【正文】 racts: Intelligent Control of the use of singlechip, bined with the external electronic circuit, design of intelligent digital frequency meter with a measurement of high precision, wide frequency range, stability, good features, can be widely used in a variety of test sites。 51 系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種 8 位單片機(jī)之一，隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)主要用于對(duì)方波頻率的測(cè)量。用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)通常采用 的 辦法 是 使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)； 好處是設(shè)計(jì)出的頻率計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序編寫簡(jiǎn)單，成本低廉，不需要外部計(jì)數(shù)器，直接利用所給的單片機(jī)最小系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)。故輸入時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率不得超過單片機(jī)晶振頻率的二十四分之一。 3 設(shè)計(jì)思想 明確頻率計(jì)工作原理以后，為了思路更清晰地對(duì)程序編寫，還應(yīng)該作出程序的總體框 圖，如圖 所示。 圖 頻率計(jì)系統(tǒng)總體框圖 4 51 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件連接及調(diào)試 本次課程設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)系統(tǒng)是根據(jù)老師提供的系統(tǒng)原件，自己焊接而成。 此次設(shè)計(jì)要求制作一頻率計(jì)系統(tǒng)，需要使用的硬件主要包括 51 單片機(jī)芯片， ZLG7290 數(shù)碼管管理芯片和數(shù)碼管。其中 51 單片機(jī)硬件鏈接如圖 ， ZLG7290 芯片連接圖如圖 所示，數(shù)碼管連接圖如圖 所示。 T1 計(jì)數(shù)程序 設(shè)計(jì)中 T1 采用計(jì)數(shù)功能，需要注意的一個(gè)問題是，輸入的待測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率最高可以達(dá)到 460800Hz，但計(jì)數(shù)器最多只能計(jì)數(shù) 65536 次，顯然需要對(duì)計(jì)數(shù)單元進(jìn) 行擴(kuò)展，擴(kuò)展的思路是除了計(jì)數(shù)器 T1 的 TH1 和 TL1 用于計(jì)數(shù)外，再選用一個(gè)計(jì)數(shù)單元 23H，每當(dāng)計(jì)數(shù)器 T1 溢出回零時(shí)產(chǎn)生中斷，中斷程序執(zhí)行 23H 單元自增 1，這樣，當(dāng)一秒到時(shí)時(shí)采集的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)， 23H 單元存放的是數(shù)據(jù)的最高位， TH1 存放的是數(shù)據(jù)的次高位， TL1 存放的是數(shù)據(jù)的最低位。 T1 計(jì)數(shù)程序的流程圖如圖 所示。 進(jìn)制轉(zhuǎn)換 從計(jì)數(shù)器采集到的頻率數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制的，如果直接把這些數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示顯然很不直觀，因此需要把這些數(shù)據(jù)向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。這種算法雖然程序的編寫非常簡(jiǎn)單，開始23 H = 0T 1 初始化置初值 0計(jì)數(shù)開始計(jì)數(shù)溢出產(chǎn)生中斷23 H =23 H +11 s 到時(shí)否 ？采集數(shù)據(jù)NY結(jié)束 7 但是它的局限性也非常明顯，即它只能對(duì)不大于兩位的十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)于大于兩位的十進(jìn)制數(shù)則無能為力。 第二種方法算法的編程實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，但是可以對(duì)任意長(zhǎng)度的十六進(jìn)制數(shù)向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。該本次頻率計(jì)系待測(cè)的時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率為 460800Hz，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為 70800H，這里就以 70800H 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為例來說明這種算法。 70H 除以 10，商 BH余 2H，把商 BH 存儲(chǔ)在 25H 單元，余數(shù) 2H 與 8H 組合成一個(gè)字節(jié) 28H。 00H 除以 10，商 0H 余 0H，把商 0H 存儲(chǔ)在 27H 單元，余數(shù) 0H與 0H 組合成一個(gè)字節(jié) 00H。 第二步：把存儲(chǔ)在 24H 與 25H 單元的商組合成一個(gè)字節(jié) 0BH。 第三步：方法同第二步，得到十進(jìn)制數(shù)的百位 8。 第五步：方法同第四步，得到十進(jìn)制數(shù)的萬位 6 和十萬位 4。 圖 詳細(xì)的展示了這種進(jìn)制轉(zhuǎn)換算法的過程。本次設(shè)計(jì)所給數(shù)碼管十進(jìn)制數(shù)顯示代碼如下所示。 圖 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為顯示代碼流程圖 MOV R1,A 。 51 單片機(jī)通過CI2 通信傳送數(shù)據(jù)的過程如圖 。 7 程序的調(diào)試 編寫的頻率計(jì)總體程序編譯成 HEX 文件，燒寫入 51 單片機(jī)內(nèi)， 角輸入一定頻 率 (較小 )的時(shí)鐘信號(hào)，觀察數(shù)碼管顯示的頻率與輸入信號(hào)的頻率相符，逐漸增大輸入信號(hào)的頻率，數(shù)碼顯示的頻率開始出現(xiàn)誤差，并且誤差隨著輸入信號(hào)頻率的增加而增加，當(dāng)輸信號(hào)達(dá)到頻率計(jì)所允許輸入的最高頻率時(shí)，誤差達(dá)到了 650Hz，即誤差 1 4%.01 00 %4 60 8 006 50 ???? 此誤差很小可以認(rèn)誤差在允許的范圍內(nèi)，即頻率計(jì)的計(jì)頻功能滿足要求。顯示“ 0”的原因是沒有考慮到頻率值小于六位十進(jìn)制數(shù)的情況，當(dāng)頻率小于六位十 進(jìn)制數(shù)時(shí)，傳送到 ZLG7290 顯示區(qū)的數(shù)據(jù)仍然是六位，高位由“ 0”填充，因此會(huì)出現(xiàn)高位顯示“ 0”的情況。解決的發(fā)送起始位發(fā)送控制字并檢查應(yīng)答位發(fā)送地址并檢查應(yīng)答位多字節(jié)發(fā)送并檢查應(yīng)答位發(fā)送停止位 11 思想是把高位“ 0”的個(gè)數(shù)記下，設(shè)為 n，那么只需要傳送給管理芯片的數(shù)據(jù)位數(shù)為 6n。 圖 屏蔽高位 “ 0” 流程圖 程序經(jīng)過調(diào)試以后，數(shù)碼管從高位第一位不為“ 0”的數(shù)開始顯示。 8 結(jié)束語 開始R 3 = 0R 0 = 55 H R 0→ AA =0 ?R 0 1→ R 0R 3 + 1→ R 3YA = 6NA R 3→ R 2結(jié)束 12 本次課程設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的綜合性，不僅要求設(shè)計(jì)者能靈活使用單片機(jī)的各種指令，熟練使用單片計(jì)計(jì)數(shù)器余定時(shí)器，熟練編寫順序結(jié)構(gòu)程序，循環(huán)結(jié)構(gòu)程序以及分支結(jié)構(gòu)程序，還要求對(duì)單片機(jī)的電路連接結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)碼管管理芯片有明確清晰的了解與認(rèn)識(shí)，否則在設(shè)計(jì)的第一步就會(huì)遇到障礙。 通過設(shè)計(jì) 學(xué)到了很多，例如面對(duì)問題要保持冷靜，特別是在程序的編寫這一塊，要找出程序的錯(cuò)誤一定要有一個(gè)冷靜的頭腦，否則很難發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤甚至是越改越錯(cuò)。 參考文獻(xiàn) 13 [1] 李群芳 .單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) (第二版 ).北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [2] 蔣立培 .單片危機(jī)系統(tǒng)使用教程 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [3] 凌玉華 .單片 機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社， 2020 [4] 王瓊 .單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)踐教程 .合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 [5] 劉丹 .例說 ：人民郵電出版社， 2020 附錄 匯編源程序代碼 。T0 用于產(chǎn)生秒信號(hào) 。1MHZ 頻率計(jì) P_B1 EQU P_B2 EQU P_B3 EQU P_B4 EQU P_B5 EQU