plan usually adopts binational circuits and the sequential circuits of the hardware circuit structure, product not only large size, speed is slow, and measuring range, and low accuracy of low. Therefore, as for frequency measurement requirements, the traditional method of frequency measurement in practical application already cannot satisfy requirements. Therefore, we need to find a new measuring method of frequency. Along with the development of technology and mature, use a singleship as a circuit system of control circuit shown its inparable advantages. In this paper, with AT89C51 microcontroller to control the frequency of measurement devices and assembly language design, intelligent control using single chip, bined with the external electronic circuit, can be high and low frequency measurements. This paper designs a simple digital frequency, the measured signal can be sine wave , square wave. F irstly, the rectangular pulse, which the measured signal is amplified and reshaped, is used as control throttle valve. Then, the frequency counter counts the number of the periods using the internal timer/counter of signal is chip so as to gain the frequency value of measured si