【正文】 the software part, regarded KeilC as the developing instrument to write in AssemblyLanguage, but the realization of the Frequency meter was to select to carry on imitating and test with Protues artificial software.Key Words：single chip puter。 frequency meter。其基本原理就是用閘門計(jì)數(shù)的方式測量脈沖個數(shù)。如果我們能在給定的 1s 時間內(nèi)對信號波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。頻率測試是電子學(xué)中最基本的測量之一。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。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，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。直接式的優(yōu)點(diǎn)是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。直接數(shù)字式的優(yōu)點(diǎn)電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。數(shù)字頻率計(jì)可用純硬件實(shí)現(xiàn)法（可選的器件有通用的SSI/MSI/LSI集成電路、專用集成電路、可編程邏輯器件等），也可用純軟件實(shí)現(xiàn)法（可選的平臺有PC機(jī)、單片機(jī)、 DSP器件等）；一般考慮用軟硬件相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)法，但是實(shí)現(xiàn)的頻率精度可能沒有純硬件實(shí)現(xiàn)的精確高。因此，在生產(chǎn)過程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來測量，以提高精確度。其功能進(jìn)一步擴(kuò)大，除了測量頻率、頻率比、周期、時間、相位、相位差等基本功能外，還具有自撿、自校、自診斷、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方均根值、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)通信等功能。國際國內(nèi)通用數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)：足夠?qū)挼臏y量范圍。例如100GHz以上的頻率，在機(jī)動車的防撞雷達(dá)和低功率通訊中繼站就需要這種性能的頻率計(jì)。精度是指測量的準(zhǔn)確程度，即儀器的讀數(shù)接近實(shí)際信號頻率的程度，精度越高測量越準(zhǔn)確。晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度 晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度，是決定頻率計(jì)測量誤差的一個重要指標(biāo)。科學(xué)技術(shù)發(fā)展越快，產(chǎn)品的更新周期就越短，數(shù)字化電子產(chǎn)品更是如此。發(fā)展趨勢之一：從以前的模擬器件設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字芯片設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)。現(xiàn)在的電子產(chǎn)品主要是采用EDA技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)作為核心控制系統(tǒng)，輔以外圍電路，制成高端數(shù)字化產(chǎn)品。發(fā)展趨勢之二：在功能上從以前的僅實(shí)現(xiàn)單一頻率測量擴(kuò)展到還能測量周期、占空比、脈寬等各種參數(shù)指標(biāo)。當(dāng)然，功能的實(shí)現(xiàn)是以強(qiáng)大的軟件技術(shù)做后盾的。發(fā)展趨勢三：頻率計(jì)虛擬化。 方案論證第二章 方案論證測量頻率的方法很多，本次設(shè)計(jì)采用的是電子計(jì)數(shù)式。脈沖數(shù)定時測頻法(M 法):此法是記錄在確定時間 Tx內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù) Mx，則待測頻率為:Fx=Mx/Tx ，顯然,時間 Tx 為準(zhǔn)確值,測量的精度主要取決于計(jì)數(shù) Mx的誤差。脈沖周期測頻法(T法):此法是在待測信號的一個周期 Tx內(nèi),記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號變化次數(shù) Mo。 脈沖數(shù)倍頻測頻法(AM法):此法是為克服M法在低頻測量時精度不高的缺陷發(fā)展起來的。其待測頻率為:Fx= Mx/ATo 其特點(diǎn)是待測信號脈沖間隔減小 ,間隔誤差降低。脈沖數(shù)分頻測頻法(AT法):此法是為了提高T法高頻測量時的精度形成的。但控制電路也較復(fù)雜。若標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率為Fo ,則待測信號頻率為:Fx = FoMx/Mo，M/T法在測高頻時精度較高；但在測低頻時精度較低。此法的優(yōu)點(diǎn)是,閘門時間與被測信號同步,消除了對被測信號計(jì)數(shù)產(chǎn)生的177。該系統(tǒng)測頻部分采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路,用機(jī)械式功能轉(zhuǎn)換開關(guān)換擋,能可靠地完成頻率計(jì)的基本功能,但由于完成功能所需元器件較多,電路過于復(fù)雜,而且多量程換擋開關(guān)使用不便。該方案利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡化，但此題使用PLD則不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢，并且測量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性能價格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。 ICM7216內(nèi)部帶有放大整形電路 ,可以直接輸入模擬信號。用轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇 10ms ,0. 1s ,1s ,10s 四種閘門時間 ,同時量程自動切換。由于使用了單片機(jī)，使整個系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。方案二利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡化，但測量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性價比降低，系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。本數(shù)字頻率計(jì)采用單片機(jī)AT89C51作為控制核心，門控信號由AT89C51內(nèi)部的計(jì)數(shù)/定時器產(chǎn)生。測量范圍從1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波。單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)有著很多的優(yōu)點(diǎn)：（1）集成度高。（3）系統(tǒng)擴(kuò)展方便。（5）處理能力強(qiáng)，速度快。（7）兼容性好。若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。時間基準(zhǔn)信號發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時間脈沖信號，若其周期為1s，則門控電路的輸出信號持續(xù)時間亦準(zhǔn)確地等于1s。秒信號結(jié)束時閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。單片機(jī)內(nèi)部有兩個定時/計(jì)數(shù)器T0和T1。單片機(jī)外接12MHZ的晶振，定時/，我們可以采用軟件計(jì)數(shù)器來進(jìn)行定時設(shè)計(jì)。當(dāng)定時結(jié)束時，定時/計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)的數(shù)送入顯示電路，從顯示電路中讀出的總脈沖個數(shù)即是待測信號的頻率值。待測信號放大電路波形變換、整形分頻電路閘門控制單片機(jī)顯示電路主要硬件電路有放大整形電路，分頻電路，主控電路（單片機(jī)），顯示電路四大部分。通過放大整形電路將正弦輸入信號fx整形成同頻率方波fo,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。放大電路運(yùn)用單運(yùn)算放大器LM138，整形電路運(yùn)用7414六反相器（施密特觸發(fā)器）。適合于在脈沖信號放大器、寬帶放大器、中頻放大器、寬頻帶信號發(fā)生器、快速A/D轉(zhuǎn)換器。另外利用施密特觸發(fā)器的脈沖波的整形可以獲得較理想的矩形脈沖。分頻器電路采用計(jì)數(shù)器構(gòu)成分頻電路。 74LS90功能表復(fù)位輸入輸出R1 R2 S1 S2QD QC QB QAH H L H H L H HX L LL L L L L L L L L LL L L LH L L H計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)A． 將輸出QA與輸入B相接，構(gòu)成8421BCD碼計(jì)數(shù)器；B． 將輸出QD與輸入A相接，構(gòu)成5421BCD碼計(jì)數(shù)器；C． 表中H為高電平、L為低電平、為不定狀態(tài)。74LS90具有如下的五種基本工作方式：（1）五分頻：即由FD、FC、和FB組成的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作方式。（3）六分頻：在十分頻（8421碼）的基礎(chǔ)上，將QB端接R1，QC端接R2。 （4） 九分頻：QA→RQD→R2，構(gòu)成原理同六分頻。 此外，據(jù)功能表可知，構(gòu)成上述五種工作方式時，SS2端最少應(yīng)有一端接地；構(gòu)成五分頻和十分頻時，RR2端亦必須有一端接地。它們之間相互連接的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。單片機(jī)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)而有效的控制功能。 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖雖然單片機(jī)只是一個芯片,但無論從組成還是從其邏輯功能上看，都具有微機(jī)系統(tǒng)的含義。單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。它以無與倫比的高性能、低價位贏得了廣大電子開發(fā)者的喜愛。其主要特性：?與MCS51 兼容 　　?4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 　　?壽命：1000寫/擦循環(huán) 　　?數(shù)據(jù)保留時間：10年 　　?全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 　　?三級程序存儲器鎖定 　　?1288位內(nèi)部RAM 　　?32可編程I/O線 　　?兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器 　　?5個中斷源 　　?可編程串行通道 　　?低功耗的閑置和掉電模式 　　?片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明：VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 　　口管腳 備選功能 　　 RXD（串行輸入口） 　　 TXD（串行輸出口） 　　 /INT0（外部中斷0） 　　 /INT1（外部中斷1） 　　 T0（記時器0外部輸入） 　　 T1（記時器1外部輸入） 　　 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 　　 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。采用LCD1602因其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 LCD1602引腳圖 LCD1602的主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16*2個字符芯片工作電壓：～工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：*(WXH)mm 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件編程部分是設(shè)計(jì)的電路能否成功的關(guān)鍵。數(shù)字頻率計(jì)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。初始化模塊主要是對進(jìn)行初始定時器/計(jì)數(shù)器T0、T1和中斷源的初始化。T0設(shè)置為定時器方式1，T1設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式1；當(dāng)待測信號到來，用單片機(jī)外部兩個終端INT0和INT1來開始對定時計(jì)數(shù)器T0計(jì)時和T1計(jì)數(shù)。對于頻率的概念