【正文】 化的次數(shù)。 基本設(shè)計(jì)原理 基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。由圖可知： T NTo （注： To 為標(biāo)準(zhǔn)信號的周期，所以 T 為分頻后信號的周期，則可以算出被測量信號的頻率 f。 頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算 頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路與頻率的計(jì)算 頻率測量儀的設(shè)計(jì)思路主要是：對信號分頻，測量一個(gè)或幾個(gè)被測量信號周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的周期個(gè)數(shù)，進(jìn)而測量出該信號頻率的大小，其原理如右圖 1 所示。 基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。測量范圍從 1Hz― 10kHz 的正弦波、方波、三角波，時(shí)基寬度為 1us,10us,100us,1ms。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。全能提高個(gè)人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。 P1_3 0。 P1_3 1。 TH0 0X3C。 。 lcd_wdat 39。H39。 。 lcd_wdat 39。 lcd_wdat SHI+48 。 lcd_wdat QIAN+48 。 lcd_pos 0x00 。 QIAN SHU/1000%10。 SHI SHU/10%10。 //關(guān)閉定時(shí)器 TR0 0。//P2 低位 SHUamp。 //P3 高位 SHU 8。 WORD SHU。 // if count 19 count++。 TH0 0X3C。 while 1 。 IE 0X82。 TH0 0X3C。 P1 0XFF。 // void main lcd_init 。 extern void lcd_wdat BYTE dat 。 typedef bit BOOL 。 include // typedef unsigned char BYTE。 lcd_wcmd 0x01 。 // 數(shù)據(jù)讀寫 AC 加 1。閃爍關(guān) delay 1 。 // 顯示開。 // 8 位數(shù)據(jù)接口， 2 行顯示， 5*7 delay 1 。 ep 0。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 P0 dat。 rw 0。 extern void lcd_wdat BYTE dat //寫入字符顯示數(shù)據(jù)到 LCD while lcd_bz 。 ep 0。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 P0 cmd。 _nop_ 。 rw 0。 lcd_wcmd BYTE cmd // 寫入指令數(shù)據(jù)到 LCD while lcd_bz 。 ep 0。 result BOOL P0 amp。 _nop_ 。 _nop_ 。 rw 1。 BOOL lcd_bz // 測試 LCD 忙碌狀態(tài) BOOL result。 _nop_ 。 i++ _nop_ 。 while ms for i 0。 sbit ep P1^2。 sbit rs P1^0。 typedef unsigned int WORD。 在設(shè)計(jì)過程中，得到 了我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)與幫助，還有其他老師和同學(xué)的大力支持和協(xié)助，在此一并表示衷心的感謝。擴(kuò)展了知識面，不但掌握了本專業(yè)的相關(guān)知識，而且對其他專業(yè)的知識也有所了解，而且較系統(tǒng)的掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高。但由于本頻率計(jì)設(shè)計(jì)成本低、產(chǎn)品可模塊化設(shè)計(jì)、電源直接使用干電池、體積小、使用時(shí)可隨時(shí)隨地移動、使用起來特別的方便，比起傳統(tǒng)的頻率計(jì)還是有非常大的使用價(jià)值 和使用空間。經(jīng)實(shí)際多次測試頻率在小于 1000Hz 的時(shí)候最大相對誤差達(dá)到 1%，在1000Hz65536Hz 相對誤差小于 %。以南京電訊儀器廠生產(chǎn)的 E312B 型通用計(jì)數(shù)器為基準(zhǔn)進(jìn)行了測試對比。設(shè)計(jì)綜合考慮了頻率測量精度和測量反應(yīng)時(shí)間的要求 。定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由相應(yīng)的運(yùn)行控制位 TR 控制 ,當(dāng) TR 置 1 ,定時(shí) / 計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù) 。在構(gòu)成為計(jì)數(shù)器時(shí) ,在相應(yīng)的 外部引腳發(fā)生從 1 到 0 的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加 1 ,這樣在計(jì)數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率 。單片機(jī) AT89S52 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)溢出中斷要求的功能 。將該計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)經(jīng)單片機(jī)處理送至 LCD 顯示。其程序流程圖如圖 12 所示。其程序流程圖如圖 11 所示。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 指令 11：讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以 在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 . 1602ALCD 基本技術(shù)： 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM 已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表 1 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A” 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如下表所示， 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通 過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 第 15～ 16 腳：空腳（圖中未畫出）。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，本設(shè)計(jì)使用時(shí)通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整其對比度（圖中未畫出）。 圖 7 典型接法 圖 8 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 顯示模塊 . 1602ALCD 與單片機(jī)的接法 單片機(jī)與 1602ALCD 的連接如圖 9 所示 圖 9 單片機(jī)與 LCD 接法 1602ALCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，本設(shè)計(jì)具體接法如下： 第 1 腳： VSS 為地電源（圖中未畫出）。 集成電路運(yùn)算放大器在近幾年得到迅速發(fā)展，除了具有高電壓增益的通用型外，還具有性能更優(yōu)良和具有特殊功能的集成運(yùn)放，可分為高輸入阻抗、低漂移、高精度、帶寬、低功耗、高壓、大功率和程控型等專用型集成運(yùn)算放大。 + 差分 電壓放大級 輸出級 Vid 輸入級 偏置電流 圖 6 集成電路運(yùn)算放大器內(nèi)部組成原理框圖 運(yùn)算放大器分為通用型和專用型集成電路運(yùn)算放大器， 741 型集成運(yùn)算放大器即為通用型，其電路主要包括偏置電路（ 24 個(gè) BJT、 10 個(gè)電阻和一個(gè)電容組成）、輸入級、中間級和輸出級四個(gè)部分，整個(gè)電路要求當(dāng)輸入信號為零時(shí)輸出也為零。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。圖中輸入級一 般是由 BJT、 JFET 或MOSFET 組成的差分式放大電路，利用它的對稱性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個(gè)輸入端構(gòu)成整個(gè)電路的反相輸入端和同相輸入端[7]。 [5] . 信號放大仿真 下圖 為當(dāng) R3 50KΩ時(shí)輸入信號頻率為 100Hz，幅度為 1V 在輸入端和 R1左端測得的信號仿真圖，由運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（ R3+R4） /R3R3 50KΩ時(shí)輸入信號頻率為 100Hz，幅度為 1V 在輸出端測得的仿真波形圖，頻率不變，幅度為 5V。 由于輸入的信號幅 度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對于輸入信號的測量就不方便了，過大可能會把器件燒毀，過小可能器件檢測不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號調(diào)理電路對輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放大限幅和整形，信號調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖 3 所示： 圖 3 信號處理 圖中 D1― D4 為肖特基二極管（ DIODE），本設(shè)計(jì)中選用 IN4148。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（ R3+R4） /R3，改變 R3 的大小可以改變放大倍數(shù)。它將正弦輸入信號 Vx 整形成同頻率方波 Vo,幅值過大的被測信號經(jīng)過分壓器分壓送入后級放大器，以避免波形失真。 ??XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指 令時(shí)， 應(yīng)該接到 VCC 端。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲器從0000H 到 FFFH 單元的指令， 必須同 GND 相連接。當(dāng) AT89C52 執(zhí)行外部程序存儲器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， 將跳過兩個(gè)信號。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。當(dāng)在 Flash 編程時(shí)還可以作為編程脈沖 輸出。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出電流（ IIL）。 P3 口的輸出緩沖能驅(qū)動 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 當(dāng) EPROM 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 口同時(shí)接收高 8 位地址和一些控制信號。在這種情況下， P2 口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出 1 時(shí)。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出電流（ IIL）。 P2 口的輸出緩沖能驅(qū)動 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)， P1 口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會輸出一個(gè)低電流（ IIL）。 P1 口的輸出緩沖能接受或輸出 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。在這種模式下， P0 口具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)對 0 端口寫入 1 時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用?？煞譃橐韵聨讉€(gè)模塊：放大整形模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、 LCD 顯示模塊。將計(jì)數(shù)中斷彌補(bǔ)計(jì)數(shù)器最高計(jì)數(shù) 65536 的不足作為本設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，故本設(shè)計(jì)最終選擇采用第一種方法并且只使用計(jì)數(shù)器的最多計(jì)數(shù) 65536。對外部脈沖的占空比無特殊要求。第二種方法的好處是輸入的時(shí)鐘信號頻率可以不受單片機(jī)晶振頻率的限制，可以對相 對較高頻率進(jìn)行測量，但缺點(diǎn)是成本比第一種方法高，設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序也比較復(fù)雜。這種方法的缺陷是受限于單片機(jī)計(jì)數(shù)的晶振頻率，輸入的時(shí)鐘頻率通常是單片機(jī)晶振頻率的幾分之一甚至是幾十分之一，在本次設(shè)計(jì)使用的 98C51單片機(jī)，由于檢測一個(gè)由“ 1”到“ 0”的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，前一個(gè)機(jī)器周期測出“ 1”，后一個(gè)周期測出“ 0”。 方案選擇 用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)通常采用兩種辦法，第一種方法是使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器對輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；第二種方法是單片機(jī)外部使用計(jì)數(shù)器對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由 單片機(jī)讀取。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號變成脈沖信號，其重復(fù)頻率等于被測頻率 f。所謂“頻率”，就是周期性信號在單位時(shí)間（ 1s）內(nèi)變化的次數(shù)。 基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率 的一種測量裝置。 本數(shù)字頻率計(jì)將采用定時(shí)、計(jì)數(shù)的方法測量頻率，采用一個(gè) 1602A LCD 顯示器動態(tài)顯示 6 位數(shù)。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。 1 系統(tǒng)概述 數(shù)字頻率計(jì)概述 數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。 在基礎(chǔ)理論和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過對數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號頻率的測量裝置。 以 AT89S52 單片機(jī)為控制器件的頻率測量方法， 并用 C 語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)智能控制，結(jié)合外圍電子