【正文】 可以對被測信號進行分頻以達到擴展測量范圍的目的。 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 36 參考文獻 37 參考文獻 [1] 申忠如 .《 MCS51單片機原理及系統(tǒng)設計》 [M]..西安：西安交通大學出版社， 2020年 . [2] 楊栓科 .《模擬電子技術》 [M].西安：高等教育出版社， 2020年 . [3] 張克農(nóng) .《數(shù)字電子技術》 [M].西安：高等教育出版社， 2020年 4月 . [4] 張超琦 鐘明哲 盧世彬 .《單片機原理及實例》 [M].上海：上海交通大學出版社， 2020 年 . [5] 裴立云 朱靜。在此我代表大家向所有老師表示最誠摯的謝意。金老師花費大量了的時間和心血在我的論文上，才有我今天的定稿。 我首先要感謝老師，本課題在選題及研究過程中得到老師的悉心指導。 由于自身對等精度頻率的測量的理解還不是很成熟，所做的工作還很粗糙，希望將來能夠改進！西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 36 致謝 35 致 謝 在論文完成之際，我的心情萬分激動。 不足及展望 : 雖然投入了大量的時間和精力，由于課題涉及 的知識比較全面，加上個人的能力有限，還有一些待解決的問題： （ 1）實際設計電路中存在一些細節(jié)問題沒有注意到，電路板的設計，元器件的位置排放與實際情況略有差異，還需更深入理解。我個人認為軟件設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。 總之，我明白了理論和實踐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的知識真正運用到實踐上來。再次，在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。首先，了解了單片機的基本知識和在控制領域的作用和地位。畢業(yè)設計是一次綜合性的實踐，它將各種知識結合到一起綜合運用到 實踐上來擴展、彌補、串聯(lián)所學的知識。如果在以上兩個地方加入相關的處理電路，系統(tǒng)的精度將得到進一步的提高。當然本設計只是基于各種理想的實驗條件下得出的結論，設計當中不可避免的存在一些問題。所以定時計數(shù)的誤差在本系統(tǒng)基本可以忽 略不計。這個誤差的大小是用單片機的內部時鐘決定的，采用高頻率的晶振來為單片機提供內部時鐘，則能減少此誤差。因此，在編寫程序的，過程中，我盡可能的選擇用分頻少和沒分頻的信號來計數(shù)，實現(xiàn)頻率的測量。表 ： 表 誤差分析 經(jīng)過分析，本次設計的頻率計的誤差來源主要有兩部分，分頻所帶來的誤差和單片機定時計數(shù)帶來的誤差。由單片機內部定時器／計數(shù)器構成基本測量電路，外加整形和分頻電路，由系統(tǒng)軟件設計可以測出 1HZ500KHZ的量程范圍，可以實現(xiàn)量程檔的自動轉換，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。1D1324 5 6 1081112913U67 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U47 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U27 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U67 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U47 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U27 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U67 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U47 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。1D1324 5 6 1081112913U27 4 HC 1 6 4SRG8RC1/amp。 21 顯示結果如圖 。實踐證明，在使用 Proteus 進行 系統(tǒng)仿真 開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高 單片機 系統(tǒng)設計效率。 課程設計、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。等精度頻率計的調試比較簡單，在電平轉換前的輸入 端輸入標準的正弦信號，把編譯好的程序指定到 Proteus 中的單片機中。因此， Proteus 有較高的推廣利用價值 。 使用 Proteus 軟件 進行單片機 系統(tǒng)仿真 設計，是 虛擬仿真技術 和 計算機多媒體技術 相結合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及 仿真軟件 的操作能力；在 單片機課程設計 和全國大學生電子設計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境 對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。由于 PROTEUS 提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質量上難以相比的 虛擬儀器 、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺 隨著科技的發(fā)展，“ 計算機仿真技術 ”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的 單片機 實驗教學的功能，例：元 器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、 軟件調試 、運行結果等。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。 PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。這些測試信號包括 模擬信號 和數(shù)字信號。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。 3．除了現(xiàn)實存在的儀器外， 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。 2． Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、 虛擬終端 、 SPI調試器、 I2C 調試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、 交直流電流表 。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到 單片機 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。系統(tǒng)的軟件程序框圖如圖 42所示： 42軟件程序框圖 開始 開中斷 初始化定時 /計 數(shù) 器 啟動定時 /計 數(shù) 器 等待 Gate 變低 計數(shù)停止 數(shù)據(jù)處理計算 顯示 等待 Gate 變高 19 5 系統(tǒng)仿真與調試 Proteus 軟件簡介 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。 系統(tǒng)軟件的設計主要是保證和硬件電路相結合，正確地實現(xiàn)等精度測量。這樣依次輸出各位上的譯碼值，逐個選通數(shù)碼管。 顯示模塊 顯示模塊先將輸入的 6位十進制數(shù)的個位譯碼，加在七段數(shù)碼管的段控制線上，在顯示掃描時鐘的作用下，選通個位上的數(shù)碼管，個位上的數(shù)碼管亮，其它數(shù)碼管滅。通過對被測信號和標準頻率信號的周期測量，根據(jù)公式： f1/N1=f2/N2 得到： f1= f2﹡ N1/N2 測得被測信號的實際頻率。當計數(shù)超過 999999時給出溢出標志，計數(shù)模塊輸出 111111111111111111111111。 計數(shù)模塊 在閘門信號 開啟時對被測信號計數(shù)，閘門信號開啟時間為 1s，所以計數(shù)值即為被測信號的頻率，計數(shù)值從 0~999999，計數(shù)模塊要求的輸出為 6位 10進制數(shù)。在系統(tǒng)時鐘頻率 f=12MHZ時， f0=f/12=1MHZ。 通過對軟件功能的分析，基于單片機控制測量的恒精度頻率計可以用 4個模塊來實現(xiàn)，如圖 41所示，它們分別是：定時中斷模塊，計數(shù)模塊，測量模塊，顯示模塊。在此基礎上進行自上而下的模塊化劃分，這樣可以縮短程序的編制周期，而且維護方便。 Keil 本身是一個純軟件工具，不能直接進行硬件仿真，必須掛接類似 TKS系列仿真器的硬件才可以進行仿真。 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 16 圖 37 共陰極與共陽極數(shù)碼管 17 4 軟件設計 KEIL51 軟件簡介 Keil IDE(u Vision2)集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software Inc/Keil Elektronik GmbH 開發(fā)的基于 MCS 8051 內核的微處理器軟件平臺，內嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從 工程的建立和管理、編譯、連接、目標代碼的生成到軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。 （ 5）動態(tài)顯示電路特點：有閃爍，用元器件少，占 I/O 線少，必須掃描，花費 CPU 時間，編程復雜。 （ 3）動態(tài)顯示： 各個數(shù)碼管在現(xiàn)實過程中輪流得到送顯信號， 與各數(shù)碼管接口的 I/O 口線是共用的。通常每個段筆畫要串一個數(shù)百歐姆的降壓電阻。 15 圖 36同步門邏輯控制電路 靜態(tài)顯示電路 顯示電路是六位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示電路。其中， T0 對被測信號的輸出 Q 仍然為 1，因此兩個計數(shù)器并不停止計數(shù)，直到隨后而至的待測信號的上升沿到來時，才使得 D觸發(fā)器的輸出為 0，同步門關閉，兩個計數(shù)器才同時停止計數(shù)。在測試開始后，利用單片機的 作為預置門信號 Ts的輸出線。 如圖 35所示。 時鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。 。產(chǎn)生的時鐘信號送至單片機內部的各個部分，時鐘頻率越高，單片機控制器的節(jié)拍越快，運算速度也越快。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。 各部分電路圖及電路工作原理分析 時鐘脈沖電路 時鐘脈沖電路的主要作用是對外發(fā)出時序控制信號，在 AT89C52 芯片上，XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，其中，當與本試驗線路相同時，即使用內部時鐘方式時， XTAL1 和 XTAL2 必須外接石英晶體和微調電容，其中電容 C C2 對振蕩頻率起穩(wěn)定的作用，振蕩頻率應在 —— 12MHz。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 Flash 存儲編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態(tài)。 EA/VPP：外部訪問允許。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器存儲兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。該位置位后，只有一條 MOVX 和 13 MOVC 指令才能將 ALE 激活。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器存儲以上高電平將使單片機復位。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲 器編程和程序校驗的控制信號。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時， P2 口輸出 P2鎖存器的內容。對端口 P2 寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電