單片機課程設(shè)計報告---簡易數(shù)字頻率計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言2</b></p><p>　　1.1 課題背景：2</p><p>　　1．2本課題研究意義3</p><p>　　第二章 555電路4</p><p>　　2.1電路功能介紹

2、4</p><p>　　2.2 555時基電路的主要參數(shù)6</p><p>　　2.3 555等效電路7</p><p>　　2.4 555時基電路的應(yīng)用8</p><p>　　第三章 單片機定時器9</p><p>　　3.1定時器的編程9</p><p>　　3.1.１中斷

3、編程10</p><p>　　3.1. 2中斷應(yīng)用實例10</p><p>　　3.2定時計數(shù)器的原理11</p><p>　　3.3 TMOD定時器|計數(shù)器方式寄存器12</p><p>　　3.4 TCON定時器|計數(shù)器控制寄存器13</p><p>　　第四章 硬件電路設(shè)計14</p>

4、<p>　　4.1多諧振蕩器設(shè)計14</p><p>　　4.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14</p><p>　　4.3 LED數(shù)碼管顯示14</p><p>　　4.4復(fù)位電路和晶振電路14</p><p>　　第五章 軟件設(shè)計15</p><p>　　5.1 信號的輸出15</p><

5、;p>　　5.2定時計數(shù)器15</p><p>　　5.3 LED數(shù)碼管18</p><p><b>　　第六章 結(jié)論19</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　參考文獻：22</b></p><

6、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在數(shù)字電路中，數(shù)字頻率計屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計算機及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在CMOS電路系列產(chǎn)品中，數(shù)字頻率計是用量最大、品種很多的產(chǎn)品，是計算機、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，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。&l

7、t;/p><p>　　本課題主要選擇以集成芯片作為核心器件，設(shè)計了一個簡易數(shù)字頻率計，以觸發(fā)器和計數(shù)器為核心，由信號輸入、隔直，觸發(fā)、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示等功能模塊組成。利用555多諧振蕩器產(chǎn)生的輸出作為輸入（頻率低于6KHZ），用單片機計算出頻率，并在LED上顯示。用定時器0作為定時器，定時1S；用定時器1作為計數(shù)器，對輸入的脈沖進行計數(shù)。利用ZLG7290鍵盤顯示芯片在LED上顯示5位的頻率數(shù)值。放大整型電路

8、：對被測信號進行預(yù)處理；閘門電路：由NE556構(gòu)成一個秒信號，攫取單位時間內(nèi)進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)；時基信號：產(chǎn)生一個秒信號；計數(shù)器譯碼電路：計數(shù)譯碼集成在一塊芯片上，計單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)，進制計數(shù)器計數(shù)結(jié)果譯成BCD碼；顯示：把BCD碼譯碼在數(shù)碼管顯示出來。設(shè)計中采用了模塊化設(shè)計方法，采用適當(dāng)?shù)姆糯蠛驼?，提高了測量頻率的范圍。</p><p>　　關(guān)鍵詞：555電路、定時器，計數(shù)器，觸發(fā)器。</p>

9、<p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 課題背景：</b></p><p>　?。?）單片機發(fā)展前景</p><p>　　中國使用單片機的歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時間里 發(fā)展極為迅速。1986 年在上海召開了全國首屆單片機開 發(fā)與應(yīng)用交流會，很多地區(qū)還成立了

10、單片微型計算機應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。單片機，亦稱單片微電腦 或單片微型計算機。它是把中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出端口 （I/0）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。正因為如此他才改變了我的生活。</p><p>　?。?）定時器的發(fā)展歷史</p><p>　　1876年，英國外科醫(yī)生索加取得一項定時裝

11、置的專利，用來控制煤氣街燈的開關(guān)。它利用機械鐘帶動開關(guān)來控制煤氣閥們。起初每周上一次發(fā)條，1918年使用電鐘計時后，就不用上發(fā)條了。 </p><p>　　定時器確實是一項了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時間的工作變得簡單了許多。人們甚至將定時器用在了軍事方面，制成了定時炸彈，定時雷管?，F(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時器來控制開關(guān)或工作時間。 </p><p>　　定時器是一個多任務(wù)定時提醒

12、軟件,它全面支持WINDOWS 9X/ME/NT/2K/XP按時執(zhí)行程序、播放聲音、關(guān)機、待機、撥號、斷開連接、關(guān)閉顯示器等等操作。具有多種設(shè)定任務(wù)的方法。支持SKIN,可以隨意更換界面。</p><p>　　1．2本課題研究意義</p><p>　　隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展, 各種電子測量儀器在原理、功能、精度及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化, 特別是DSP技術(shù)誕生以后，

13、電子測量技術(shù)更是邁進了一個全新的時代。近年來，DSP逐漸成為各種電子器件的基礎(chǔ)器件，逐漸成為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ某栃袠I(yè)，甚至被譽為信息化數(shù)字化時代革命旗手。在電子測量技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，它與許多電參量和非電量的測量都有著十分密切的關(guān)系。</p><p>　　數(shù)字頻率計廣泛采用了高速集成電路和大規(guī)模集成電路，使得儀器的體積更小、耗電更少、精度和可靠性更高。而傳統(tǒng)的頻率計測量誤差較大，范圍也較窄，因此

14、逐漸被新型的數(shù)字頻率計所代替?；贒SP的等精度頻率計以其測量準確、精度高、方便、價格便宜等優(yōu)勢將得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　我們設(shè)計的簡易數(shù)字頻率計在未采用任何門控器件控制的情況下，在很寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)了等精度頻率測量，0.5Hz~10MHz的范圍內(nèi)測量方波的最大相對誤差小于2e-6，測量正弦波的最大相對誤差小于3.5e-5；結(jié)果通過RS232通訊顯示在計算機上，可以很方便地監(jiān)測數(shù)據(jù)。</p>

15、;<p><b>　　第二章 555電路</b></p><p><b>　　2.1電路功能介紹</b></p><p>　　555時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。該電路可以在最基本的典型應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需要，經(jīng)過參數(shù)配置和電路的重新組合，與外接少量的阻容元件就能構(gòu)成不同的電路，因而

16、555電路在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　?。ㄒ唬?55時基電路的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能</p><p>　　1.電路結(jié)構(gòu)及邏輯功能</p><p>　　圖1 555時基電路的電路結(jié)構(gòu) 555時基電路的引腳圖</p><p>　　圖1為555時基電路的電路結(jié)構(gòu)和8腳雙列

17、直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個部分組成。它的各個引腳功能如下：</p><p>　　1腳：GND(或Vss)外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。 </p><p>　　2腳：TR低觸發(fā)端。</p><p>　　3腳：OUT（或Vo）輸出端。</p><p>　　4腳：R

18、是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。</p><p>　　5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。</p><p>　　6腳：TH高觸發(fā)端。 </p><p>　　7腳：

19、D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放C1、C2組成。</p><p>　　8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路

20、VCC的范圍為3～18V。一般用5V。</p><p>　　在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器C1、C2基準電壓分別為2/3Vcc，1/3Vcc的情況下，555時基電路的功能表如圖2所示。</p><p>　　圖2 555時基電路的功能表</p><p>　　2.2 555時基電路的主要參數(shù)</p><p>　　555時基電路的主要

21、參數(shù)有電源電壓、靜態(tài)電流、定時精度、閾值電壓、閾值電流、觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流、復(fù)位電壓、復(fù)位電流、放電電流、驅(qū)動電流及最高工作頻率。以下圖3是555電路與7555電路主要參數(shù)的對比。</p><p>　　圖3 555電路與7555電路主要參數(shù)的對比</p><p>　　2.3 555等效電路</p><p>　　555時基電路內(nèi)部既有模擬電路，又有數(shù)字電路，讀圖和

22、應(yīng)用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數(shù)字與模擬功能合在一起考慮，進行化簡。</p><p>　　圖4（b）是圖4（a）中555電路的內(nèi)電路方框圖簡化成為帶一個放電開關(guān)的特殊的RS觸發(fā)器，其邏輯功能見圖5所示。</p><p>　　圖4 555電路簡化電路</p><p>　　圖5 基本RS觸發(fā)器和化簡后的特殊RS觸發(fā)器</p&g

23、t;<p>　　化簡后的特殊RS觸發(fā)器輸出電壓Vo與輸入電壓VTH及VTR的關(guān)系見圖6所示。</p><p>　　圖6 輸出電壓V0與輸入電壓VN及VTN的關(guān)系</p><p>　　2.4 555時基電路的應(yīng)用</p><p>　　由555時基電路構(gòu)成常見的最基本的典型應(yīng)用電路有：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、無穩(wěn)態(tài)電路，而用這3種方式中的1種或

24、多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、電路檢測電路、自動控制電路等。</p><p><b>　　1.模擬聲響發(fā)生器</b></p><p>　　圖7是由兩個多諧振蕩器構(gòu)成的模擬聲響發(fā)生器。由于低頻振蕩器Ⅰ的輸出端3接到高頻振蕩器Ⅱ的復(fù)位端4，故當(dāng)振蕩器Ⅰ的輸出電壓uo1為高電平時，振蕩器Ⅱ就振蕩；當(dāng)uo1為低電平時，振蕩器Ⅱ停止振蕩，從而使揚聲器

25、便發(fā)出間歇聲響。</p><p><b>　　圖7 模擬發(fā)生器 </b></p><p>　　2.可調(diào)速的電動玩具車電路</p><p>　　通過調(diào)節(jié)555振蕩器的充電時間常數(shù)，來調(diào)節(jié)玩具電動車電動機的轉(zhuǎn)速。555和R1、R2、R3、RP及C1等組成一個無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。當(dāng)C1通過R1、RP、R2充電至Uc≥2/3VDD（4V）時，555翻轉(zhuǎn)復(fù)

26、位，3腳轉(zhuǎn)呈低電平，VT截止，電動機M失電，電動車依靠慣性滑行。此時，C1上的電荷通過R3、D1向芯片內(nèi)的放電管泄放，即放電回路與充電回路由于D1的接入是分開的，且由于RP+R2的阻值遠大于R3，放電主要是在R3上進行。多諧振蕩器的振蕩頻率為</p><p>　　fC=1.44/(R1+RP+R2+R3)C1</p><p>　　第三章 單片機定時器</p><p>

27、;<b>　　3.1定時器的編程</b></p><p>　　定時器編程主要是對定時器進行初始化以設(shè)置定時器工作模式，確定計數(shù)初值等，使用C語言編程和使用匯編編程方法非常類似。</p><p>　　用定時器實現(xiàn)P1所接LED每60ms亮或滅一次，設(shè)系統(tǒng)晶振為12M。要使用單片機的定時器，首先要設(shè)置定時器的工作方式，然后給定時器賦初值，即進行定時器的初始化。這里選擇定時

28、器0，工作于定時方式，工作方式 1，即16位定時/計數(shù)的工作方式，不使用門控位。由此可以確定定時器的工作方式字TMOD應(yīng)為00000001B，即0x01。定時初值應(yīng)為 65536－60000＝5536，由于不能直接給T0賦值，必須將5536轉(zhuǎn)化為十六進制即為0x15a0，這樣可以寫出初始化程序：</p><p>　　TMOD＝0x01；</p><p><b>　　TH0＝0x1

29、</b></p><p><b>　　TL0＝0xa0；</b></p><p>　　初始化定時器后，要定時器工作，必須將TR0置1，程序中用“TR0＝1；”來實現(xiàn)。</p><p>　　由定時時間到后，TF0被置為1，因此，只需要查詢TF0是否等于1即可得知定時時間是否到達，程序中用“if(TF0){…}”來判斷，如果 TF0＝0

30、，則條件不滿足，大括號中的程序行不會被執(zhí)行到，當(dāng)定時時間到TF0＝1后，條件滿足，即執(zhí)行大括號中的程序行，首先將TF0清零，然后重置定時初值，最后是執(zhí)行規(guī)定動作――取反P1.0的狀態(tài)。</p><p>　　3.1.１．中斷編程</p><p>　　C51編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷過程，使用該擴展屬性的函數(shù)定義語法如下：</p><p>　　返回值　函數(shù)名　i

31、nterrupt n</p><p>　　其中n對應(yīng)中斷源的編號，其值從0開始，以80C51單片機為例，編號從0~4，分別對應(yīng)外中斷0、定時器0中斷、外中斷1、定時器1中斷和串行口中斷。</p><p>　　3.1.２　中斷應(yīng)用實例</p><p>　　用中斷法實現(xiàn)定時器控制P1.0所接LED以60ms閃爍。</p><p>　　這里仍選用定

32、時器T0，工作于方式1，無門控。要開啟中斷，必須將EA（總中斷允許）和ET0（定時器T0中斷允許）置1，程序中用“EA＝1；”和“ET0＝1；”來實現(xiàn)。在做完這些工作以后，就用 for(;;){;}讓主程序進入無限循環(huán)中，所有工作均由中斷程序?qū)崿F(xiàn)。</p><p>　　由于定時器0的中斷編號為1，所以中斷程序中這樣寫：</p><p>　　void timer0() interrupt 1

33、</p><p><b>　　{…}</b></p><p>　　80C51單片機內(nèi)部設(shè)有兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器。可編程的意思是指其功能（如工作 方式、定時時間、量程、啟動方式等）均可由指令來確定和改變。在定時器/計數(shù)器中除了有兩個16位的計數(shù)器之外，還有兩個特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。</p><p>　　圖8 80

34、C51單片機定時器、計數(shù)器結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　從圖8定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，16位的定時/計數(shù)器分別由兩個8位專用寄存器組成，即：T0由TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1 構(gòu)成。其訪問地址依次為8AH-8DH。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個8位的定時器方式寄存器 TMOD和一個8位的定時控制寄存器TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部

35、總線和控制邏輯電路連接起來的。TMOD主要是用于選定定時器的工作方式； TCON主要是用于控制定時器的啟動停止，此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標志。當(dāng)定時器工作在計數(shù)方式時，外部事件通過引腳T0 （P3.4）和T1（P3.5）輸入。</p><p>　　3.2定時計數(shù)器的原理</p><p>　　當(dāng)定時器/計數(shù)器為定時工作方式時，計數(shù)器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產(chǎn)生，即

36、每過一個機器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出為止。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個機器周期等于12個振蕩周期，所以計數(shù)頻率fcount=1/12osc。如果晶振為12MHz，則計數(shù)周期為：</p><p>　　T=1/（12×106）Hz×1/12=1μs</p><p>　　這是最短的定時周期。若要延長定時時間，則需要改變定時器的初值，并要適當(dāng)選擇定時

37、器的長度（如8位、13位、16位等）。當(dāng)定時器/計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0和T1對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電 平。若一個機器周期采樣值為1，下一個機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。此后的機器周期S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由1至0的跳 變需要兩個機器周期，故外部事年的最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶振，則最高計數(shù)頻率

38、為0.5MHz。雖然對外部輸入信號 的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機器周期以上。當(dāng)CPU用軟件給定時器設(shè)置了某種工作方式之后，定時器就會按設(shè)定的工作方式獨立運行，不再占用CPU的操作時間，除非定時器計滿溢出，才可能中斷CPU 當(dāng)前操作。CPU也可以重新設(shè)置定時器工作方式，以改變定時器的操作。由此可見，定時器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。</p&g

39、t;<p>　　我們已知定時器/計數(shù)器是一種可編程部件，所以在定時器/計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時/計數(shù)器。將控制字寫入定時/計數(shù)器的過程叫定時器/計數(shù)器初始化。在初始化過程中，要將工作方式控制字寫入方式寄存器，工作狀態(tài)字（或相關(guān)位）寫入控制寄存器，賦定時/計 數(shù)初值。下面我們就提出的控制字的格式及各位的主要功能與大家詳細的講解?？刂萍拇嫫?定時器／計數(shù)器T0和T1有2個控制寄存器-TMO

40、D和TCON，它們分別用來設(shè)置各個定時器／計數(shù)器的工作方式，選擇定時或計數(shù)功能，控制啟動運行，以及作為運行狀態(tài)的標志等。其中，TCON寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)</p><p>　　3.3 TMOD定時器|計數(shù)器方式寄存器</p><p>　　定時器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為89H，無位地址。TMOD的格式如下圖所示。</p><p>　

41、　由圖可見，TMOD的高4位用于T1，低4使用于T0，4種符號的含義如下：</p><p>　　GATE：門控制位。GATE和軟件控制位TR、外部引腳信號INT的狀態(tài),共同控制定時器／計數(shù)器的打開或關(guān)閉。</p><p>　　C／T：定時器／計數(shù)器選擇位。C/T＝1，為計數(shù)器方式；C／T＝0，為定時器方式。</p><p>　　M1M0：工作方式選擇位，定時器／計數(shù)

42、器的4種工作方式由M1M0設(shè)定。</p><p>　　定時器/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD不能進行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時器工作方式，低半字節(jié)定義為定時器0，高半字節(jié)定義為定時器1。復(fù)位時，TMOD所有位均為0。</p><p>　　3.4 TCON定時器|計數(shù)器控制寄存器</p><p>　　TCON在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為88H，位地址(由低位到

43、高位)為88H一8FH，由于有位地址，十分便于進行位操作。TCON的作用是控制定時器的啟、停，標志定時器溢出和中斷情況。</p><p>　　TCON的格式如下圖所示。其中，TFl，TRl，TF0和TR0位用于定時器／計數(shù)器；IEl，ITl，IE0和IT0位用于中斷系統(tǒng)。</p><p><b>　　各位定義如下：</b></p><p>　　

44、TF1：定時器1溢出標志位。當(dāng)字時器1計滿溢出時，由硬件使TF1置“1”，并且申請中斷。進入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動清“0”，在查詢方式下用軟件清“0”。</p><p>　　TR1：定時器1運行控制位。由軟件清“0”關(guān)閉定時器1。當(dāng)GATE=1，且INT1為高電平時，TR1置“1”啟動定時器1；當(dāng)GATE=0，TR1置“1”啟動定時器1。</p><p>　　TF0：定時器0溢出標志。

45、其功能及操作情況同TF1。</p><p>　　TR0：定時器0運行控制位。其功能及操作情況同TR1。</p><p>　　IE1：外部中斷1請求標志。</p><p>　　IT1：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。</p><p>　　IE0：外部中斷0請求標志。</p><p>　　IT0：外部中斷0觸發(fā)方式選擇位。 &l

46、t;/p><p>　　TCON中低4位與中斷有關(guān)。由于TCON是可以位尋址的，因而如果只清溢出或啟動定時器工作，可以用位操作命令。</p><p>　　第四章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為三個部分：多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，以及LED數(shù)碼管的設(shè)計。下面分別進行介紹。</p><p><b>　　圖9 電源電路&

47、lt;/b></p><p>　　4.1多諧振蕩器設(shè)計</p><p>　　多諧振蕩器由門電路和阻容元件構(gòu)成，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，通過電容的放電和充電，是兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生激震蕩，輸出周期性的矩形脈由于矩形脈沖含有豐富的諧波分量，因此，常將矩形脈沖產(chǎn)生電路稱做多諧振蕩器。</p><p><b>　　4.1.1電路組成</

48、b></p><p>　　圖10 多諧振蕩器的電路圖</p><p>　　用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖10所示：圖中電容C、電阻R1和R2作為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過0.01uF電容接地。&

49、lt;/p><p>　　4．1．2.工作原理：</p><p>　　圖11 多諧振蕩器的工作波形</p><p>　　多諧振蕩器的工作波形如圖11所示：　　　　電路接通電源的瞬間，由于電容C來不及充電，Vc=0v，所以555定時器狀態(tài)為1，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端（7腳）對地斷開，電源Vcc對電容C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的

50、輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于RC充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ的維持時間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T1≈0.7(R1+R2)C；暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ的維持時間，即輸出Vo的負向脈沖寬度T2≈0.7R2C?！　∫虼?，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱矩形波的占空比Ｄ，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D≈1/2，即

51、輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。</p><p>　　4.2用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　觸發(fā)器有兩個基本特征：1、它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可分別用來表示二進制數(shù)碼0和1；2、在輸入信號作用下，觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換，輸入信號消失后，已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長期保持下來，這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進制信息，常用作二進制存儲單元。因此，它是一個具有記憶功能的基

52、本邏輯電路，有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　4．2．1.電路組成</p><p>　　圖12 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路 圖13 由555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　如圖13所示，其中R、C為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時元件，它們的連接點Vc與定時器的閥值輸入端（6腳）及輸出端Vo'（7腳）相連。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tpo

53、=1.1RC。</p><p>　　Ri、Ci構(gòu)成輸入回路的微分環(huán)節(jié)，用以使輸入信號Vi的負脈沖寬度tpi限制在允許的范圍內(nèi)，一般tpi>5RiCi，通過微分環(huán)節(jié)，可使Vi'的尖脈沖寬度小于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度tpo。若輸入信號的負脈沖寬度tpi本來就小于tpo，則微分環(huán)節(jié)可省略?！?lt;/p><p>　　定時器復(fù)位輸入端（4腳）接高電平，控制輸入端Vm</p>

54、;<p>　　通過0.01uF接地，定時器輸出端Vo（3腳）作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)信號輸出端。</p><p><b>　　圖14 復(fù)位電路</b></p><p>　　4．2．2.工作原理</p><p>　　當(dāng)輸入Vi保持高電平時，Ci相當(dāng)于斷開。輸入Vi'由于Ri的存在而為高電平Vcc。此時，①若定時器原始狀態(tài)為0

55、，則集電極輸出（7腳）導(dǎo)通接地，使電容C放電、Vc=0，即輸入6腳的信號低于2/3Vcc，此時定時器維持0不變。</p><p>　　②若定時器原始狀態(tài)為1，則集電極輸出（7腳）對地斷開，Vcc經(jīng)R向C充電，使Vc電位升高，待Vc值高于2/3Vcc時，定時器翻轉(zhuǎn)為0態(tài)。</p><p>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程分為下面三個階段來分析，圖12為其工作波形圖：</p><

56、p>　　圖15 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖</p><p><b>　?、儆|發(fā)翻轉(zhuǎn)階段：</b></p><p>　　輸入負脈沖Vi到來時，下降沿經(jīng)RiCi微分環(huán)節(jié)在Vi'端產(chǎn)生下跳負向尖脈沖，其值低于負向閥值（1/3Vcc）。</p><p><b>　?、跁簯B(tài)維持階段：</b></p><

57、;p>　　由于集電極開路輸出端（7腳）對地斷開，Vcc通過R向C充電，Vc按指數(shù)規(guī)律上升并趨向于Vcc。</p><p><b>　?、鄯祷鼗謴?fù)階段：</b></p><p>　　當(dāng)C充電使Vc值高于正向閥值(2/3Vcc）時，由于Vi'端負向尖脈沖已消失 ，Vi'值高于負向閥值（1/3Vcc），定時器翻轉(zhuǎn)為0，輸出低電平，集電極輸出端（7腳）對

58、地導(dǎo)通，暫態(tài)階段結(jié)束。</p><p>　　4.3 LED數(shù)碼管顯示</p><p>　　常見的七段數(shù)字顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）等。這里主要介紹半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器。</p><p>　　發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器的內(nèi)部接法有兩種：一種是共陽接法，一種是共陰接法。七段譯碼器輸出低電平時，需選用共陽接法的數(shù)碼顯示器；譯碼器輸出高電平時，則需選用共

59、陰接法的數(shù)碼顯示器。</p><p>　　圖16 LED數(shù)碼管</p><p><b>　　第五章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1 信號的輸出</b></p><p>　　利用555多諧震蕩器產(chǎn)生的輸出作為輸入（頻率低于6KHZ），用單片機算出頻率，并在LED上顯示。<

60、/p><p><b>　　5.2定時計數(shù)器</b></p><p>　　晶振產(chǎn)生一個振蕩頻率穩(wěn)定的脈沖，通過分頻整形、門控雙穩(wěn)后，產(chǎn)生所需寬度的基準時間T的脈沖，又稱閘門時間脈沖。</p><p>　　注意：分頻器一般采用計數(shù)器完成，計數(shù)器的模即為分頻比。</p><p><b>　　計數(shù)脈沖形成電路：</b

61、></p><p>　　將被測信號變換為可計數(shù)的窄脈沖，其輸出受閘門脈沖的控制。</p><p><b>　　計數(shù)顯示電路：</b></p><p>　　對被測信號進行計數(shù)，顯示被測信號的頻率。計數(shù)器一般采用多位10 進制計數(shù)器；控制邏輯電路控制計數(shù)的工作程序：準備、計數(shù)、顯示、復(fù)位和準備下一次測量。其中十進制計數(shù)器要求具有計數(shù)使能端CN

62、TEN、復(fù)位端CLR、進位輸。</p><p>　　利用555多諧振蕩器產(chǎn)生的輸出作為輸入，用單片機算出頻率，并在LED上顯示。以下是所需程序：</p><p>　　#include“reg52.h”</p><p>　　#include“zlg7290.h” //Zlg7290庫</p><p>　　unsign

63、ed char scount; //I*IC庫</p><p>　　void timer0_int()interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　TH0=0;

64、 //關(guān)閉定時器</p><p>　　TH0=0x4c; //重裝定時器值</p><p><b>　　TL0=0x19;</b></p><p>　　TF0=0; //清除溢出標志</p>&

65、lt;p><b>　　scount--;</b></p><p>　　if(scount>0) //到1s了嗎？</p><p>　　TR0=1; //沒到，開定時器</p><p><b>　　else</b></p

66、><p>　　TR=0; //到了，停止T1的計數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　Main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsig

67、ned char a[5];</p><p>　　unsigned char I,resh,res1;</p><p>　　unsigned long int freq;</p><p>　　TMOD=0Xd1;</p><p>　　TH0=0x4C; //定時50ms</p><

68、;p><b>　　TL0=ox19;</b></p><p>　　TH1=0; //計數(shù)值清0</p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p>　　scount=20;

69、 //定時1s</p><p>　　ET0=1; //開定時器0中斷</p><p>　　EA=1; //開總中斷</p><p>　　TR0=1; /

70、/啟動定時器和計數(shù)值</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　For (i=0;i<5;++i)</p><p><b>　　a[i]=0;</b></p><p>　　ZLG7290_Sendbuf(a,5); //在LED上顯

71、示5位0</p><p>　　While (1) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(!scount) //1s時間到</p><p><b>　　{</b></p><p>　　resh=T

72、H1; //取出計數(shù)值</p><p><b>　　res1=TL1;</b></p><p>　　TH1=0; //計數(shù)值清零</p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p>

73、;　　TH0=0x4C; //重裝定時器0</p><p><b>　　TL0=0x19;</b></p><p>　　scount=20; //定時1s</p><p><b>　　}</b></p><p>

74、　　TR0=1; //啟動定時器和計數(shù)</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　freq=resh*256+resl; //計算機頻率值</p><p>　　a[0]=freq%10; //將各位分離顯示a[1

75、]=(freq/10)%10;</p><p>　　a[2]=(freq/100)%10;</p><p>　　a[3]=(freq/1000)%10;</p><p>　　a[4]=freq/10000; </p><p>　　ZLG7290_Sendbuf(a,5); //送ZLG7290顯示</

76、p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.3 LED數(shù)碼管</p><p>　　單片機中通常使用的是有7個發(fā)光二極管，即七段LED按日字排列成的數(shù)碼管。七段LED的陽極連在一起稱為共陽極接法，而陰極連在一起稱為共陰極接法。每段的筆畫分別稱為A,B,C,D,E,F,G,另有一段構(gòu)成小數(shù)點。</p><p>　

77、　在動態(tài)顯示方式中，6個數(shù)碼管的段選信號是分時輪流輸出，要得到穩(wěn)定的顯示效果，必須不斷重復(fù)執(zhí)行顯示程序。設(shè)8155的CS接8051的P2.7，IO/M接8051的P2.0。顯示程序如下：</p><p>　　MOD: PUSH ACC ；保護現(xiàn)場 </p><p>　　PUSH DPH</p><p>　　PUS

78、H DPL</p><p>　　SETB RS0</p><p>　　CLR P2.7；選通8155</p><p>　　SETB P2.0 ；選8155的I/O口</p><p>　　MOV R1, #0F8H ；設(shè)定8155的控制口&

79、lt;/p><p>　　MOV A, #4DH ；設(shè)定8155的A口，C口為輸出</p><p>　　MOV X @R1, A </p><p>　　DIR: MOV R0, #DIS0 ；顯示緩沖區(qū)首地址送R0</p><p>　　MOV R6,

80、 #20H ；選最左邊的LED</p><p>　　MOV R7, #00H ；設(shè)定顯示時間的計數(shù)</p><p>　　MOV DPTR, #TAB ；字形段碼表首地址送DPTR</p><p>　　DIR1 : MOV A, #00H ；關(guān)顯示</p><

81、;p>　　MOV R1, #0FBH ；指向8155的A口</p><p>　　MOVX @R1, A ；取要8155的C口</p><p>　　MOV A, @R0 ；取要顯示的數(shù)</p><p>　　MOVC A, @A+DPTR ；取段碼</

82、p><p>　　MOV R1, #0F9H ；指向8155的A口</p><p>　　MOVX @R1, A ；輸出端碼</p><p>　　MOV A, R6 ；取位碼</p><p>　　MOV R1, #0FBH ；指

83、向8155的A口</p><p>　　MOVX @R1, A ；輸出位選碼</p><p>　　HERE: DJNZ R7, HERE ；延時</p><p>　　INC R0 ；指向下一個顯示單元</p><p>　　CLR

84、 C </p><p>　　MOV A, R6 </p><p>　　RRC A</p><p>　　MOV R6, A ；位選碼右移一位</p><p>　　JNZ DIR1</p><p&g

85、t;　　SETB P2, 7 ；未顯示完6個LED，繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　CLR RS0 ；恢復(fù)原態(tài)</p><p>　　POP DPL</p><p>　　POP DPH</p><p>　　POP ACC</p><

86、p><b>　　RET</b></p><p><b>　　第六章 結(jié)論</b></p><p>　　555定時器是一種多用途的集成電路，只需外接少量阻容元件便可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。此外，它還可組成其它各種實用電路。由于555定時器實用方便、靈活，有較強的負載能力和較高的觸發(fā)靈敏度。因此，它在自動送控制、儀器儀表、

87、家用電器等許多領(lǐng)域都用著廣泛的應(yīng)用、</p><p>　　數(shù)字頻率計是數(shù)字電路中的一個典型應(yīng)用，實際的硬件設(shè)計用到的器件較多，而且會產(chǎn)生比較大的延時，造成測量誤差、可靠性差。傳統(tǒng)的數(shù)字頻率計一般是由分離元件搭接而成，隨著單片機的大規(guī)模的應(yīng)用，單片機在頻率測量方面也越來越多的被使用。在本課題中使用的AT89S51 這種低功耗,高性能CMOS 8位單片機系列的單片機的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準確的運算精度，推

88、動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。而本次設(shè)計就是要通過以AT89S51單片機為控制核心，實現(xiàn)對信號頻率進行準確計數(shù)的設(shè)計。</p><p>　　單片機是將微型計算機的基本功能部件全部集成在一塊半導(dǎo)體電路芯片上，具有功能強、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、研制周期短等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p&

89、gt;　　在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師x老師。本論文是在xx老師的指導(dǎo)和引領(lǐng)下完成的，整個論文的編寫都與老師的耐心指導(dǎo)和細心解析分不開的。xx老師嚴謹治學(xué)、認真負責(zé)、不怕困難的科研態(tài)度對我影響至深，這些影響將使我終身受益。我在此對xx老師表示最真摯的謝意！</p><p>　　再次對所有在求學(xué)和生活過程中給了我們培養(yǎng)、教導(dǎo)、關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)們表示衷心的感謝！最后，非常感謝評閱本設(shè)計報告的各位老師們！<

90、;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 馬獻果，頻率測量方法的改進，儀器儀表學(xué)報，2004.8，25(4)增刊：120-122</p><p>　　[2] 趙戰(zhàn)克，單片機在移頻信號頻率檢測中的應(yīng)用，微計算機信息，2004,20(2):76-77</p><p>　　[3] Toshiba C

91、orporation, Semiconductor Technical Data (4N25)</p><p>　　[4] 胡大可，MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出社，2000.6</p><p>　　[5] 魏小龍，MSP430系列單片機接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計實例，北京航空航天大學(xué)出社，2002.11</p><p>　　[6] 梁源

92、，MSP430單片機TIMER_A在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，2001嵌入式系統(tǒng)及單片機國際學(xué)術(shù)交流會論文集</p><p>　　[7] 張晞，MSP430系列單片機實用C語言程序設(shè)計，人民郵電出版社，2005.9</p><p>　　[8] 劉立群，基于MSP430單片機的超低功耗數(shù)據(jù)采集器設(shè)計，自動化儀表，2005.4,26(4):30-31</p><p>　　[9]