【正文】 one kind of frequency meter, this frequency meter will be measured first that signal enlargement reshaping processing, turns satisfies TTL/which the monolithic integrated circuit I/O mouth accepts the CMOS patible signal from monolithic integrated circuit39。傳統(tǒng)的頻率計通采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。同時 ,頻率測量方法的優(yōu)化也越來越受到重視 .并采用單片機和相關(guān)硬軟件實現(xiàn)。此頻率計以 STC89C52單片機為核心，具有性能優(yōu)良，精度高，可靠性好等特點。最終實現(xiàn)數(shù)字頻率計的設計方案，根據(jù)頻率計的特點，可廣泛應用于各種測試場所。以精確迅速的特點測量信號頻率，在本設計在實踐理論上鍛煉提高了自己的綜合運用知識水平，為以后的開發(fā)及科研工作打下基礎。它是一種用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。在進行模擬、數(shù)字電路的設計、安裝、調(diào)試過程 中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。 基本設計原理 基本設計原理是直接用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。 所謂 “ 頻率 ” ，就是周期性信號在單位時間（ 1s）內(nèi)變化的次數(shù)。其中脈沖形成電路的作用是將被 測信號變成脈沖信號，其重復頻率等于被測頻率 f。 [1] 方案選擇 用單片機設計頻率計通常采用兩種辦法，第一種方法是使用單片機自帶的計數(shù)器對輸入脈沖進行計數(shù)；第二種方法是單片機外部使用計數(shù)器對脈沖信號進行計數(shù)，計數(shù)值再由單片機讀取。這種方法的缺陷 是受限于單片機計數(shù)的晶振頻率，輸入的時鐘頻率通常是單片機晶振頻率的幾分之一甚至是幾十分之一，在本次設計使用的 98C51 單片機，由于檢測一個由“ 1”到“ 0”的跳變需要兩個機器周期，前一個機器周期測出“ 1”，后一個周期測出“ 0”。第二種方法的好處是輸入的時鐘信號頻率可以不受單片機晶振頻率的限制，可以對相對較高頻率進行測量，但缺點是成本比第一種方法高，設計出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序也比較復雜。對外部脈沖的占空比無特殊要求。 [鍵入文字 ] [鍵入文字 ] 2 數(shù)字頻率計 的硬件結(jié)構(gòu)設計 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機 STC89C52，由它完成對待測信號頻率的計數(shù) 、計數(shù)處理、 結(jié)果顯示等功能，外部還要有 信號處理 、 LCD顯示器等器件。各模塊關(guān)系圖如圖 2所示： [3] 圖 2 系統(tǒng)工作原理圖 STC89C52 單片機及其引腳說明 STC89C52 是一種高性能低功耗的采用 CMOS 工藝制造的 8 位微控制器，它提供下列標準特征： 4K字節(jié)的程序存儲器， 128字節(jié)的 RAM,32條 I/O線， 2個 16位定時器 /計數(shù)器 , 一個 5中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，一個雙工的串行口 , 片上震蕩 器和時鐘電路 引腳說明： GND: 地 當對 0端口寫入 1時，可以作為高阻抗輸入端使用。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時需要外接上拉電阻。P1 口： P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。當對 P1口寫 1 時，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時可以作為輸入端使用。 P2口的輸出緩沖能驅(qū)動 4個 TTL邏輯門電路。作為輸入口，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（ IIL）。在這種情況下， P2 口使用強大的內(nèi)部上拉電阻功能當輸出 1 時。 當 EPROM編程或校驗時， P2口同時接收高 8位地址和一些控制信號。P3 口： P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向的 I/O端口。當向 P3口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。 P3口同時具有多種特殊功能，具體如下表 1所示 : 端口引腳 第二功能 RXD (串行輸入口 ) TXD（串行輸出口） (外部中斷 0) （外部中斷 1） T0（定時器 0） T1（定時器 1） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器都選通） 表 1 P3 口的第二功能 當振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復 位。ALE/ : 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低 8位字節(jié)。 一般情況下， ALE是以晶振頻率的 1/6輸出，可以用作外部時鐘或定時目的。 當 AT89C52 執(zhí)行外部程序存儲器的指令時，每個機器周期 兩次有效，除了當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， 將跳過兩個信號。 /VPP: 外部訪問允許。需要主要的是，如果加密位 1被編程，復位時 EA端會自動內(nèi)部鎖存。 信號調(diào)理及放大整形模塊 工作原理 放大整形系統(tǒng)包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。由運算放大器構(gòu)成的射級跟隨器起阻抗 變換作用，使輸入阻抗提高。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送 至單片機 以便計數(shù)。 D5為穩(wěn)壓二極管，本設計選用的穩(wěn)壓二極管 IN733,其中 R R R R6為 10KΩ， R4為 150KΩ， R3為 500KΩ的電位器。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電路的共模抑制比和其他方面的 性能，它的兩個輸入端構(gòu)成整個電路的反相輸入端和同相輸入端 [7]。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。 + 差分 電壓放大級 輸出級 Vid 輸入級 偏置電流 圖 6 集成電路運算放大器內(nèi)部組成原理框圖 運算放大器分為通用型和專用型集成電路運算放大器， 741型集成運算放大器即為通用型，其電路[鍵入文字 ] [鍵入文字 ] 主要包括偏置電路（ 24個 BJT、 10個電阻和一個電容組成）、輸入級、中間級和輸出級四個部分，