【正文】 路 C 滿足 RLC=（ 3~5） T/2，式中 T為輸入交流信號周期， RL 為整流濾波電路的等效負載電阻。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓 U1。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/P1=n，式中 n 是變壓器的效率。 表 33 單片機端口分配表 模 塊 端口 功能 顯示模塊 、 數(shù)碼管頻率值顯示 LED單位顯示 分頻模塊 通道選擇 清零 電源模塊 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直流穩(wěn)壓電源一般 由 電源變壓器 T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖35 所示 。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 表 32 P3口的第二種功能說明表 引腳號 第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） T0(定時器 0外部輸入 ) TXD (串行輸出 ) T1(定時器 1外部輸入 ) INT0 （外部中斷 0） WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) （外部中斷 1） RD (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) 頻率計的設計 9 RST:復位輸入。 P3口亦作為 AT89C52特殊功能（第二功能）使用， P3口功能如 表 32 所示。對 P3端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 頻率計的設計 8 表 3— 1 P1口的第二種功能說明表 引腳號 第二功能 T2(定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入 )，時鐘輸出 T2EX(定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制 ) MOSI(在系統(tǒng)編程用 ) MISO(在系統(tǒng)編程用 ) SCK(在系統(tǒng)編程用 ) P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入， P1 口功能具體如 表 31所示。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。 頻率計的設計 7 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U10AT89S52S3SWPB10KR1310uFC1212Y2XTAL30pFC1030pFC11P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37P00P01P02P03P04P05P06P07112233445566778899U9 SHANGLAXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2RESRES5V5V5V5VADDR0ADDR1ADDR2CLEARLED1LED2LED3SPEKER 圖 34單片機最小系統(tǒng)原理圖 引腳功能 VCC:電源電壓 ； GND:地 ； P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。并聯(lián) 2個 30pF 陶瓷電容幫助起振。考慮到單片機本身用在控制，并非高速信號采樣處理，所以選取合適的頻率即可。 高頻率的時鐘有利于程序更快的運行 ，也有可以實現(xiàn)更高的 信號采樣率，從而實現(xiàn)更多的功能。 RST單片機C1R1GNDVCC RST單片機C2R2GNDVCCR3S?SWPB 圖 32 上電復位 圖 33 手動復位 有時系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況 ，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動復位。 頻率計的設計 6 圖 31 AT89S52引腳圖 復位電路及時鐘電路 復位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的基本模塊 。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種封裝，本次設計根據(jù)最小系統(tǒng)有時需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插 DIP40 的封裝。不斷發(fā)展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。片內(nèi)資源有 4 組 I/O 控制端口、 3 個定時器、 8 個中斷、軟件設置低能耗模式、看門狗和斷電保護。 AT89S52 片內(nèi)集成 256 字節(jié)程序運行空間、 8K 字節(jié) Flash 存儲空間，支持最大 64K外部存儲擴展。 8位 單片機是 MSC51 系列產(chǎn)品升級版 ，有世界著名半導體公司 ATMEL 在購買 MSC51設計結(jié)構(gòu)后，利用自身優(yōu)勢技術(shù) —— （掉電不丟數(shù)據(jù)）閃存生產(chǎn)技術(shù)對舊技術(shù)進行改進和擴展，同時使用新的 半導體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。芯片上的 Flash 程序存儲器課重新編程的系統(tǒng)或常規(guī)非易失性內(nèi)存編程。 AT89S52 主控制器 模塊 AT89S52 的介紹 該 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS8 位微控制器，可在 4K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)編程的閃存存儲器。 綜合以上頻率計系統(tǒng)設計有單片機控制模塊 、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊等組成，頻率計的總體設計框圖如圖 22 所示。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā) 送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機中 CPU 的開銷小 ,能供給單獨鎖存的 I/O 接口電路很多。 在單片機應用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。 D DD D D0，于是用 8 位二進制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。當二極管導通時，對應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組 合而顯示的各種字符。如下圖所示。基中 7 個長條形的發(fā)光管排列成 “日 ”字形，另一個圓點形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母?？捎?74161頻率計的設計 4 進行外部分頻。 分頻模塊： 考慮單片機外部計數(shù) ， 使用 12 MHz 時鐘時，最大計數(shù)速率為 500 kHz，因此需要外部分頻。 放大整形模塊： 放大電路是對待測信號的放大，降低對待測信號幅度的要求。 (因為 AT89C52所需外圍元件少，擴展性強，測試準確度高。利用其內(nèi)部的定時／計數(shù)器完成待測信號周期／頻率的測量。 具體模塊 根據(jù)上述系 統(tǒng)分析， 頻率計系統(tǒng)設計共包括五大模塊 ：單片機控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊。 本文介紹了一種基于 單片機 AT89S52 制作的頻率計的設計方法 ,所制作的頻率計 測量比較高的頻率采用外部十分頻，測量較低頻率值時采用單片機直接計數(shù)，不進行外部分頻 。 上述表 明，在頻率測量時，被測信號頻率越高，測量精度越高。由于數(shù)字測量的離散性，被測頻率在計數(shù)器中所記進的脈沖數(shù)可有正一個或負一個脈沖的 1? 量化誤差，在不計 其他誤差影響的情況下，測量精度將為： 頻率計的設計 3 1()fA N? ? （ 2— 2） 應當指出， 測量頻率時所產(chǎn)生的誤差是由 N 和 T 倆個參數(shù)所決定的，一方面是單位時間內(nèi)計數(shù)脈沖個數(shù)越多時，精度越高，另一方面 T 越穩(wěn)定時，精度越高。由此可以得出一個初步結(jié)論：測頻法適合于測高頻信號。本頻率計要求測頻誤差在 1‰以下，則 N應大于 1000。假設所 測得的脈沖個數(shù)為 N，則所測頻率的誤差最大為δ =1／ （ N1） *100%。這個誤差是比較大的，實際上，測量的脈沖個數(shù)的誤差會在177。 時基信號 待測信號 丟失（少計一個脈沖） 計到 N 個脈沖 多余（比實際多出了 個脈沖） 圖 21 測頻原理 在圖 1中， 假設時基信號為 1KHZ，則用此法測得的待測信號為 1KHZ 5=5KHZ。由晶體振蕩器產(chǎn)生的基頻，按十進制分頻得出的分頻脈沖，經(jīng)過基選通門去觸發(fā)主控電路，再通過主控電路以適當?shù)木幋a邏輯便得到相應的控制指令，用以控制主門電路選通被測信號所產(chǎn)生的矩形波，至十進制計數(shù)電路進行直接計數(shù)和顯示。 參數(shù)要求如下： 1．測量范圍 1HZ— 40MHZ； 2． 用 8 位數(shù)碼管顯示測量值； 3．能根據(jù)輸入信號切換量程 并且 可以測量方波、三角波及正弦波等多種波形； 頻率計的設計 2 第二章 系統(tǒng)總體方案設計 測頻的原理 測頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時間內(nèi)對被測信號進行計數(shù)”。其中以 AT89S52 為內(nèi)核的單片機系列目前在世界上生產(chǎn)量最大，派生產(chǎn)品最多，基本可以滿足大多數(shù)用戶的需要。單片機已成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應用。 頻率計發(fā)展與應用 在我國，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)的里程碑事件。 傳統(tǒng)的頻率計采用測頻法測量頻率，通常由組合電路和時序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運行速度慢而且測量低頻 信號不準確。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間內(nèi)變化的物理量。 頻率計概述 數(shù)字頻率計是計算機 、通訊設備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領域不可缺少的測量儀器。由于頻率信號抗干擾性強，易于傳輸，因此可以獲得較高的測量精度。 本次采用單片機技術(shù)設計一種數(shù)字顯示的頻率計，具有測量準確度高，響應速度快，體積小等優(yōu)點。以 AT89S52 單片機為核心，通過單片機內(nèi)部定時 /計數(shù)器的門控時間，方便對頻率計的測量。 頻率計主要是由信號輸入和放大電路、單片機模塊、分頻模塊 及顯示電路模塊組成。正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號頻率的變化，因此，頻率計擁有非常廣泛的應用范圍。 湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)實踐任務書 系 名 稱 電氣工程系 專業(yè)及班級 電氣 S20217 學生姓名 學 號 畢業(yè)實踐題目： 基于單片機控制的頻率計的設計 指 導 教 師（簽字）： 教研室主任（簽字）： 系 主 任（簽字）： 2021 年 9 月 15 日 摘 要 在傳統(tǒng)的 電子測量儀器 中，示波器在進行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。 頻率測量是電子學測量中最為基本的測量之一。在整個設計過程中，所制作的頻率計采用外部分頻，實現(xiàn) 1Hz~40MHz的頻率測量， 采用外部按鈕 量程切換流程。其待測頻率值使用 8位共陽極數(shù)碼管顯示 。 關(guān)鍵詞： 頻率計；單片機；計數(shù)器；量程切換 目錄 第一章 前言 ........................................