【正文】 方式 1——16 位計(jì)數(shù)器 T1 在工作方式 1 的邏輯圖結(jié)構(gòu)如圖 37 所示，它與工作方式 0 的差別僅在于工作方式1 是以 16 位計(jì)數(shù)器參與計(jì)數(shù)，且定時(shí)時(shí)間為 T=計(jì)數(shù)次數(shù) ? 機(jī)器周期 =（ 162 T1 初值） ? 機(jī)器周期 圖 37 工作方式 1—16 位計(jì)數(shù)器方式 工作方式與工作方式 0 基本工作過程相似，但由于工作方式 1 是 16 位計(jì)數(shù)器，因此，它比工作方式 0 有更寬的定時(shí)計(jì)數(shù)范圍。 TL1 的高 3 位未用，當(dāng) TL1 得低 5 位計(jì)滿時(shí)，向 TH1 進(jìn)位，而 TH0 溢出后對(duì)中斷標(biāo)志位 FT1 置 1，并申請(qǐng)中斷。對(duì)內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)時(shí)稱為定時(shí)方式，對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)時(shí)稱計(jì)數(shù)方式。 當(dāng) 16 位加法計(jì)數(shù)器的輸入端每輸入一個(gè)脈沖， 16 位加法計(jì)數(shù)器的值自動(dòng)加 1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值超過加法計(jì)數(shù)器字長(zhǎng)所能表示的 2 進(jìn)制數(shù)的范圍而向第 17 位進(jìn)位，技術(shù)溢出時(shí)，定時(shí)中斷請(qǐng)求標(biāo)志，像 CPU 申請(qǐng)中斷。 定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 由加法計(jì)數(shù)器、 TMOD、 TCON 寄存器等組成。計(jì)數(shù)器主 要用于外部事件的計(jì)數(shù)。在檢測(cè)、控制及智能儀器等應(yīng)用中，常用定時(shí)器作實(shí)時(shí)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)控制。在使用外部時(shí)鐘時(shí)，外部時(shí)鐘必須從 XTAL1輸入，而 XTAL2 懸空。其時(shí)鐘電路如圖35 所示。該反向放大器可 配置為片內(nèi)振蕩 9 器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的，其典型值為 12MHZ。除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其它寄存器有影響，其復(fù)位狀態(tài)如表 32 所示： 表 32 復(fù)位時(shí)片內(nèi)各寄存器的狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H Acc 00H TCON 00H PSW 00H TH0 00H B 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XXX00000B SBUF XXXXXXXXB IE 0XX00000B PCON 0XXX0000B 由表可知，復(fù)位時(shí)， SP = 07H； 4 個(gè) I/O 端口 P0P3 的引腳均為高電平，這在某些控制應(yīng)用中，要考慮到引腳的高電平對(duì)外部控制電路的影響。 單片機(jī)開始正常工作。 采用上電復(fù)位，上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位的主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使MCS—51 單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位圖 33 和手動(dòng)復(fù)位圖 34。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /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。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(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)。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將 使單片機(jī)復(fù)位。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。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)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方 便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。在掉電方式下，能保存 RAM 的內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件工作。閃爍存儲(chǔ)器是一種可編程又可擦除只讀存儲(chǔ)器（ EEPROM），給 用戶設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)系統(tǒng)帶來很大的方便，深受廣大用戶的歡迎。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 5 圖 31 實(shí)際電路的原理框圖 AT89C51 主控制器模塊 AT89C51 的介紹 AT89C51 是由北京集成電路設(shè)計(jì)中心在 MCS51 單片機(jī)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，由美國(guó)生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機(jī) ,是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的具有低電壓，高性能 CMOS 的 8 位微處理器，俗稱單片 機(jī)。 74LS393 的最大計(jì)數(shù)速率可達(dá) 50MHz，與 AT89C51內(nèi)的 T0 組成 24 位的計(jì)數(shù)器，其最大計(jì)數(shù)值為 16777215，分辨率大大提高。采用 74LS393的理由是： AT89C51 內(nèi)有兩個(gè) 16 位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)用作定時(shí)器，另一個(gè)用作脈沖記數(shù)器。 11 腳電平的高低可通過指令加以控制。與門 74LS08 作為記數(shù)閘門，方波信號(hào)被送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入端連接 1S 門控信號(hào)，實(shí)際制作中連接 AT89C51 的 11 腳（ ）。 e) 顯示模塊：顯示電路采用八位共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，為了加大數(shù)碼管的亮度，使用八個(gè) NPN 三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，便于觀測(cè)。整形電路是對(duì)一些不是方波的待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，便于測(cè)量。 ) b) 電源模塊：為整個(gè)系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路以及分頻電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源。單片機(jī) AT89C51 內(nèi)部具有 2 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。 a) 單片機(jī)控制模塊：以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，來完成它待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，譯碼，和顯示以及對(duì)分頻比的控制?；谏鲜霰容^，所以選擇了方案一。與方案一相比較方案二則使用了大量的數(shù)字元器件，原理電路復(fù)雜，硬件調(diào)試麻煩。邏輯控制電路的作用有兩個(gè)：一是產(chǎn)生鎖存脈沖，是顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清零脈沖，使計(jì)數(shù)器每次測(cè)量從零開始計(jì)數(shù)。同時(shí)時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，其高電平持續(xù)時(shí)間 1s，當(dāng) 1s 信號(hào)來到時(shí)，閘門開通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過閘門，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到 1s 信號(hào)結(jié)束閘門關(guān)閉，停止計(jì)數(shù)。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量的量程，并把測(cè)出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示其原理框圖如圖 22 所示： 3 單 片 機(jī)A T 8 9 C 5 1信 號(hào) 放 大整 形分 頻 電 路驅(qū) 動(dòng) 電 路數(shù) 碼 管 顯 示電 源 圖 22 方 案一原理框圖 方案二：本方案使用大量的數(shù)字器件，主要以數(shù)字器件為核心，主要分為時(shí)基電路，邏輯控制電路，放大整形電路，閘門電路，計(jì)數(shù)電路 ，鎖存電路，譯碼顯示電路七大部分。 方案論證與比較 方案一：本方案主要以 AT89C51 單片機(jī)為核心，被測(cè)信號(hào)先進(jìn)入信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，再被送到波形整形電路整形，把被測(cè)的正弦波或者三角波整形為方波。閘門電路的導(dǎo)通和截止由閘門控制信號(hào)進(jìn)行控制。 頻率計(jì)的原理方框圖如圖 21 所示。主門的另外一個(gè)輸入端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。 參數(shù)要求如下： a) 測(cè)量范圍 1KHZ—99KHZ； b) 用八位數(shù)碼管顯示測(cè)量值； c) 能根據(jù)輸入信號(hào)自動(dòng)切換量程； d) 可以測(cè)量方波、三角波及正弦波等多種波形 ； 2 頻率計(jì)的測(cè)量原理 頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：時(shí)基（ T）電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。分頻、頻率的計(jì)算和顯示由單片機(jī)控制。 頻率計(jì)中主要元器件是單片機(jī) AT89C51，由它 完成對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部有分頻器、顯示器等器件。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快，它已成為在現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)控制與計(jì)量測(cè)試、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理等技術(shù)中日益普及的一項(xiàng)新興技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛。單片機(jī)作為最為典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，頻率計(jì)發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。 Display 目 錄 Abstract………………………………………………………… .. III 引言 ……………………………………………………………… 1 第 概述 . 頻率計(jì)的定義 ……………………………………………… .1 . 頻率計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用 ……………………………………… .1 . 頻率計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 ………………………………………… .1 第 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) . 設(shè)計(jì)方案 …………………………………………………… .2 . 方案論證及選用依據(jù) ……………………………………… .3 . 頻率測(cè)量的原理 …………………………………………… .3 . 總體思路 …………………………………………………… .4 . 具體模塊 …………………………………………………… .4 第 硬件電路的具體設(shè)計(jì) . AT89C51 主控制器模塊 …………………………………… .5 . 單片機(jī)的定時(shí) \計(jì)數(shù) ………………………………………… .10 . 電源模塊 …………………………………………………… ..11 . 放大整形模塊 ………………………………………… …… ..16 . 分頻設(shè)計(jì)模塊 ……………………………………………… ..15 . 顯示模塊 …………………………………………………… ..17 第 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 軟件模塊設(shè)計(jì) ……………………………………………… ...20 . 中斷服務(wù)子程序 …………………………………………… ...21 . 顯示子程序 ………………………………………………… ...22 . 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介 ………………………………………………… 22 第 總結(jié) ……………………………………………………… .23 參考 ……………………………………………………………… ...25 附錄 ……… ………………………………………………………… 26 1 引言 1．概述 在電子測(cè)量領(lǐng)域中 ,頻率是最基本的參數(shù)之一 ,并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系 ,因此頻率計(jì)在教學(xué)、科研、測(cè)量?jī)x器、工業(yè)控制等方面都有較廣泛的應(yīng)用。 c. the display circuit. Used for showing frequency value. Key Words: SingleChip Microputer。 frequency meter at first with timing of SingleChip Microputer / counter 1S produces as controlling the gate signal examine signal is it have a facelift square wave cycle conduct of pulse signal after count to amplify, is it examine into frequency value of signal to try to get , show through 8 circuit display number value dynamically circuit is made up of three following parts mainly: SingleChip Microputer. It is a core of the frequency meter, most work are finished by it。用于顯示頻率值。它是頻率計(jì)的核心，大部分工作由它完成； 。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制功能，克服了一般數(shù)字頻率計(jì)在低頻精度不高的缺點(diǎn)； 頻率計(jì)首先以單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生 1S 定 時(shí)作為控制閘門信號(hào)，然后把被測(cè)信號(hào)放大整形后的方波脈沖信號(hào)的周期作為計(jì)數(shù)，從而求得被測(cè)信號(hào)的頻率值，最后通過八位動(dòng)態(tài)顯示電路顯示數(shù)值。可以說伴隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻和視頻技術(shù)進(jìn)入科研、生產(chǎn)、軍事技術(shù)和經(jīng)濟(jì)生活領(lǐng)域，直至家庭和個(gè)