【正文】 。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 單片機引腳分配 根據(jù)系統(tǒng)設計及各模塊的分析得出，單片機的引腳分配如表 33 所示。 圖 35 直流穩(wěn)壓電源框圖及波形 (1)電源變壓器 T 的作用是將 220V 的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 Ui。 (2)整流電路： 整流電路將交流電壓 Ui 變換成脈動的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 圖 37 濾波電路 圖 38 濾波 波形 (4)穩(wěn)壓電路 :常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式 ：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負反饋的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓 的。 頻率計的設計 11 電源電路設計 根據(jù)上述介紹設計，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用 LED進行電源工作狀態(tài)指示。 具體的 5V電源電路如下圖 39所示。而后面的閘 門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當輸入信號電壓幅度較小時，前級輸入衰減為零時若不能驅(qū)動后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時被測信號得以放大。其中 2N3904 為 NPN 型高頻小功率三極管，組成放大器將輸 入頻率為 fx 的周期信號如正弦波、三角波 及方波 等 波形 進行放大。 具體放大整形電路如圖 310 所示。可用 74161 進行分頻 。單片機 AT89S52內(nèi)部具有 2 個 16 位定時／計數(shù)器，定時／計數(shù)器的工作可以由編程來實現(xiàn)定時、計數(shù)和產(chǎn)生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。在計數(shù)器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發(fā)生從 1到 0的跳變時計數(shù)器加 1，這樣在計數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。為了測量提高精度，當被測信號頻率值較低時，直接使用單片機計數(shù)器計數(shù)測得頻率值；當 被測信號頻率值較高時采用外部十分頻后再計數(shù)測得頻率值。 74LS161 芯片介紹 74LS161 是常用的四位二進制可預置的同步加法計數(shù)器 ，可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能 。 圖 311 74LS161引腳圖 時鐘 CP 和四個數(shù)據(jù)輸入端 P0~P3， 清零 /MR， 使能 CEP， CET， 置數(shù) PE， 數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3， 以及進 位輸出 TC (TC=Q0Q2CET) 。 表 34 74161的功能表 清零 RD 預置 LD 使能 EP ET 時鐘 CP 預置數(shù)據(jù)輸入 A B C D 輸出 Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L 上升沿 A B C D A B C D H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 上升沿 計 數(shù) 其中 RD 是異步清零端 ， LD 是預置數(shù)控制端， A、 B、 C、 D 是預置數(shù)據(jù)輸入端，EP 和 ET 是計數(shù)使能端， RCO(=)是進位輸出端，它的設置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供了方便。 RD 變?yōu)?1 后，加入一置數(shù)信號 LD＝ 0，即信號需要維持到下一個時鐘脈沖的正跳變到來后。接著 EP=ET=1,在此期間 74161一直處于計數(shù)狀態(tài)。 頻率計的設計 14 從 74LS161 功能表功能表中可以知道 ，當清零端 CR=“0”，計數(shù)器輸出 Q Q0 立即為全 “0”，這個時候為異步復位功能。而只有當 CR=LD=EP=ET=“1”、 CP 脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加 1。Q1Q3合理應用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片 74LS161 可以組成16 進制以下的任意進制分頻器。 圖 312 分頻電路 顯示模塊 顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。 數(shù)碼管介紹 常見的數(shù)碼管由七個條狀和一個點狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管 ， 根據(jù)其D0D1D2D3D4D5ENPENTCLKLOADMRQ0Q1Q2Q3RCOU174LS161U34049D0D1D2D3D4D5ENPENTCLKLOADMRQ0Q1Q2Q3RCOU274LS161GND GND5Vu0CPJKJKJKVCCMHZKHZ頻率計的設計 15 結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。 圖 313 兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理圖 LED 數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有 1～ 2 mA，最大極限電流也只有 10～ 30 mA，所以它的輸入端在 5 V 電源或高于 TTL高電平 ( V)的電路信號相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。因此加入 74LS246 進行驅(qū)動數(shù)碼管。 圖 314 數(shù)碼管顯示電路 a b c d e f gA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B / B A1U47 4 L S 2 4 512345678161514131211109R N 12 2 0頻率計的設計 16 第四章 系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)軟件設計主要采用模塊化設計，敘述了各個模塊的程序流程圖，并介紹了軟件Keil 和 Proteus 的使用方法和調(diào)試仿真。整個系統(tǒng)由初始化模塊，信號頻率測量模塊，自動量程轉(zhuǎn)換和顯示模塊等模塊組成。 頻率計開始工作或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進行測量初始化。定時／計數(shù)器的工作首先被設置為計數(shù)器方式，即用來測量信號頻率。計數(shù)閘門由軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)，從計數(shù)閘門的最小值（即測量頻率的高量程）開始測量，頻率計的設計 17 計數(shù)閘門結(jié)束時 TR清 0，停止計數(shù)。判斷該數(shù)的最高位，若該位不為 0，滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求，測量值和量程信息一起送到顯示模塊；若該位為 0，將計數(shù)閘門的寬度擴大 10 倍，重新對待測信號的計數(shù)，直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。 16 位定時／計數(shù)器的最高計數(shù)值為 65535，當待測信號的頻率較低時，定時／計數(shù)器可以對被測信號直接計數(shù)，當被測信號的頻率較高時，先由硬件十分頻后再有定時／計數(shù)器對被測信號計數(shù)，加大測量的精度和范圍。例如可以采用脈沖數(shù)定時測頻法和脈沖周期測頻法相結(jié)合，在高頻的時候采用脈沖數(shù)定時測頻法，在低頻率的時候采用周期測頻法。還可以用外部計數(shù)器和單片機定時計數(shù)器共同計數(shù)來代替用單片機的定時計數(shù)器來進行定時，這樣測量的精度可以進一步提高，但相對的端口分配和控制會相對復雜一些。測頻時 ,定時器 T1 工作在定時方式 ,每次定時 50mS ,則 T1 中斷 20 次正好為 1 秒 ,即 T1 用來產(chǎn)生標準秒 信號 ,定時器 T1 用作計數(shù)器 ,對待測信號計數(shù) ,每秒鐘的開始啟動 T1 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉 T1 ,則定時器 T1 之值乘以分頻系數(shù)就為待測信號的頻率。 中 斷 開 始中 斷 開 始計 數(shù) 器 加 1 圖 43 計數(shù)器 T0中斷服務子程序 頻率計的設計 19 顯示子程序 顯示子程序?qū)⒋娣旁陲@示緩沖區(qū)的頻率或周期值送往數(shù)碼管上顯示出來 ,由于所有8 位數(shù)碼管的 8 根段選線并聯(lián)在一起由單片機的 P2口 控制 ,因此 ,在每一瞬間 8位數(shù)碼管會顯示相同的字符 ,要想每位顯示不同的字符就必須采用掃描方法輪流點亮各位數(shù)碼管 ,即在每一瞬間只點亮某一位顯示字符 ,在此瞬間 ,段選控制口 P2輸出相應字符。數(shù)碼管顯示子程序流程如圖44 所示。因此介紹如何使用 Keil 和 Proteus 進行軟件的仿真。而 Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其頻率計的設計 20 它電路的工作情況。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。建立新文件并增加到組。 （ 2）匯編，調(diào)試系統(tǒng)程序 Keil 單片機模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個文本編輯器 ，用該文本編輯器可以編輯源程序。 然后在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單 “ File→ Save As...”可以完成文件的第一次存儲。在完成文件的第一次存儲以后，當對匯編語言源文件又進行了修改，再次存儲文件則應該選擇菜單“ File→ Save”、單擊對應的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +S 實現(xiàn)文件的保存。選擇 工程管理器窗口的子目“ Source Group 1”，再單擊鼠標右鍵打開快捷菜單。在這個對話框的“查找范圍（ I）”下拉列表框中選擇存儲匯編語言源文件的文件夾，在“文件類型（ T）” 下拉列表框選擇“ Asm Source file（ *.a*； *.src）”，這時存儲的匯編語言源文件將顯示出來。文件加入以后，加 入文件對話框并不消失，更多的文件也可以利用它加入工程。這時工程管理窗口的文件選項卡中子目錄“ Source Group 1”下出現(xiàn)一個匯編語言源文件。在這種情況下，單擊提示框中的“確定”按鈕，再單擊“ Close”按鈕可以關(guān)閉加頻率計的設計 21 入文件對話框。 protues 簡介 protues 是 Labcenter 公司出品的電路分析 、實物仿真系統(tǒng)，而 KEIL 是目前世界上最好的 51單片機匯編和 C 語言的集成開發(fā)環(huán)境。 Protues 能夠很方便的和 KEIL、 Matlab IDE 等編譯模擬軟件結(jié)合。 這里我將 keil 和 Protues 兩個軟件的快速集成起來使用 。 （ 2） 然后在 C： \Program Files\Labcenter Eletronics\Protues 6 Professional\MODELS(我的 Protues 是安裝 C 盤里面的 )目錄下的 動態(tài)連接庫文件復制到 C:KEIL\C51\BIN 目錄 下面（我的 keil 也安裝在 C盤）這個文件將在 keil的 debug 設置時用到。 （ 4） 將 KEIL 生成的 HEX文件下載入單片機中 ，點擊“開始”進行仿真。這樣就可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。利用仿真實驗可以做全部的軟件實驗和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)，虛擬仿真實驗室，因極少硬件 投入、所以經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，不僅可以彌補實驗儀器和元器件缺乏帶來的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素。硬件調(diào)試包括電源模塊、整形模塊、分頻模塊等模塊，軟件調(diào)試就是通過修改程序，使頻率計功能完善，提高頻率計的測量精度。 硬件調(diào)試 電源模塊調(diào)試 電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成， 使用 LED 進行電源工作狀態(tài)指示 。 同時，使用數(shù)字示波器測量輸出電壓波形，看有無較大的紋波，經(jīng)測量觀察，基本上不存在紋波，沒有太大的干擾，電壓電路工作正常，示波器測的輸出波形如圖 51所示。 整形電路在 Multisim10中進行電路的仿真與調(diào)試，在 Multisim10 繪制的整形電路如圖 51所示。 頻率計的設計 23 U 1 A7 4 L S 0 0 DU 2 B7 4 L S 0 0 DU 3 C7 4 L S 0 0 D23XFG10XSC1A B