【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 趙全利,[M].機(jī)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(shí)踐與應(yīng)用設(shè)計(jì)——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] 馬忠梅,籍順心,張凱,[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2007,2.[14] [J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004.[15] 赫建國(guó),[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2003.[16] Y Nakayashiki. Highefficiency switching powe。于此同時(shí)，我還要感謝計(jì)算機(jī)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(jī)會(huì)，感謝我的同學(xué)和室友，他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)和生活中給了我很大的幫助。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。在課題的研究和論文的寫(xiě)作過(guò)程中，張坤鰲老師給了我很多耐心的指導(dǎo)和啟發(fā)。致 謝光陰似箭、日月如梭，四年的本科學(xué)習(xí)很快就要過(guò)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。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和論文設(shè)計(jì)的過(guò)程，是我對(duì)基于單片機(jī)的頻率計(jì)的原理及應(yīng)用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并且熟練掌握了進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原理及方法。然后介紹了AT89S52單片機(jī)的功能及特點(diǎn)，并針對(duì)其特性給出了頻率計(jì)的設(shè)計(jì)原理、思路及方法。為適應(yīng)實(shí)際工作的需要,本次設(shè)計(jì)給出了一種較小規(guī)模和單片機(jī)(AT89S52)相結(jié)合的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案,不但切實(shí)可行,而且體積小、保密性強(qiáng)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、精度高、可測(cè)頻帶寬，大大降低了設(shè)計(jì)成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。單片機(jī)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)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(dòng)化程度。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子側(cè)量?jī)x器在原理、功能、精度及自動(dòng)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?jī)x器。其中U2和U3組成仿真圖的控制電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率信號(hào)與單片機(jī)測(cè)頻信號(hào)的同步。：U1為單片機(jī)AT89S52，U2為3個(gè)與非門(mén)74LS00，U3為一個(gè)鎖存器74LS74。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(shí)際波形有很大的誤差，這是由于其軟件本身缺陷造成的。圖69 頻率計(jì)測(cè)頻結(jié)果所測(cè)試節(jié)點(diǎn)的信號(hào)的波形圖如圖610和圖611所示。A通道測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)試的頻率信號(hào)，D通道測(cè)試單片機(jī)對(duì)外圍電路的同步信號(hào)，C通道測(cè)試經(jīng)過(guò)外圍電路同步后的測(cè)頻信號(hào)。其頻率計(jì)的仿真測(cè)試如圖68所示。并為信號(hào)發(fā)生器選擇適當(dāng)?shù)念l率為4KHZ，并點(diǎn)擊左下角的“Play”按鈕進(jìn)行頻率計(jì)的軟件模擬與仿真。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(jī)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(jì)中由Keil C編譯程序所生成的二進(jìn)制文件。圖63 在器件選擇窗口中選擇所需要的元器件然后，選擇對(duì)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(jī)仿真圖的設(shè)計(jì)。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(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 系統(tǒng)的模擬與仿真過(guò)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(kāi)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。其有點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：① 內(nèi)容全面② 硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯③ 學(xué)可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力④ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，基本沒(méi)有元器件的損耗問(wèn)題⑤ 與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)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(jī)(電子等)實(shí)驗(yàn)的模擬仿真，也可以作為個(gè)人工作室的仿真實(shí)驗(yàn)。 用Proteus 軟件虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，其實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、可自行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小、與工程實(shí)踐最為接近等。對(duì)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(xiàng)命令，此時(shí)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。對(duì)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(xiàng)或F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation 菜單項(xiàng)或pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用debug 菜單下的stop animation菜單項(xiàng)或shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多。對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類(lèi)型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。2) Proteus軟件所提供的各種資源Proteus 軟件所提供了30 多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。在工作前，要設(shè)置view 菜單下的捕捉對(duì)齊和system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)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(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2 等軟件。目前支持的單片機(jī)類(lèi)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。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)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(hào)發(fā)生器等。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。它運(yùn)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是目前最好的模擬單片機(jī)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(pán)、馬達(dá)、LED、AD/DA等)。 // 開(kāi)定時(shí)器0EA=1。TR1=1。TH0=0x00。elseP3=P3amp。 frequence=(TH0*0x100+TL0)/200。TH1=0x3c。 //關(guān)定時(shí)器0TR1=0。其相應(yīng)功能代碼即定時(shí)器T1中斷服務(wù)子程序?yàn)椋簐oid TIMER1_ISR (void) interrupt 3 using 1{ EA=0。} 定時(shí)器中斷服務(wù)模塊子程序在頻率測(cè)量過(guò)程中，我們使用單片機(jī)的定式計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。 //定時(shí)器1是高優(yōu)先級(jí)中斷TH1=0x3C。 //允許TF1/TF0標(biāo)志位(TCON7/TCON5)的中斷請(qǐng)求 TMOD=0x15。 //關(guān)定時(shí)器0TR1=0。其具體代碼為：void Time01_Init(void){EA=0。\039。 str++。 i5。 str++。 j++) //填充空格 { *str=39。 for(j=5n。 i=3。 amp。 a[i]==39。039。 i5。 a[4]=(t/1)%10。 a[2]=(t/100)%10。 a[0]=(t/10000)%10。將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼的代碼為：void IntToStr(unsigned int t, unsigned char *str, unsigned char n) {unsigned char a[5]。 //清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE)。 //8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示,5*7點(diǎn)陣LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR)。具體實(shí)現(xiàn)代碼為： void LCD_Initial(){LcdEn=0。其系統(tǒng)軟件框圖如圖510。圖57 在輸出選項(xiàng)中選擇創(chuàng)建二進(jìn)制代碼文件圖58 將編寫(xiě)的程序文件進(jìn)行編譯鏈接⑹ 編譯成功后生成的所有文件如圖59所示。然后如圖56，在屏幕左邊的Source Group1 文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，選則“ Add File to Group ‘SourceGroup 1’”彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，點(diǎn)擊ADD 按鈕，關(guān)閉文件窗，將編寫(xiě)好的兩段程序添加到項(xiàng)目中去。圖56 建立一個(gè)代碼編輯窗口⑷ 創(chuàng)建兩個(gè)文字編輯窗口，并在其中編寫(xiě)如下兩段代碼，保存在項(xiàng)目所在的目錄中。如圖56，通過(guò)菜單FileNew 或快捷鍵Ctrl+N就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的文字編輯窗口。完成上面步驟后，就可以進(jìn)行程序的編寫(xiě)了。 頻率計(jì)程序的建立過(guò)程首先運(yùn)行Keil C軟件，打開(kāi)之后首先出現(xiàn)如圖52所示畫(huà)面：圖52 Keil C運(yùn)行界面接著按下面的步驟建立項(xiàng)目：⑴ 點(diǎn)擊Project 菜單，選擇下拉式菜單中的New Project，接著彈出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Windows 文件對(duì)話窗口，在“文件名”中輸入一個(gè)C 程序項(xiàng)目名稱，這里我們用“plj”,“保存”后的文件擴(kuò)展名為uv2，這是KEILuVision2 項(xiàng)目文件擴(kuò)展名，以后我們可以直接點(diǎn)擊此文件以打開(kāi)先前做的項(xiàng)目。KEIL uVISION2 是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51 架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時(shí)還支持，PLM，匯編和C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而C 語(yǔ)言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語(yǔ)言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)匯編語(yǔ)言，而且C 語(yǔ)言還可以嵌入?yún)R編來(lái)解決高時(shí)效性的代碼編寫(xiě)問(wèn)題。整個(gè)電路原理圖的元件清單圖44所示：圖44 頻率計(jì)電路元件清單5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在軟件開(kāi)發(fā)上我們采用KeilC做為開(kāi)發(fā)工具，KeilC是WINDOWS平臺(tái)下的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具，同時(shí)支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程，考慮到在頻率測(cè)量過(guò)程中有比較多的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以在編程工具上我們采用了C語(yǔ)言，這樣開(kāi)發(fā)過(guò)程就變的更加輕松了。(14腳)：T0(定時(shí)計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)輸入端)。XTAL2(18腳)：接外部晶振的另一個(gè)引腳，片內(nèi)為單級(jí)反向反相器的輸出。片內(nèi)振蕩器由一個(gè)單級(jí)反相器組成，XTAL1為反相器的輸入。程序校驗(yàn)期間應(yīng)接上拉電阻。當(dāng)定義為I/O口時(shí)，為準(zhǔn)雙向I/O口，需外接上拉電阻，在寫(xiě)入“1”后就成為高阻抗輸入口。圖43為頻率計(jì)的電路原理圖：圖43 頻率計(jì)電路原理圖在頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中主要用到了單片機(jī)的P0口、其各引腳定義如下：P0口(39~32腳)：8位并行I/O口，作為輸出口時(shí)，每個(gè)管腳可帶8個(gè)TTL負(fù)載。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。本次頻率計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的顯示器為L(zhǎng)CD1602。 LCD1602顯示電路在頻率計(jì)設(shè)計(jì)中，顯示部分對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。GATE：選通控制位。各位具體功能如下：MM2為工作方式選擇位，其定義為：表45 MM2工作方式選擇位M1 M0工作方式功能說(shuō)明0 0方式013位定時(shí)計(jì)數(shù)器0 1方式116位定時(shí)計(jì)數(shù)器1 0方式2自動(dòng)再裝入8位定時(shí)計(jì)數(shù)器1 1方式3將定時(shí)/計(jì)數(shù)器0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器C/T：選擇定時(shí)計(jì)數(shù)其操作模式。定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和1的的操作模式和工作方式由控制寄存器來(lái)定義的，其格式如下：表44 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD寄存器內(nèi)容