【正文】 阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 P1 口： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地 址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U3AT89C52 圖 34 AT89C52管腳圖 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 12 VCC：供電電壓。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 AT89C52 簡介 AT89C52 是 51 系列單片機的一個型號，它是 ATMEL 公司生產的。單一 +5V 電源供電 CPU：由運算和控制邏輯組成，同時還包括 中斷系統(tǒng) 和部分外部 特殊功能寄存器 ； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； I/O 口：四個 8 位并行 I/O 口，既可用作輸入，也可用作輸 出； T/C：兩個定時 /記數(shù)器，既可以工作在定時模式，也可以工作在記數(shù)模式； 五個 中斷源 的中斷 控制系統(tǒng) ； 一個全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的 串行 I/O 口，用于實現(xiàn)單 片機 11 之間或單片機與微機之間的 串行通信 ； 片內振蕩器和時鐘產生電路，石英晶體和微調電容需要外接。邏輯操作 位尋址 功能外部數(shù)據(jù) 存儲器 尋址空間 為 64kB 5 個 中斷 源， 2個優(yōu)先級（ 52有 6個） 21 個專用寄存器 32 條 I/O 口線 4kbytes 程序存儲器 (ROM) (52 為 8K) 需要注意的是 52 系列的單片機一般不具備自編程能力。很多公司都有 51系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內將占有大量市場。 圖 32 單片機周邊電路 INT0 INT1 T0 顯示電路 D Q 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 10 51 單片機及 AT89C52 介紹 單片機簡介 51 單片機是對所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng) 的單片機的統(tǒng)稱。需要的啟計信號和清零信號由單片機 AT89C52 來產生。 被測信號 圖 31 單片機周邊電路框圖 在本系統(tǒng)中，等精度測量硬件電路需要一個標準頻率信號。 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 8 9 3 硬件電路設計 單片機周邊電路框圖以及電路設計 在設計電路的過程中，涉及整體電路設計時，倘若能將整體電路分割為幾部分別設計，就會使思路變得清晰，效率會大大提高。 表 21等精度頻率計的相對誤差： 同步門時 間 TS（ s） 相對誤差︱ f? ︱ 10ˉ 4 10ˉ 5 1 10ˉ 6 10 10ˉ 7 本章小結 本章就等精度頻率計原理進行了簡單的闡述，主要介紹了等精度頻率計所用到的元器件及相關知識，和等精度頻率計的計量原理。在此時間內f2的計數(shù) N2最多相差一個脈沖，即︱△ N1︱≤ 1，則下 式成立： 1221 )/( NNff ?? )/(/ 1221 NNfNf x ??? （ 3） 由此可分別推得： 1221 )/( NNff ?? 1122 )]/([ NNNff x ???? （ 4） 根據(jù)相對誤差公式有： 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 7 xxxx fffff /)(/ 1??? （ 5） 將式 (2)和式 (4)代人式 (5)整理后可得： 11 // NNff xx ??? （ 6） 因為 ： 11 ??N 所以 ： 111 /1/ NNN ?? （ 7） 即相對誤差： 11 /1/ Nfff x ???? （ 8） 其中： 11 fTN S ?? （ 9） 由上式可以得出結論： (1)相對誤差 f? 與被測信號頻率無關； (2)增大 ST 或提高 1f ,可以增大 ,從而減小 測量誤差，提高測量精度； (3)測量精度與預置門寬度和標準頻率有關，與被測信號頻率無關； (4)標準頻率誤差為 11/ff? ，由于石英晶體的頻率穩(wěn)定度很高，標準頻率誤差很小。 由測量原理可以知道 : 2211 // NfNf ? （ 1） 由此可以推出： 1221 )/( NNff ?? （ 2） 等精度頻率計的誤差分析 設所測頻率的準確值為 fX。到達預置時間 TS 后，預置門關閉，但兩個計數(shù)器不停止計數(shù)，隨后而至的被測信號的上升沿到來時，同步門關閉，兩個計數(shù)器才同時停止計數(shù)。等精度測量原理如圖 22所示。 D 觸發(fā)器（ 74HC164）控制單片機對標準頻率信號和被測信號的計數(shù)開始和停止。 基本頻率測量要求： 幅度： ～ 5V 頻率： 1Hz～ 500kHz 測量誤差≤ %。 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 4 5 2 等精度頻率計的原理與應用 等精度頻率計的原理 頻率計 的核心為單片機對數(shù)據(jù)的運算處理，而此等精度測量方法是以同步門邏輯控制電路為核心的。 設計要求： 頻率測量 幅度： ～ 5V 頻率： 1Hz～ 500kHz 測量誤差≤ %。一般說來，低速通用計數(shù)器應設計成高阻輸入；中速通用計數(shù)器，測頻范圍最高端低于 100MHz，仍設計為高阻輸入；對于高速通用計數(shù)器，測頻＞ 100MHz， 設計成低阻 (50Q) 輸入，測頻＜ 100MHz，設計成高阻 (500k／／ 30PF)輸入。：輸入阻抗由輸入電阻和輸入電容兩部分組成。對于 4通道來說，靈敏度大多為 50mV。 4．輸入靈敏度：輸入靈敏度是指在側頻范圍內能保證正常工作的最小輸入電壓。 3．晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度：是決定頻率計測量誤差的一個重要指標。 2．周期測量范圍：數(shù)字頻率計最大的測量周期，一般為 10s，可測周期的最小時間，依不同類 型的頻率計而定。因此高端頻率是確定低、中、高速計數(shù)器的依據(jù)。本次采用單片機技術設計一種數(shù)字顯示的頻率計，測量準確度高，響應速度快，體積小等優(yōu)點。在進行模擬、數(shù)字電路的設計、安裝、調試過程中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經常要用到頻率計。它是一種用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展，頻率測量成為一項越來越普遍的工作，測頻原理和測頻方法的研究正受到越來越多的關注。 頻率計的研究現(xiàn)狀 頻率測量是電子學測量中最為基本的測量之一。近年來 32位單片機已進入實用階段。 單 片機系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） 2 在我國，單片機的推廣、普及、開發(fā)應用已經經過十多個年頭，在此期間也涌現(xiàn)出了不少單片機的專家和技術成果，使我國在單片機技術應用方面獲得了長足的進步。 D觸發(fā)器用于控制計數(shù)的同步啟動和停止。重點為同步門邏輯控制電路，同步門邏輯控制電路以單片機芯片 AT89C52 為核心，接復位電路和晶體振蕩器，與 D 觸發(fā)器相連，分別用于對標準頻率脈沖和被測頻率脈沖進行計數(shù)。在軟件設計中，在 Keil51 軟件平臺下編寫了應用程序，采用模塊化編程，使得所編程序具有可讀性強，易于調試、修改方便的特點。單片微機完成對計數(shù)數(shù)據(jù)進行運算處理功能。 本設計詳細介紹了該系統(tǒng)的原理與構成，并以 MCS51 系列單片機和數(shù)碼顯示電路為核心設計了系統(tǒng)硬件電路。秒信號結束時閘門關閉，計數(shù)器停止計數(shù)。時間基準信號發(fā)生器提供標準的時間脈沖信號，若其周期為 1s，則門控電路的輸出信號持續(xù)時間亦準確地等于 1s。 若在一定時間間隔 T 內測得 這個周期性信號的重復變化次數(shù) N，則其頻率可表示為 f=N/T。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號以及其他各種單位時間內變化的物理量。 ................................... 11 AT89C52 主要性能 ......................................... 13 各部分電路圖及電路工作原理分析 ............................... 13 時鐘脈沖電路 ............................................. 13 同步門邏輯控制電路 ....................................... 14 靜態(tài)顯示電路 ............................................. 15 4軟件設計 ......................................................... 17 KEIL51 軟件簡介 .............................................. 17 軟件的模塊化設計及各部說明 ................................... 17 定時中斷模塊 ............................................. 17 測量模塊 ................................................. 18 顯示模塊 ................................................. 18 西安交通大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文） VI 軟件流程圖 ................................................... 18 5 系統(tǒng)仿真與調試 ................................................... 19 Proteus 軟件簡介 ............................................. 19 Proteus 的電路仿真 .......................................... 20 誤差分析 ..................................................... 22 總 結 ............................................................. 35 致 謝 ............................................................. 35