【正文】 和匯編語言設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的數(shù)字頻率計(jì)的過程。在智能儀器儀表上的應(yīng)用，單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。（二）單片機(jī)簡述 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。這種系統(tǒng)成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單，常構(gòu)成一些簡單的控制系統(tǒng)。 雖然目前單片機(jī)的品種很多，但其中最具代表性的當(dāng)屬Intel公司的MCS51單片機(jī)系列。為此，眾多的廠商都介入了以80C51為代表的8位單片機(jī)的發(fā)展，如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas、ATMEL等公司，我們把這些公司生產(chǎn)的與80C51兼容的單片機(jī)統(tǒng)稱為80C5l系列?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)，如手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機(jī)。（三）數(shù)字頻率計(jì)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。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。 本數(shù)字頻率計(jì)將采用定時(shí)、計(jì)數(shù)的方法測量頻率，采用一個(gè)1602A LCD顯示器動(dòng)態(tài)顯示6位數(shù)。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量功能。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測量。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動(dòng)的測量。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測得這個(gè)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(shí)間基準(zhǔn)信號發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)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(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。秒信號結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。二、 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89C51，由它完成對待測信號頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有分頻器、顯示器等器件。各模塊關(guān)系圖如圖21所示： 圖21 數(shù)字頻率計(jì)功能模塊（二）原理圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)工作的總原理圖如圖22所示圖22 數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)工作原理圖（三）AT89C51單片機(jī)及其引腳說明89C51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(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。當(dāng)對0端口寫入1時(shí)，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(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（）。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令，必須同GND相連接。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，應(yīng)該接到VCC端。XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。下面還將詳細(xì)說明。它將正弦輸入信號Vx整形成同頻率方波Vo,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。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R1+R2）/R1，改變R1的大小可以改變放大倍數(shù)。由于輸入的信號幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對于輸入信號的測量就不方便了，過大可能會(huì)把器件燒毀，過小可能器件檢測不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號調(diào)理電路對輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放大限幅和整形，信號調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖23所示：
圖23 信號頻率計(jì)的放大整形電路（五）時(shí)基信號產(chǎn)生電路：引腳及功能見如下圖2圖25：CD4013 由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。此器件可用作移位寄存器，且通過將Q非輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。置位和復(fù)位或復(fù)位線上的高電平完成。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器 CP1非（和 CP0）的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制。圖27 秒脈沖產(chǎn)生電路（六）1602液晶LCD顯示模塊液晶屏現(xiàn)實(shí)模塊與數(shù)碼管相比，它顯得更為專業(yè)、漂亮。本例使用帶背光的液晶模塊TC1602EL,TC1602EL采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其引腳功能如下：第1腳：VSS為電源地，接GND。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)1K的電位器調(diào)整對比度。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)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(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。1602液晶模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了192個(gè)57點(diǎn)陣字符，32個(gè)510點(diǎn)陣字符。如下圖28所示：圖28 CGROM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母A的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母A。（說明：1為高電平、0為低電平）。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。高電平表示有效，低電平則無效。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）。指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。圖210 1602的內(nèi)部顯示地址 VDD 15 電 源 開 ↓ RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 ↓ ↓等待 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1