【正文】 存低 8 位地址的輸出脈沖。 表 35 P3 口引腳第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。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 ILL。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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， P3輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對 P2口寫“ 1”時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對 P1口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流ILL。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。對 P0 口端口寫“ 1”時(shí)，引腳作高阻抗 輸入。 P0 口： P0口是一個(gè) 8位漏級開路的雙向 I/O 口。將 P0口和 P2口設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)端口。 P2口的各引腳接到 74LS06的輸入端，用于位驅(qū)動(dòng)； P3口設(shè)置為第二功能。單片機(jī) I/O引腳一線多功能的特點(diǎn)方便了用戶的設(shè)計(jì)，在組成系統(tǒng)時(shí)可自選擇。另外引腳在程序控制下有第二功能，可供設(shè)計(jì)者靈活選擇。 8K 8位片內(nèi) FLASH 程序存儲(chǔ)器用于放置系統(tǒng)軟件。 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)待測信號(hào)的頻率測量或者待測信號(hào)的周期測量。 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 頻率測量電路選用 AT89C52 作為頻率計(jì)的信號(hào)處理核心。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 信號(hào)輸入P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7INT1T0CL K1Q03Q14Q25Q36MR27 4 L S 3 9 3 A7 4 L S 3 9 3CL K1Q03Q14Q25Q36MR27 4 L S 3 9 3 B7 4 L S 3 9 3R 1 08 2 0R 1 18 2 0R 1 28 2 0R 1 38 2 0R 1 48 2 0R 1 58 2 0R 1 68 2 0R98 2 0 圖 37 分頻電路 最小系統(tǒng) AT89C52 頻率測量電路選用 AT89C52 作為頻 率計(jì)的信號(hào)處理核心。 74LS393B的 1腳接到 74LS393A的引腳 6，由74LS393A的 6腳提供時(shí)鐘信號(hào)。 74LS393A引腳 1連接由 74LS08的 3腳，作為信號(hào)輸入。其分頻電路如圖 37。由于每個(gè)計(jì)數(shù)級都有并行輸出，所以系統(tǒng)定時(shí)信號(hào)可以獲得輸入計(jì)數(shù)頻率的任何因子。 表 34 74LS393的計(jì)數(shù)時(shí)序 計(jì)數(shù) 輸出 Qd Qc Qb Qa 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 10 H L H L 11 H L H H 12 H H L L 13 H H L H 14 H H H L 15 H H H H 74LS393是具有 獨(dú)立時(shí)鐘的雙 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器都有直接清除，有效提高系統(tǒng)密度，緩沖輸出減小集電極轉(zhuǎn)換的可能性。采石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 用兩個(gè)芯片接成級聯(lián)的方式，組成一個(gè) 8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同時(shí)也是分頻比為 256的分頻器，然后將它 們接入單片機(jī)的 P1口。采用數(shù)字芯片 74LS393。其在電路中的應(yīng)用如圖 36。 芯片 74LS08在電路中起到一個(gè)開關(guān)的作用，只有在高電平有效時(shí)，才能進(jìn)行信號(hào)的傳輸，起到控制的作用。 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 33 74LS08功能表 Y=AB 輸入 輸出 A B Y L L L L H L H L L H H H 圖 35 74LS08引腳圖 在實(shí)際應(yīng)用中，只用到其中的一個(gè)與門，它的 1腳接 74HC00的輸出信號(hào)， 2腳接到單片機(jī)的 ,2腳的電平是高還是低，取決與單片機(jī)。 高低電平輸出信號(hào)放大輸入信號(hào)高電平1237 4 H C 0 07 4 HC 0 0L11 0 0 u hC31 0 4+5 圖 34 波形變換和整形電路 閘門時(shí)基電路 為了對數(shù)字信號(hào)的控制，采用數(shù)字芯片（ 74LS08）。其電路如圖 34所示。這些都將嚴(yán)重影響到矩形脈沖的實(shí)際效果。后一種當(dāng)傳輸線上電容 較大，波形的上升沿和下降沿明顯變壞。引起畸變的原因主要有兩個(gè)方面：一是由干擾信號(hào)引起的；二是由傳輸線路引起的。其引腳圖如圖 33 表 31 74HC00引腳功能說明 引腳名稱 說明 引腳名稱 說明 引腳名稱 說明 1A4A 輸入端 1Y4Y 輸出端 GND 地 1B4B 輸入端 VCC 電源 表 32 74HC00功能表 Y=AB 輸入 輸出 輸入 輸出 A B Y H L H L L H H H L L H H 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 33 74HC00引腳圖 74HC00在轉(zhuǎn)換過程中有正反饋?zhàn)饔?，可以將邊沿變化緩慢的周期性信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。其引腳功能如表31所示。采用數(shù)字芯片（ 74HC00）。如圖 32所示。 一般通過它的放大后，其電壓可以達(dá)到 3伏以上?？梢远嘁恍┑妮敵鲭娏鳌５诙€(gè)三極管采用共發(fā)射極方式，主要作用是放大非常弱的輸入脈沖信號(hào)。共集電極方式可以放大電流，電壓跟隨作用，輸入電阻高，輸出電阻小頻率特性好。為了獲得比較寬的頻率，第一個(gè)三極管采用共集電極方式。 圖 31 頻率計(jì)原理框圖 信號(hào)預(yù)處理電路 放大電路 采用兩個(gè) NPN三極管（ 9018）級聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)對待測信號(hào)的放大 ,降低對待測信號(hào)的幅度要求。 被測閘門信號(hào) 高頻信號(hào) 實(shí)際檢出信號(hào) 未知 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 頻率計(jì)由單片機(jī) AT89C52 、信號(hào)預(yù)處理電路、測量數(shù)據(jù)顯示電路所組成，其中信號(hào)預(yù)處理電路包括待測信號(hào)放大、波形變換、波形整形和分頻電路。 把測量工作分為兩種方法 ： （ 1） 在 HZfx 410? 的高頻段采用直接測頻法。如圖 25. 基準(zhǔn)閘門信號(hào) 被測信號(hào) 實(shí)際檢出信號(hào) 1S 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 25 間接測量法時(shí)序圖 該方法只適合低頻率信號(hào)的測量，高頻率信號(hào)測量會(huì)有很大的誤差。其原理是測量在單位時(shí)間內(nèi)的被測信號(hào)的周期。因此，對于低頻段的信號(hào)頻率，必須采用其他的測量方法。 圖 24 直接測頻法時(shí)序圖 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可以得出，高頻率的信號(hào)測的信號(hào)頻率與實(shí)際頻率相差不大，但在低頻段測量時(shí)，相對誤差很大，即直接測量法適合用在高頻段頻率的測量中，在低頻段中不適用。 直接測頻法 直接測頻法測量原理是：頻率是單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)，如果設(shè)定在單位時(shí)間 1S 內(nèi)被測信號(hào)的脈沖計(jì)數(shù)，測得的這個(gè)脈沖個(gè)數(shù)就是要測的被測信號(hào)的頻率。 因此選用 方案三，采用單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)。原理框圖如圖 23所示。所以在測量高頻信號(hào)時(shí)，需要對信號(hào)進(jìn)行預(yù)分頻處理。 方 案三：系統(tǒng)控制核心采用單片機(jī) AT89C52，門控信號(hào)由 AT89C52 內(nèi)部的計(jì)數(shù) /定時(shí)器產(chǎn)生。但從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求上看，要能實(shí)現(xiàn)測量頻率是 2HZ～ 1MHZ 的范圍，以頻率下限 2HZ為例，要達(dá)到誤差小于 ％的目的，必須顯示 3位的有效數(shù)字，而使用直接測頻的方法，要達(dá)到達(dá)個(gè)測量精度，需要主門連續(xù)開啟 100 秒。原理框圖如圖 22所示。 方案二：系統(tǒng)采用可編程邏輯器件作為信號(hào)處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計(jì)數(shù)、門控、顯示等一系列工作。而且，電路過于復(fù)雜，而且多量程換檔開關(guān)使用不便。頻率范圍寬：測量頻率范圍為 10Hz～ 20GHz。 該方案的特點(diǎn)是集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長，可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。 總體設(shè)計(jì)方案 方案一：采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路測頻系統(tǒng)，完成頻率計(jì)測量功能。 通常，輸入信號(hào)的頻率不穩(wěn)定。頻率是周期信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)變化的次數(shù)。 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) (AT89C52)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)簡單、成本低、精度高、可測頻帶寬，大大降低了設(shè)計(jì)成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。相比傳統(tǒng)的頻率計(jì)，它的結(jié)構(gòu)更簡單，穩(wěn)定性好，精度高，體積更小，保密性更強(qiáng)。有時(shí)在測量高頻率或者低頻率的時(shí)候，往往不能滿足測量要求 ，而且測量精度也受到芯片本身極大的限制。 頻率計(jì) 的設(shè)計(jì) 運(yùn)用 51系列單片機(jī)和高速計(jì)數(shù)器的組合 ,并采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄈ〈鷤鹘y(tǒng)電路，不僅能克服傳統(tǒng)頻率計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、精度不高的弊端，而且頻率計(jì)性能 也將大幅提高 ,可實(shí)現(xiàn)精度較高、等精度和寬范圍頻率計(jì)的要求。 隨著嵌入式系統(tǒng)式系統(tǒng)片上系統(tǒng)等概念的提出 .普遍接受及應(yīng)用，單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了一個(gè)新的階段 ,單片機(jī)的體積更小功能更齊全可靠性更高 。此時(shí)單片機(jī)仍處在初級的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把 CPU、RAM 有的還包括了一些簡單的 I/O 口集成到芯片上，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。 背景 頻率計(jì)是一種很普遍的 測量儀器 ，其基本功能是測量信號(hào)的頻率和周期，還廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。從單片機(jī)引入我國至今，單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。 傳統(tǒng)的頻率計(jì) 通常采用組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運(yùn)行速度慢，而且測量低頻信號(hào)時(shí)不宜直接使用。 Frequency meter II 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................................... 1 課題的引入 ......................................................................................................................... 1 背景 .......................................................................................................................................