畢業(yè)設計---數字頻率計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　在當今社會，隨著電子計算機計算機、通訊設備、音頻視頻等的使用，頻率計也越來越頻繁的被使用，頻率計的發(fā)展也變得尤為重要。頻率計是一種基本的測量儀器，是用數字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號。因此，它被廣泛應用與航天、電子、測控等領域。它的基本測量原理是，首先讓被測信號與標準信號一起通過一個閘

2、門，然后用計數器計數信號脈沖的個數，把標準時間內的計數的結果，用鎖存器鎖存起來，最后用顯示譯碼器，把鎖存的結果用LED數碼顯示管顯示出來。在實際上的硬件設計用到的器件較多，連線也比較復雜，而且會產生比較大的延時，造成測量誤差、可靠性差。隨著復雜可編程邏輯器件（CPLD）的廣泛應用，以EDA工具作為開發(fā)手段，運用VHDL語言，將使整個系統(tǒng)大大簡化， 提高整體的性能和可靠性。數字頻率計是最基本的參數之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結果

3、都有十分緊密的聯系，因此頻率的測量就顯得更為重要。頻率計測頻有兩種方式：一是直接測頻法；二是間接測頻法。</p><p>　　本次設計的內容是一款基于8位單片機AT89C51的測頻系統(tǒng)該裝置由輸入部分與顯示部分組成，輸入部分可以收到發(fā)射機送來的信號，并通過單片機再傳到顯像管。此系統(tǒng)具有測量頻率和帶寬等功能。</p><p>　　關鍵詞：頻設計的率計，直接側頻法，間接測頻法，單片機AT89C

4、51</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2 研究意義2</p><p>　　1.3 研究內容2</p><p>

5、　　第2章 數字頻率計的硬件結構設計3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件總述3</p><p>　　2.2 AT89C51引腳說明及介紹4</p><p>　　2.2.1 AT89C51引腳說明4</p><p>　　2.2.2 AT89C51芯片擦除5</p><p>　　2.3 數字頻率計顯示電路8

6、</p><p>　　2.3.1 LED靜態(tài)顯示方式8</p><p>　　2.3.2 LED動態(tài)顯示方式8</p><p>　　2.4 數字顯示電路9</p><p>　　2.5 單片機電路9</p><p>　　2.6 復位電路9</p><p>　　2.7 穩(wěn)壓電源10<

7、/p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計10</p><p>　　3.1 AT89C51的軟件系統(tǒng)介紹10</p><p>　　3.2 系統(tǒng)軟件總述10</p><p>　　第4章 硬件電路的調試與測試11</p><p>　　4.1電路調試11</p><p><b>　　結束語

8、12</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　電子技術可以分為模擬電子技術和數字電子技術兩部分。隨著科學技術的飛速發(fā)展，

9、數字技術得到了廣泛的應用，成為發(fā)展最快的學科之一。數字技術的普及，將標志著信息化社會的到來。</p><p>　　數字信號指的是在實踐上合數值上都是離散的信號;數字電路時用來處理數字信號的電路數字電路中采用二進制數，只具有0和1兩種對立的狀態(tài)。結構簡單，對電路中元件的要求比較寬松，能夠區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可。允許電路參數有較大的誤差；同時電路抗干擾能力較強。</p><p>　　數字電路的

10、發(fā)展與模擬電路一樣經歷了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發(fā)展比模擬電路發(fā)展的更快。從60年代開始，數字集成器件以雙極型工藝制成了小規(guī)模邏輯器件。隨后發(fā)展到中規(guī)模邏輯器件；70年代末，微處理器的出現，使數字集成電路的性能產生質的飛躍。</p><p>　　數字集成器件所用的材料以硅材料為主，在高速電路中，也使用化合物半導體材料，例如砷化鎵等。</p><p>　　邏輯門是數

11、字電路中一種重要的邏輯單元電路 。TTL邏輯門電路問世較早，其工藝經過不斷改進，至今仍為主要的基本邏輯器件之一。隨著CMOS工藝的發(fā)展,TTL的主導地位受到了動搖，有被CMOS器件所取代的趨勢。</p><p>　　近年來,可編程邏輯器件PLD特別是現場可編程門陣列FPGA的飛速進步，使數字電子技術開創(chuàng)了新局面，不僅規(guī)模大，而且將硬件與軟件相結合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。</p><

12、p>　　在電子系統(tǒng)非常廣泛應用領域內，到處可見到處理離散信息的數字電路。供消費用的微波爐和電視、先進的工業(yè)控制系統(tǒng)、空間通訊系統(tǒng)、交通控制雷達系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設計過程中無一不用到數字技術。數字電路制造工業(yè)的進步，使得系統(tǒng)設計人員能在更小的空間內實現更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。</p><p>　　由于數字集成電路與電子計算機的發(fā)展緊密相關，因而發(fā)展很快，目前已是集成電路中產量最高、集成度最大

13、的一種器件。集成電路的類型很多，從大的方面可分為模擬和數字集成電路兩大類。雖然它們都可模擬具體的物理過程，但其工作方式有著很大的不同。甚至可能完全不同。電路中的工作信號通常是用電脈沖表示的數字信號。</p><p><b>　　1.2 研究意義</b></p><p>　?。?）掌握數字電路基礎知識，并且能熟練應用于工程設計。</p><p>

14、　?。?）掌握數字頻率計測頻的原理及設計方法。</p><p><b>　　1.3 研究內容</b></p><p><b>　?。?）頻率測量</b></p><p>　　測量范圍 信號：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；頻率：1Hz～1MHz</p><p><b>　　測量誤差≤0

15、.1%</b></p><p><b>　　（2）周期測量</b></p><p>　　測量范圍 信號：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；頻率：1Hz～1MHz</p><p><b>　　測量誤差≤0.1%</b></p><p><b>　　（3）脈沖寬度測量</b

16、></p><p>　　測量范圍 信號：脈沖波；幅度：0.5V～5V；脈沖寬度≥100μs</p><p><b>　　測量誤差≤1%</b></p><p><b>　?。?）顯示器</b></p><p>　　十進制數字顯示，顯示刷新時間1～10秒連續(xù)可調，對上述三種測量功能分別用不同顏色

17、的發(fā)光二極管指示。</p><p>　?。?）具有自校功能，時標信號頻率為1MHz。</p><p>　　（6）擴展頻率測量范圍為0.1Hz～10MHz（信號幅度0.5V～5V），測量誤差降低為0.01%（最大閘門時間≤10s）。</p><p>　?。?）測量并顯示周期脈沖信號（幅度0.5V～5V、頻率1Hz～1kHz）的占空比，占空比變化范圍為10%～90%，測

18、量誤差≤1% 。</p><p>　　第2章 數字頻率計的硬件結構設計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件總述</p><p>　　圖2-1 PCB原理圖</p><p>　　4聯數碼管：LED數碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍，綠，白，七彩效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數碼管可均勻排布形成大面積

19、顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下flash、動畫、文字等文件，或使用動畫設計軟件設計個性化動畫，播放各種動感變色的圖文效果；主要用于樓體墻面，廣告招牌、高檔的DISCO、酒吧、夜總會、會所的門頭廣告牌等。</p><p>　　AT89C51：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Re

20、ad Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT8

21、9C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命：1000寫/擦循環(huán)數據，保留時間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz，三級程序存儲器鎖定，128×8位內部RAM 32，可編程I/O線兩個16位定時器/計數器，5個中斷源可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內振蕩器和時鐘電路。</p><p>　　AT89S ISP：ATMEL公

22、司推出的AT89S系列單片機支持的ISP功能。AT89S系列單片機中的AT89S52單片機具有較強的功能和較高的性能價格比，因此本文選用AT89S系列單片機中的典型芯片AT89S52。</p><p>　　AT89S52單片機居于在線編程功能，即在RST引腳處在高電平的情況下，利用P1.5/MOSI（串行數據輸入端）。P1.6/MISO（串行數據輸出端），P1.7/SCK（同步時鐘型號輸入端）三個引腳的數據設置或

23、傳送實現程序下載的功能。AT89S52單片機40引腳雙列直插式封裝（簡稱DIP40）引腳。ISP是系統(tǒng)在線可編程，指電路板上的空白期間可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下期間，對于已經編程的期間也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP的實現標膠簡單，通常的做法是芯片內部的程序存儲器可以由上位機的軟件通過同步串行通信接口SPI來進行改寫，對于單片機來說可以通過SPI或其他的串行接口接收上位機傳來的數據并寫入程序存儲器中。<

24、/p><p>　　2.2 AT89C51引腳說明及介紹</p><p>　　2.2.1 AT89C51引腳說明</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/

25、O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P

26、1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存

27、儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸

28、出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，口管腳 備選功能，P3.0 RXD（串行輸入口），P3.1 TXD（串行輸出口），P3.2 /INT0（外部中斷0），P3.3 /INT1（外部中斷1），P3.4 T0（記時器0外部輸入），P3.5 T1（記時器1外部輸入），P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通），P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通），P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

29、</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當

30、用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。<

31、;/p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p>

32、<p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.2.2 AT89C51芯片擦除</p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89

33、C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。</p><p>　　SBUF 數據緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器SBUF？而不

34、是收發(fā)各用一個寄存器?！睂嶋H上SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數據沒有被取走，下一幀數據已到來，而造成的數據重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數據。操作SBUF寄存器的方

35、法則很簡單，只要把這個99H 地址用關鍵字sfr定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0x99;當然你也可以用其它的名稱。通常在標準的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對其做了定義，只要用#include 引用就可以了。SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H</p>

36、<p>　　SM0、SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。串行口工作模式設置如下：</p><p>　　SM0 SM1 模式 功能 波特率</p><p>　　0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12</p><p>　　0 1 1 8位UART 可變</p><p>　　1 0 2 9位UART

37、 fosc/32 或fosc/64</p><p>　　1 1 3 9位UART 可變</p><p>　　在這里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關的硬件資料查看。表中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。</p><p>　　SM2

38、 在模式2、模式3 中為多處理機通信使能位。在模式0 中要求該位為0。</p><p>　　REM 為允許接收位，REM 置1 時串口允許接收，置0 時禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結束

39、處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入REM=0 來進行實驗。</p><p>　　TB8 發(fā)送數據位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9 位。該位可以用軟件根據需要置位或清除，通常這位在通信協議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數據幀。</p><p>　　RB8 接收數據位8，在模式2 和3 是已接收數據的第9 位。該位可能是奇偶位，地址

40、/數據標識位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當SM2=0，RB8 是已接收數據的停止位。</p><p>　　TI 發(fā)送中斷標識位。在模式0，發(fā)送完第8 位數據時，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應中斷后，發(fā)送下一幀數據。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數據寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數據，中斷響應（如中斷打開）

41、，這時TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。</p><p>　　RI 接收中斷標識位。在模式0，接收第8 位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數據。但在模式1 中，SM2=1時，當未收到有效的停止位，則不會對RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個位的，1 位起始位為0,

42、8 位數據位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器1 或定時器2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器，定時器0 和定時器1，而定時器2是89C52 系列芯片才有的。</p><p>　　波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內可以傳輸的波特位數

43、。有一些初學的朋友認為波特率是指每秒傳輸的字節(jié)數，如標準9600 會被誤認為每秒種可以傳送9600個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送9600 個二進位，而一個字節(jié)要8 個二進位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數據字節(jié)就要占用10 個二進位，9600 波特率用模式1 傳輸時，每秒傳輸的字節(jié)數是9600÷10＝960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個12M 的晶振來計算

44、，那么它的波特率可以達到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 為0，波特率為focs/64,SMOD 為1，波特率為focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可變的，取決于定時器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模式的波特率設置時相關的寄存器的值呢？可以用以下的公式(2-2-2-1)去計算：</p><

45、p>　　波特率＝（2SMOD÷32）×定時器1 溢出速率 （公式2-2-2-1）</p><p>　　上式中如設置了PCON 寄存器中的SMOD 位為1 時就可以把波特率提升2 倍。通常會使用定時器1 工作在定時器工作模式2 下，這時定時值中的TL1 做為計數，TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后，TH1 的值會自動裝載到TL1，再次開始計數，這樣

46、可以不用軟件去干預，使得定時更準確。在這個定時模式2 下定時器1 溢出速率的計算公式(2-2-2-2)如下：</p><p>　　溢出速率＝（計數速率）/(256－TH1) （公式2-2-2-2）</p><p>　　上式中的“計數速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關，在51 芯片中定時器啟動后會在每一個機器周期使定時寄存器TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩

47、周期，所以可以得知51 芯片的計數速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的計數速率就為1M。通常用11.0592M 晶體是為了得到標準的無誤差的波特率，那么為何呢？計算一下就知道了。如我們要得到9600 的波特率，晶振為11.0592M 和12M，定時器1 為模式2，SMOD 設為1，分別看看那所要求的TH1 為何值。代入（公式2-2-2-2）：</p><p><b

48、>　　11.0592M</b></p><p>　　9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))</p><p><b>　　TH1＝250</b></p><p><b>　　12M</b></p><p>　　9600＝(2&#

49、247;32)×((12M/12)/(256-TH1))</p><p>　　TH1≈249.49</p><p>　　上面的計算可以看出使用12M 晶體的時候計算出來的TH1 不為整數，而TH1 的值只能取整數，這樣它就會有一定的誤差存在不能產生精確的9600 波特率。當然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率

50、產生誤差，但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計。</p><p>　　2.3 數字頻率計顯示電路</p><p>　　2.3.1 LED靜態(tài)顯示方式</p><p>　　靜態(tài)顯示的優(yōu)點是顯示程序簡單、顯示亮度高、穩(wěn)定性好，占用CPU的時間少，但占用的I/O口線較多，且在實際應用中，通常附加驅動器或鎖存器增加顯示的穩(wěn)定性和亮度。所以靜態(tài)顯示常用在顯

51、示器數目較少的應用系統(tǒng)中。</p><p>　　2.3.2 LED動態(tài)顯示方式</p><p>　　當顯示位數較多時，都采用動態(tài)掃描顯示。動態(tài)掃描顯示時，各LED數碼管輪流地一遍一遍顯示各自的字符，單片機與六位共陰極LED數碼管的動態(tài)顯示接口電路。動態(tài)顯示的優(yōu)點是線路簡單、缺點是需要不斷刷新、掃描，占用CPU的時間較多。動態(tài)顯示電路中，LED的數目不宜太多。</p><

52、p>　　2.4 數字顯示電路</p><p>　　顯示共用8只共陰極LED數碼管顯示器，由AT89S51P2口接8個三極管驅動LED顯示。P1口接如數碼管控制顯示。由于我們我們的電路板很小加上題目要求簡易二字，這正符合了LED動態(tài)顯示線路簡單的優(yōu)點，所以我們使用了動態(tài)顯示。</p><p><b>　　2.5 單片機電路</b></p><p

53、>　　單片機選用AT89S51，其內部含2個16位定時計數器，4K程序存儲器，其它內部結構及指令系統(tǒng)與單片機8031相同。為便于計算，選用12MHz晶振，這時內部定時器一個計數值為1us。信號在低頻段(≤500kHz)直接輸入，在高頻段(>500kHz)時經128分頻后輸入到單片機，另外還要根據1MHz時基準信號進行校正?？刂菩盘枮镻1.2和P1.3。8只LED發(fā)光二極管由P2.0～P2.7控制，分別指示測頻率、測周期、測脈

54、沖寬度和測占空比四個狀態(tài)。按鍵由P3.7讀入，分別控制測頻率、測周期、測脈沖寬度、占空比和校正5項功能。因為采用了自動布線使得管腳與外部的連接沒那么困難且比較漂亮。</p><p><b>　　2.6 復位電路</b></p><p>　　復位電路由一個C1 10uf的電容，一個C2 104，一個10K電阻組成。在引腳RST和電源間接一個琴鍵按鈕，手動控制。如圖2-6

55、復位電路所示。</p><p><b>　　圖2-6 復位電路</b></p><p>　　單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就

56、可以響應并將系統(tǒng)復位。</p><p><b>　　2.7 穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　78XX系列集成穩(wěn)壓器是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負載電阻。穩(wěn)壓二極管VD1串接在78XX穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓Uo得到一定的提高，輸出電壓Uo為78XX穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二

57、極管VC1穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護二極管，一旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓值時，VD2導通，將輸出電流旁路，保護7800穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。</p><p>　　由于R1、RP電阻網絡的作用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于RP與R1的比值。調節(jié)電位器RP，即可一定范圍內調節(jié)輸出電壓。當RP=0時，輸出電壓Uo等于78XX穩(wěn)壓器輸出電壓；當RP逐步增大時，Uo也隨之逐步提高。</p><p

58、>　　220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計</p&

59、gt;<p>　　3.1 AT89C51的軟件系統(tǒng)介紹</p><p>　　51單片機程序設計有時可能是一個很復雜的工作，為了能把復雜的工作調理化，就要有相應的步驟和方法。其步驟和方法有三點：1分析題意，確定算法。對復雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及合適的數據。2根據算法畫出程序框圖。3編寫程序。程序設計的一種理想方法是機構化程序設計方法。所謂機構化程序設計是對用到的控制結構類程序作適當

60、的限制，特別是限制轉向語句的使用，根據機構化程序設計的觀點，功能復雜的程序機構可采用三種基本控制結構，既順序結構、選擇結構和循環(huán)結構來組成。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)軟件總述</p><p>　　51單片機是利用C語言這樣的高級語言來編寫的，用C語言來編寫，對51的CPU的基本機構無須過多了解，對處理器的指令集則不必了解，寄存器的分配以及各種變量和數據的尋址都由編譯器去完成，程序擁

61、有了正式的機構，并且能被分成多個單獨的子函數。這使證個應用系統(tǒng)的機構變得清晰，同時讓源代碼變得可重復使用。選擇特定的操作符來操作變量的能力提高了源代碼的可讀性?？梢赃\用與人的思維很接近的詞匯和算法表達式。在很大程度上縮短了編寫程序和調試程序的時間。ANSI標準的C語言是一種非常方便并獲得廣泛應用，在絕大部分系統(tǒng)中都能夠很容易得到的語言。如果需要現有的程序還可以很快地移植到其他處理器上，大大地節(jié)省了投資。</p><p

62、>　　第4章 硬件電路的調試與測試</p><p><b>　　4.1電路調試 </b></p><p>　　電路連接：將穩(wěn)壓電源部分制成印制板，固定焊接好原件，然后在面包板上將IC插座及各種器件按電路圖連線。</p><p>　　電源測試： 將于變壓器連接上電源，用萬用表檢測穩(wěn)壓電源的輸出電壓。輸出電壓的電壓。輸出電壓的正常值。如果輸出

63、電壓不對，應仔細檢查相關電路，消除故障，穩(wěn)壓電源輸出正常后，接著用示波器檢測產生基準時間的全波整流電路的輸出波形。</p><p>　　基準時間檢測：關閉電源后，插上全部IC 。依次用示波器檢測有U1(74H4024)與U3A組成的基準時間計數器和由U2A組成的T觸發(fā)器的輸出波形。</p><p>　　輸出檢測信號：從被測信號數輸入端輸入幅值在1V 左右、頻率為1KHz左右的正弦信號，如果

64、電路正常，則數碼管可以顯示被測信號的的頻率。如果數碼管沒有顯示，或顯示值明顯偏離輸入信號頻率，則作進一步檢測。</p><p>　　輸入放大與整形電路檢測：用示波器觀測整形電路U12A(74H4024)的輸出波形，正常情況下，可以觀測到與輸入頻率一致、信號幅值為5V左右的矩形波，如果觀測不到輸出波形，或觀測不到波形形狀和幅值不對，則監(jiān)測這一部分電路，消除故障。如果部分電路正常，或消除頻率計人不能正常工作，則檢查控

65、制門。</p><p>　　檢查控制門：檢查控制門U3C(74H4024)的輸出波形，正常時，每間隔1s時間，可以觀測到被測信號的矩形波。如觀測不到波形，則應觀測控制們的兩個輸入端的信號是否正常，并通過進一步的檢測找到故障電路，消除故障，如該電路正?；蛳收虾箢l率計人不能正常工作則檢測計數器電路。</p><p>　　計數器的檢測：依次檢測4個計數器74HC4518的輸出波形，正常時，相

66、鄰計數器時鐘端的形波頻率依次相差10倍，如果頻率關系不一致或波形不一致，則應對計數器和反饋們的各引腳電平及波形進行檢測，通過分析找出原因消除故障，如該部分電路正常，或消除故障后頻率計任不能正常工作則檢測鎖存器電路。</p><p>　　鎖存器電路的檢測：依次檢測74HC374鎖存器各引腳的電平與波形。正常情況時，各電平值應與電路中給出的狀態(tài)一致，其中，第11腳的電平每隔一秒跳變一次，如不正常則檢查電路，消除故障。

67、如該部分電路正常，或消除故障后頻率計任不能正常工作，則監(jiān)測顯示譯碼電路。</p><p>　　顯示譯碼電路與數碼管電路的檢測：檢測顯示數碼器74HC4511各控制端與電源端引腳的電平，同時檢測數碼管各段對應引腳的電平及公共端的電平通過檢測分析找出故障。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　通過畢業(yè)設計加強了我們動手、

68、思考和解決問的能力。簡易數字頻率計基本完成，各VCC接電源正極，各開關控制電路的各個部分。整個電路綜合使用了與門、非門、顯示器、等的邏輯器件和施密特、可重觸發(fā)器等模擬電子器件。</p><p>　　讓我們對數字電路和電子器件有了更深的了解理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這次的設計對

69、我們的作用是非常大的。</p><p>　　腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。</p><p>　　在設計的過程中遇到困難我就及時和我的指導老師聯系，在老師的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。這次畢業(yè)設計的過程是一次再學習，再

70、提高的</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]劉南平.數字頻率計設計方案.現代電子設計與制作技術,2004.230-232.</p><p>　　[2]全國大學生電子競賽組委會.直流穩(wěn)壓電源全國大學生電子競賽,2004.24-35.</p><p>　　[3]杜玉遠.基于top-down

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