【正文】 示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置，在本次設(shè)計(jì)中定義其顯示模式為： 8 位數(shù)據(jù)端口， 5*7 矩陣， 16*2 顯示，并且開(kāi)啟顯示無(wú)光標(biāo)。在 LCD1602 的顯示中，數(shù)據(jù)是以 ASCII 碼的形式在屏幕上顯示出來(lái)的，而通過(guò)系統(tǒng)測(cè)量出的頻率值為浮點(diǎn)數(shù)形式，因此必須將浮點(diǎn)數(shù)形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 ASCII 碼的形式才能顯示出來(lái)。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 初始化 開(kāi)始 等待待測(cè)信號(hào) 對(duì)待測(cè)信號(hào) 放大整形、分頻 啟動(dòng) T0、 T1 定時(shí)時(shí)間到 1s T0 停止計(jì)時(shí) T1 停止計(jì)數(shù) 計(jì)算頻率 送出顯示 結(jié)束 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 23 第五章系統(tǒng)仿真 與調(diào)試 仿真軟件簡(jiǎn)介 本次基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)是通過(guò) Proteus ISIS 軟件來(lái)進(jìn)行模擬和仿真的。 Proteus 是目前最 好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真 51 系列、 AVR、PIC等常用的 MCU 及其外圍電路 (如 LCD、 RAM、鍵盤、馬達(dá)、 LED、 AD/DA 等 )。 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路 。Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行 時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。 該軟件的特點(diǎn)是： ① 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等 。 ② 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③ 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 ④ 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 用 Proteus 軟件虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) 采用 Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，具有比較 明顯的優(yōu)勢(shì)，其實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容全面、硬件 投入少、 可自行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小、與工程實(shí)踐最為 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 24 接近等。當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。 其有點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： ① 內(nèi)容全面 ② 硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯 ③ 學(xué) 可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 ④ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，基本沒(méi)有元器件的損耗問(wèn)題 ⑤ 與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程 ⑥ 大量的范例，可供參考處理 ⑦ 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 Proteus 不僅可以作為學(xué)校單片機(jī) (電子等 )實(shí)驗(yàn)的模擬仿真，也可以作為個(gè)人工作室的仿真實(shí)驗(yàn)。作為電子技術(shù)或控制類相關(guān)專業(yè)的 學(xué)生和工程技術(shù)人員，在學(xué)習(xí)了該軟件后，可以充分地利用它所提供的資源，幫助自己提高工程應(yīng)用能力。 系統(tǒng)仿真 正弦波的 放大整形電路仿真 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 25 方波的 測(cè)頻仿真 正弦波的 整體仿真 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 26 誤差分析 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，由于各種原因，不可避免地將產(chǎn)生誤差。誤差的大小將直接影響到產(chǎn)品性能的好壞，因此最大限度地減小測(cè)量誤差是大多數(shù)數(shù)字測(cè)量?jī)x器的目的。 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量的誤差由計(jì)數(shù)誤差 （ 1? ） ， 時(shí)標(biāo)信號(hào)的誤差 （ 2? ） 和 被測(cè)信號(hào)噪聲引起的觸發(fā)誤差（ 3? ）三部分組成 ， 即 321 ???? ??? 。 無(wú)論閘門時(shí)間長(zhǎng)短 ,計(jì)數(shù)法測(cè)頻總存在 1個(gè)單位的量化誤差，即 計(jì)數(shù)誤差 dN 為177。 1。 通過(guò)計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻時(shí)的閘門時(shí)間和測(cè)周期時(shí)的時(shí)標(biāo)脈沖都是由石英晶體振蕩器的輸出經(jīng)過(guò)分頻或倍頻得到的。因此 ， 測(cè)頻時(shí)的閘門時(shí)間誤差和測(cè)周期時(shí)的時(shí)標(biāo)信號(hào)誤差就是時(shí)基誤差 ， 也就是計(jì)數(shù)器內(nèi)石英晶體振蕩器的頻率誤差。 通用計(jì)數(shù)器在測(cè)量周期時(shí) ， 由于被測(cè)信號(hào)疊加有噪聲 ， 當(dāng)被測(cè)信號(hào)由施密特 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 27 觸發(fā)器整形成方波 進(jìn)入下一級(jí)電路時(shí)， 信號(hào)上疊加的噪聲會(huì)使電路的觸發(fā)時(shí)刻提前或滯后，從而帶來(lái)測(cè)量誤差。此測(cè)量誤差即為觸發(fā)誤差。 減小誤差的方法：（ 1） 在實(shí)際測(cè)量中， 增加顯示的有效數(shù)字位數(shù)可降低 計(jì)數(shù)誤差 對(duì)直接測(cè)頻法和測(cè)周期法 的影響 。 （ 2） 減少時(shí)基誤差的措施 使用性能更好的外部頻率標(biāo)準(zhǔn) ； 使用前對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn) ； （ 3） 減少觸發(fā)誤差的措施 提高被測(cè)信號(hào)的信號(hào)噪聲比 ； 增加測(cè)量時(shí)間 。 結(jié)論 28 結(jié)論 本文介紹了一種基于單片機(jī) AT89C51 制作數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法 。 其測(cè)量原理 非常 簡(jiǎn)單 ，硬件電路制作方便，軟件編程易于實(shí)現(xiàn)，所測(cè)得的頻率范圍較 寬 ，精度較高，平均相對(duì)誤差 σ≤177。 1%，是在允許的測(cè)量誤差范圍內(nèi)。此次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)達(dá)到了測(cè)量頻率的目的，但在實(shí)際制作和測(cè)試過(guò)程中，由于自己知識(shí)有限，時(shí)間短和經(jīng)驗(yàn)不足等原因，還是出現(xiàn)了一些問(wèn)題和需要繼續(xù)改進(jìn)、完善的地方。在編寫(xiě)程序時(shí)，閘門時(shí)間沒(méi)能準(zhǔn)確地微調(diào)至 1 秒，致使測(cè)量的誤差比理想的要大。 由于單片機(jī) 內(nèi)部 具有 豐富的存儲(chǔ)資源和強(qiáng)大的 數(shù)據(jù)處理能力 ，因此采用單片機(jī) 設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)只需要改動(dòng)很少的硬件 部分 就可以和其他 的 自動(dòng)化儀表組成多功能控制系統(tǒng) ， 測(cè)量速度 得到提高， 用于連續(xù)測(cè)量的控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值和意義的 。 參考文獻(xiàn) 29 參考文獻(xiàn) [1] 華成英 童詩(shī)白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版 . 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