【正文】 oputer Frequency Measurement Accuracy目 錄第一章 緒 論 .........................................................1 頻率計(jì)的概述 ...................................................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第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ..............................................3 測頻原理 .......................................................3 總體思路 .......................................................4 具體模塊 .......................................................4第三章 硬件電路具體設(shè)計(jì) ..............................................7 STC89C52 .......................................................7 STC89C52 的介紹 .............................................7 復(fù)位電路及時鐘電路 .........................................8 引腳功能 ...................................................9 單片機(jī)引腳分配 ............................................12 電源模塊 ......................................................12 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 ....................................12 電源電路設(shè)計(jì) ..............................................14 放大整形模塊 ..................................................15 頻率產(chǎn)生模塊 ..................................................16 555 芯片引腳圖及引腳描述 ...................................16 引腳功能 ..................................................16 電路分析 ..................................................18 顯示模塊 ......................................................18 液晶顯示器簡介 ............................................19第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................21 軟件模塊設(shè)計(jì) ..................................................21 中斷服務(wù)子程序 ................................................22 顯示子程序 ....................................................23 量程檔自動轉(zhuǎn)換子程序 ..........................................24 應(yīng)用軟件簡介 ..................................................25 Keil 的簡介 ................................................25 Keil 的使用 ................................................27第五章 頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試 .............................................29 硬件調(diào)試 ......................................................29 電源模塊調(diào)試 ..............................................29 整形模塊調(diào)試 ..............................................30 頻率產(chǎn)生模塊調(diào)試 ..........................................31 軟件調(diào)試 ......................................................32 Aultium Designer 軟件調(diào)試 ..................................32 功能調(diào)試 ..................................................32 系統(tǒng)調(diào)試 ......................................................33 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ..............................................33 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ..............................................33 誤差分析 ......................................................33總 結(jié) ..............................................................35致 謝 ...............................................................37參考文獻(xiàn) ............................................................39附 錄 ..............................................................41第一章 緒 論 頻率計(jì)的概述 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。它的基本功能是側(cè)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。傳統(tǒng)的頻率計(jì)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(yùn)行速度慢而且測量低頻信號不準(zhǔn)確。 頻率計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用 在我國，單片機(jī)已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的里程碑事件。單片機(jī)己成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應(yīng)用。.其中以 STC89S52 為內(nèi)核的單片機(jī)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。參數(shù)要求如下: 1Hz～99Hz； LCD1602 顯示測量值； ；、三角波及正弦波等多種波形。被測信號，通過輸入通道的放大器放大后，進(jìn)入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，并送入主門的輸入端。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(dāng)?shù)木幋a邏輯便得到相應(yīng)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(jìn)制計(jì)數(shù)電路進(jìn)行直接計(jì)數(shù)和顯示。圖 測頻示意圖 在圖 1 中，假設(shè)時基信號為 1 KHz，則用此法測得的待測信號為1KHz5=5KHz。假設(shè)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%，顯然，減小誤差的方法，就是增大 N。由此可以得出一個初步結(jié)論：測頻法適合測高頻信號。由于數(shù)字測量的離散性，被測TNfx?頻率在計(jì)數(shù)器中所記進(jìn)的脈沖數(shù)可有正一個或負(fù)一個脈沖的土 1 量化誤差，在不計(jì)其他誤差影響的悄況下，測量精度將為: ??NfA1?? 應(yīng)當(dāng)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(jì)數(shù)脈沖個數(shù)越多時，精度越高，另一方 T 越穩(wěn)定時，精度越高。 上述表明，在頻率測量時，被測信號頻率越高，測量精度越高。本文介紹了一種基于單片機(jī)STC89C52 制作的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法，所制作的頻率計(jì)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(jī)直接計(jì)數(shù)，不進(jìn)行外部分頻，該頻率計(jì)實(shí)現(xiàn) 1Hz～99Hz 的頻率測量，而且可以實(shí)現(xiàn)量程自動切換功能。各模塊作用如下： 單片機(jī)控制模塊：以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，來完成待測信號的計(jì)數(shù)，譯碼，和顯示以及對分頻比的控制。單片機(jī) STC89C52 內(nèi)部具有 2 個 16 位定時/計(jì)數(shù)器，定時/計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時/計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時中斷要求的功能。 ） 電源模塊：為整個系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機(jī)、信號調(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。整形電路是對一些不是方波的待測信號轉(zhuǎn)化成方波信號，便于測量。 顯示模塊：顯示電路采用 LCD1602 動態(tài)顯示，其內(nèi)容為 162 即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。 圖 第三章 硬件電路具體設(shè)計(jì) STC89C52 STC89C52 的介紹8 位單片機(jī)是 MSC51 系列產(chǎn)品升級版，有世界著名半導(dǎo)體公司 ATMEL 在購買MSC51 設(shè)計(jì)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)改進(jìn)和擴(kuò)展，同時使用新的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。STC89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計(jì)數(shù)器，一個 6 向量 2 級終斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，知道下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 圖 1 STC89C52 引腳圖 復(fù)位電路及時鐘電路 復(fù)位電路和時鐘電路時維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動復(fù)位，所以本次設(shè)計(jì)選用手動復(fù)位。但是告訴對系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻。合適頻率的晶振對于選頻信號強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好處，本次設(shè)計(jì)選取 無源晶振接入 XTAL1 和 XTAL2 引腳。STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 6 所示。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash 編程時，P0 口用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令節(jié)。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。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。在 flash 編程和校驗(yàn)時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。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。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在 flash 編程和校驗(yàn)時，P2 口也接收高 8 位地址字