【正文】 2005.［5］賴麒文. 8051單片機(jī)C語言軟件設(shè)計(jì)的藝術(shù)[M]. 科學(xué)出版社. 2004.［6］吳清平. 單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例教程[M]. 海軍出版社. 2008［7］周航慈著. 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)[M] . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1991.［8］李華等編著. MCS 51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M] . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993.［9］夏路易等. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì) 北京希望電子出版社［10］馬忠梅. C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社致 謝在論文完成之際，我的心情萬分激動(dòng)。在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。這一次設(shè)計(jì)對(duì)我來說，感觸最深的就是要想做好一個(gè)設(shè)計(jì)課題首先要對(duì)每一部分所涉及的知識(shí)點(diǎn)掌握好，只有這樣才能對(duì)設(shè)計(jì)做的得心應(yīng)手。最后計(jì)算相應(yīng)的頻率值。T0進(jìn)行計(jì)數(shù)，TO中斷溢出一次，T0count加1。中斷程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)與計(jì)數(shù)的功能。第四章 程序流程圖設(shè)計(jì)主程序流程頻率放大讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值重新啟動(dòng)T0、T1中斷，重新進(jìn)行測(cè)量結(jié)果顯示YNKey=1開始中斷流程。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，這就是所謂計(jì)數(shù)工作方式。當(dāng)C/=0時(shí)，多中開關(guān)接通振蕩脈沖的12分頻輸出，13位計(jì)數(shù)器以此進(jìn)行計(jì)數(shù)，這就是所謂定時(shí)器工作方式。方式0是13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式[15]，其計(jì)數(shù)器由TH0高8位和TL0的低五位構(gòu)成。當(dāng)采用12MHz頻率的晶體時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為1MHz，輸入脈沖的周期間隔為1μs[14]。當(dāng)89C51內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被選擇為定時(shí)器工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器增1。（4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)輸入信號(hào)的要求定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的兩個(gè)作用是用來精確的確定某一段時(shí)間間隔[13]（作定時(shí)器用）或累計(jì)外部輸入的脈沖個(gè)數(shù)（作計(jì)數(shù)器用）。每一個(gè)中斷源都有一個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，但是串行口占有兩個(gè)中斷標(biāo)志位。能夠產(chǎn)生中斷申請(qǐng)的部件被稱為中斷源。（3）中斷允許控制寄存器（IE）[12]EA——中斷允許總控制位ET0和ET1——定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供給用戶使用的有：8位計(jì)數(shù)器TH和TL，以及有關(guān)的控制位。R0和TR1——定時(shí)器運(yùn)行控制位TRO（TR1）=0　　　　　　停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作TRO（TR1）=1　　　　　　啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作（2）工作方式控制寄存器（TMOD）[11]TMOD寄存器是一個(gè)專用寄存器，用于設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式。現(xiàn)對(duì)其定時(shí)功能加以介紹。由于這些控制參量的請(qǐng)求都是隨機(jī)發(fā)出的，而且要求單片機(jī)必須做出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，對(duì)此，只有靠中斷技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。在單片機(jī)中，中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)控制?；谫Y源共享原理上的中斷技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。在通常情況下，單片機(jī)執(zhí)行主程序，只有當(dāng)正常狀態(tài)出現(xiàn)故障，或發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)才暫停執(zhí)行主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行或處理中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，再返回到主程序繼續(xù)運(yùn)行。由于在程序設(shè)計(jì)中用到中斷[9]方式，所以我們?cè)诖藢?duì)單片機(jī)中斷系統(tǒng)中的中斷控制作一下介紹。得出的頻率放到RRR3三個(gè)寄存器后調(diào)用轉(zhuǎn)換BCD代碼模塊。由于所測(cè)周期的單位是181。在測(cè)周期過程中，會(huì)發(fā)生定時(shí)器T0的中斷，每發(fā)生一次中斷則將R0寄存器加一，因此R0實(shí)際上是周期值的高字節(jié)。首先將零賦給TH0、TL0兩個(gè)寄存器，將定時(shí)器T0的運(yùn)行控制位TR0置位，同時(shí)也將ET0置位以允許定時(shí)器T0終端，當(dāng)不是低電平時(shí)則等待。待測(cè)信號(hào)經(jīng)預(yù)處理電路分頻后變成較寬的方波信號(hào)，為單片機(jī)測(cè)信號(hào)頻率提供有效的輸入信號(hào)。計(jì)數(shù)寄存器中的值通過16進(jìn)制數(shù)道10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值開始，也就是從測(cè)量頻率的高量程開始。測(cè)量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（SP）、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。待測(cè)信號(hào)的周期測(cè)量值通過浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算變換成頻率值,這時(shí)的誤差來源于浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換所帶來的誤差。在進(jìn)行周期測(cè)量時(shí)進(jìn)入單片機(jī)的信號(hào)頻率小于100Hz ,使用12MHz 時(shí)鐘這時(shí)的最小計(jì)數(shù)值為10000 。當(dāng)待測(cè)信號(hào)頻率小于2 KHz 時(shí),直接測(cè)量的是信號(hào)的周期。在表1 中,待測(cè)信號(hào)頻率大于2 KHz 時(shí)的誤差就來源于計(jì)數(shù)誤差。當(dāng)僅顯示3 位有效數(shù)字時(shí),該項(xiàng)誤差可以忽略。誤差表達(dá)式為d f / f = | dN/ N| + | dt/ t|這里N 為計(jì)數(shù)值,t 為閘門時(shí)間。由表1 頻率測(cè)量對(duì)比表可以看出,頻率測(cè)量的測(cè)量精度大于周期測(cè)量的測(cè)量精度。表頻率測(cè)量對(duì)比表如圖信號(hào)予處理電路所示,待測(cè)信號(hào)在進(jìn)入單片機(jī)之前經(jīng)過了10 2 次分頻。實(shí)測(cè)結(jié)果和誤差分析為了衡量這次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)的工作情況和測(cè)量精度,我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。當(dāng) TR 清 0 ,停止計(jì)數(shù) 。外部輸入每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次 ,這樣檢測(cè)一次從1 到 0 的跳變至少需要 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期) ,所以最大計(jì)數(shù)速率為時(shí)鐘頻率的 1/ 24 ( 使用12M Hz 時(shí)鐘時(shí) ,最大計(jì)數(shù)速率為 500 KHz) 。在構(gòu)成為定時(shí)器時(shí) ,每個(gè)機(jī)器周期加 1 (使用 12M Hz 時(shí)鐘時(shí) ,每 1us 加 1) ,這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可以用來準(zhǔn)確定時(shí)1S?！? 系統(tǒng)軟件流程圖軟件處理方法 本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以 AT89S52 單片機(jī)為核心 ,利用它內(nèi)部的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量 。上電后,進(jìn)入系統(tǒng)初始化模塊,系統(tǒng)件開始運(yùn)行。系統(tǒng)軟件框圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。浮點(diǎn)數(shù)到BCD 碼轉(zhuǎn)換模塊把用浮點(diǎn)數(shù)格式表達(dá)的信號(hào)頻率值變換成本頻率計(jì)的顯示格式,送到顯示模塊顯示待測(cè)信號(hào)的頻率值。待測(cè)信號(hào)周期的3 個(gè)字節(jié)定點(diǎn)數(shù)首先通過截取高16 位、設(shè)置數(shù)符和計(jì)算階碼轉(zhuǎn)換為上述格式的浮點(diǎn)數(shù)。第二字節(jié)為尾數(shù)的高字節(jié)。為提高運(yùn)算精度,這里采用浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算。待測(cè)信號(hào)的周期由3 個(gè)字節(jié)組成:定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器溢出次數(shù)、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的高8 位和低8 位。16 位定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)值為65535 ,這樣在待測(cè)信號(hào)的頻率較低時(shí),定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器將發(fā)生溢出。待測(cè)信號(hào)的上跳沿到來后,置運(yùn)行控制位TR 為1 ,以單片機(jī)工作周期為單位,啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的周期測(cè)量。當(dāng)上述測(cè)量判斷過程直到計(jì)數(shù)閘門寬度達(dá)到1s ,這時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率測(cè)量范圍為100Hz 999Hz ,如果測(cè)量結(jié)果仍不具有3 位有效數(shù)字,頻率計(jì)則使用定時(shí)方法測(cè)量待測(cè)信號(hào)的周期。對(duì)10 進(jìn)制數(shù)的最高位進(jìn)行判別,若該位不為0 ,滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求,測(cè)量值和量程信息一起送到顯示模塊。計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí)TR 清0 ,停止計(jì)數(shù)。在對(duì)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0 后,置運(yùn)行控制位TR 為1 ,啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。測(cè)量初始化模塊設(shè)置堆棧指針(SP) 、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的工作方式。使用變壓器提供到AC橋堆的輸入腳為9V交流電壓，通過AC整流輸出為9V直流電，經(jīng)過電解電容濾波、7805穩(wěn)壓，提供給89C51單片機(jī)為5V電壓。一塊74LS290用作2分頻，一塊74LS290用作10分頻。74LS290十進(jìn)制計(jì)數(shù)器兩片接成十進(jìn)制的74LS290級(jí)聯(lián)組成210=。 引出端符號(hào)功能如下。c) 二分頻、五分頻計(jì)數(shù)。b) 二、五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)。a) 十進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng) MS1,MS2 均為高電平時(shí)，不管其他輸入端狀態(tài)如何，就可以完成置 9的功能。因此，74LS290又稱為“二—五—十進(jìn)制型集成計(jì)數(shù)器”。74LS290引腳圖當(dāng)復(fù)位輸入R0(1)=R0(2)=1，且置位輸入S9(1)?S9(2)=0時(shí)，74LS290的輸出被直接置零；只要置位輸入S9(1)?S9(2)=1，則74LS290的輸出將被直接置9，即 =1001；只有當(dāng)S9(1)和S9(2)不全為1，并且R0(1)和R0(2)不全為1時(shí)，輸入計(jì)數(shù)脈沖CP，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。它由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。用LED顯示器顯示十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼在表中列出。例如，對(duì)于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極dP、g、f、e、d、c、b、a各段為0111011時(shí)，顯示器顯示P字符，即對(duì)于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。(2)共陰極接法發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。LED顯示塊中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法:(1)共陽極接法發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。此外，顯示塊中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dP表示）用于顯示小數(shù)點(diǎn)。LED段顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示塊，有7段和“米”字段之分。但復(fù)位不影響單片機(jī)內(nèi)部的RAM狀態(tài)在單片機(jī)系統(tǒng)中，常用的顯示器有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD；熒光管顯示器。這樣處理以后信號(hào)變成方波信號(hào)，以便后續(xù)的電路進(jìn)行計(jì)數(shù)。 輸入輸出波形圖本設(shè)計(jì)為滿足設(shè)計(jì)要求，被測(cè)信號(hào)是要進(jìn)行波形的變換。 89C51上電復(fù)位電路圖。在復(fù)位有效期間，ALE、 引腳輸出高電平。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。電容的大小范圍為20pF～40pF，本設(shè)計(jì)選用30pF電容。還增加了兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，STC推出的系列51單片機(jī)芯片是全面兼容其它51單片機(jī)的，而且51單片機(jī)是主流大軍。在進(jìn)行有關(guān)電子技術(shù)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，會(huì)被經(jīng)常使用到。通過單片機(jī)程序控制，對(duì)LED顯示器進(jìn)行段控和位控，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示?！　TAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。/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），必須同GND相連接。在由AT89C51執(zhí)行外部程序存儲(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。一般情況下，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)。　　RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故?！　3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)，當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX ＠R1）,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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)。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)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。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。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 ：　　VCC：供電電壓?？删幊檀型ǖ馈　蓚€(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　　1288位內(nèi)部R