畢業(yè)論文--數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　題 目： 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 概述及現(xiàn)狀分析3</p><p>　　1.1 頻率計(jì)概述3</p><p>　　1.2 頻率計(jì)發(fā)展與應(yīng)用3</p><p>　　1.3 頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容

2、4</p><p>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1 測(cè)量原理4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)框圖6</p><p>　　2.3 具體模塊6</p><p>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 AT89S52主控制器模塊7</p>

3、<p>　　3.1.1 AT89S52的介紹7</p><p>　　3.1.2 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路7</p><p>　　3.1.3 引腳功能8</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)引腳分配9</p><p>　　3.2 電源模塊9</p><p>　　3.2.1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理9&l

4、t;/p><p>　　3.2.2 電源電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3 放大整形模塊12</p><p>　　3.3.1 LM324芯片介紹12</p><p>　　3.3.2 放大整形電路12</p><p>　　3.4 分頻設(shè)計(jì)模塊14</p><p>　　3.4.1 74LS

5、161芯片介紹14</p><p>　　3.4.2 74LS151芯片介紹14</p><p>　　3.4.3 分頻電路15</p><p>　　3.5 檔位選擇模塊16</p><p>　　3.6 顯示模塊16</p><p>　　3.6.1 數(shù)碼管介紹16</p><p>　　3

6、.6.2 頻率值顯示電路17</p><p>　　3.6.3 檔位轉(zhuǎn)換指示電路17</p><p>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 軟件模塊設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2 中斷服務(wù)子程序19</p><p>　　4.3 顯示子程序21</p><p>　

7、　4.4 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介21</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試23</b></p><p>　　5.1 硬件調(diào)試23</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試25</p><p><b>　　6 總結(jié)27</b></p><p><b>　　數(shù)字頻率計(jì)的

8、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。頻率計(jì)主要是由信號(hào)輸入和放大整形電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。AT89S52單片機(jī)是頻率計(jì)的控制核心，來(lái)完成它待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，譯碼，顯示以及對(duì)分頻系數(shù)的控制。利用它內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，所制作的頻率計(jì)采用外部分頻，實(shí)現(xiàn)10Hz~2MHz的頻率測(cè)量。以AT89S52單片

9、機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的閘門時(shí)間，方便對(duì)頻率的測(cè)量。其待測(cè)頻率值使用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示，單位分別由紅、黃、綠3個(gè)LED指示。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：頻率計(jì)、單片機(jī)、計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　1 概述及現(xiàn)狀分析</b></p><p

10、>　　頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。由于頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，易于傳輸，因此可以獲得較高的測(cè)量精度。隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，頻率測(cè)量成為一項(xiàng)越來(lái)越普遍的工作，測(cè)頻原理和測(cè)頻方法的研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注。</p><p><b>　　1.1 頻率計(jì)概述</b></p><p>　　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(cè)量?jī)x器。

11、它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過(guò)程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。傳統(tǒng)的頻率計(jì)采用測(cè)頻法測(cè)量頻率，通常由組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運(yùn)行速度慢而且測(cè)量低頻信號(hào)不準(zhǔn)確。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體

12、積小等優(yōu)點(diǎn)[1]。</p><p>　　1.2 頻率計(jì)發(fā)展與應(yīng)用</p><p>　　在我國(guó)，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的里程碑事件。單片機(jī)作為最為典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應(yīng)用。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快，它已成為在現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)控制與計(jì)量

13、測(cè)試、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理等技術(shù)中日益普及的一項(xiàng)新興技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛。其中以AT89S52為內(nèi)核的單片機(jī)系列目前在世界上生產(chǎn)量最大，派生產(chǎn)品最多，基本可以滿足大多數(shù)用戶的需要[2]。</p><p>　　1.3 頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　利用電源、單片機(jī)、分頻電路及數(shù)碼管顯示等模塊，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)能夠粗略的測(cè)量出被測(cè)信號(hào)的頻率。 參數(shù)要求如下：</p>&

14、lt;p>　　(1) 測(cè)量范圍10HZ—2MHZ。</p><p>　　(2) 用四位數(shù)碼管顯示測(cè)量值。</p><p>　　(3) 可以測(cè)量方波、三角波及正弦波等多種波形。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　2.1 測(cè)量原理</b></p

15、><p>　　測(cè)頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)”。被測(cè)信號(hào)，通過(guò)輸入通道的放大器放大后，進(jìn)入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，并送入主門的輸入端[3]。由晶體振蕩器產(chǎn)生的基頻，按十進(jìn)制分頻得出的分頻脈沖，經(jīng)過(guò)基選通門去觸發(fā)主控電路，再通過(guò)主控電路以適當(dāng)?shù)木幋a邏輯便得到相應(yīng)的控制指令，用以控制主門電路選通被測(cè)信號(hào)所產(chǎn)生的矩形波，至十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路進(jìn)行直接計(jì)數(shù)和顯示。</p><p&

16、gt;<b>　　2.1.1 計(jì)數(shù)法</b></p><p>　　計(jì)數(shù)法是將被測(cè)信號(hào)通過(guò)一個(gè)定時(shí)閘門加到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法，如果閘門打開的時(shí)間為T，計(jì)數(shù)器得到的計(jì)數(shù)值為N1，頻率計(jì)數(shù)器按照公式進(jìn)行測(cè)頻[4]。改變時(shí)間T，則可改變測(cè)量頻率范圍。如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1測(cè)頻法測(cè)量原理</p><p>　　設(shè)在T期間，計(jì)數(shù)器的精

17、確計(jì)數(shù)值應(yīng)為N,根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)特性可知，N1的絕對(duì)誤差是N1=N+1,N1的相對(duì)誤差為δn1=(N1-N)/N。由的相對(duì)誤差可知，N的數(shù)值愈大，相對(duì)誤差愈小，成反比關(guān)系。因此，在f以確定的條件下，為減少N的相對(duì)誤差，可通過(guò)增大T的方法來(lái)降低測(cè)量誤差。當(dāng)T為某確定值時(shí)（通常取1s），則有f1=N1,而f=N，故有f1的相對(duì)誤差：</p><p>　　δf1=(f1-f)/f=1/f</p><

18、;p>　　從上式可知f1的相對(duì)誤差與f成反比關(guān)系，即信號(hào)頻率越高，誤差越??；而信號(hào)頻率越低，則測(cè)量誤差越大。因此測(cè)頻法適合用于對(duì)高頻信號(hào)的測(cè)量，頻率越高，測(cè)量精度也越高。</p><p><b>　　2.1.2 計(jì)時(shí)法</b></p><p>　　計(jì)時(shí)法又稱為測(cè)周期法，測(cè)周期法使用被測(cè)信號(hào)來(lái)控制閘門的開閉，而將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基脈沖通過(guò)閘門加到計(jì)數(shù)器，閘門在外信號(hào)的一個(gè)周

19、期內(nèi)打開，這樣計(jì)數(shù)器得到的計(jì)數(shù)值就是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基脈沖外信號(hào)的周期值，然后求周期值的倒數(shù)，就得到所測(cè)頻率值。</p><p>　　圖2-2計(jì)時(shí)法測(cè)量原理</p><p>　　若在T時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值為N2,則有：</p><p>　　T2=N2*T1 f2=1/T2=1/(N2*T1)=f1/N2 </p><p>　　N2的絕對(duì)誤差為

20、N2=N+1。</p><p>　　N2的相對(duì)誤差為δN2=(N2-N)/N=1/N</p><p>　　T2的相對(duì)誤差為δT2=(T2-T)/T=(N2*T1-T)/T=f/f1</p><p>　　從T2的相對(duì)誤差可以看出，周期測(cè)量的誤差與信號(hào)頻率成正比，而與高頻標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)信號(hào)的頻率成反比。當(dāng)f1為常數(shù)時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越低，誤差越小，測(cè)量精度也就越高。</

21、p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求的性能與技術(shù)指標(biāo)，首先需要確定能滿足這些指標(biāo)的頻率測(cè)量方法。有上述頻率測(cè)量原理與方法的討論可知，計(jì)時(shí)法適合于對(duì)低頻信號(hào)的測(cè)量，而計(jì)數(shù)法則適合于對(duì)較高頻信號(hào)的測(cè)量。由上所得的兩種方法的誤差分析可知，待測(cè)信號(hào)頻率越高，精度越高，故計(jì)時(shí)法不適用。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b

22、>　　圖2-3 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　2.3 具體模塊</b></p><p>　　根據(jù)上述系統(tǒng)分析，頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)共包括五大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊。各模塊作用如下：</p><p>　　(1) 單片機(jī)控制模塊：以AT89S52單片機(jī)為核心，來(lái)完成它待測(cè)信號(hào)的計(jì)

23、數(shù)，譯碼，和顯示以及對(duì)分頻系數(shù)的控制。利用其內(nèi)部的定時(shí)／計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)周期／頻率的測(cè)量。單片機(jī)AT89S52內(nèi)部具有2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。</p><p>　　(2) 電源模塊：為整個(gè)系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路以及分頻電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源。</p><p>　　(3)

24、放大整形模塊：放大電路是對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大，降低對(duì)待測(cè)信號(hào)幅度的要求。整形電路是對(duì)一些不是方波的待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，便于測(cè)量。</p><p>　　(4) 分頻模塊：考慮單片機(jī)外部計(jì)數(shù)，使用12 MHz時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為500 kHz，因此需要外部分頻。分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)頻率測(cè)量范圍可使單片機(jī)測(cè)頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測(cè)頻誤差?？捎?4ls161進(jìn)行外部分頻。</p><p&

25、gt;　　(5) 顯示模塊：顯示電路采用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，為了加大數(shù)碼管的亮度，使用4個(gè)PNP三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，便于觀測(cè)。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 AT89S52主控制器模塊</p><p>　　3.1.1 AT89S52的介紹</p><p>　　8位單

26、片機(jī)是MSC-51系列產(chǎn)品升級(jí)版[5]，有世界著名半導(dǎo)體公司ATMEL在購(gòu)買MSC-51設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后，利用自身優(yōu)勢(shì)技術(shù)——（掉電不丟數(shù)據(jù)）閃存生產(chǎn)技術(shù)對(duì)舊技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展，同時(shí)使用新的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。與此同時(shí)，世界上其他的著名公司也通過(guò)基本的51內(nèi)核，結(jié)合公司自身技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)生產(chǎn)，推廣一批如51F020等高性能單片機(jī)。</p><p>　　AT89S52片內(nèi)集成256字節(jié)程序運(yùn)行空間、8K字節(jié)F

27、lash存儲(chǔ)空間，支持最大64K外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個(gè)定時(shí)器、8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)。可以在4V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。同時(shí)，該單片機(jī)支持計(jì)算機(jī)并口下載，簡(jiǎn)單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，僅僅幾塊錢的價(jià)格讓該型號(hào)單片機(jī)暢銷10年不衰。根據(jù)不同場(chǎng)合的要求，這款單片機(jī)提供了

28、多種封裝，本次設(shè)計(jì)根據(jù)最小系統(tǒng)有時(shí)需要更換單片機(jī)的具體情況，使用雙列直插DIP-40的封裝。AT89S52引腳如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 AT89S52引腳圖</p><p>　　3.1.2 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路</p><p>　　復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位（圖3-2）和手動(dòng)復(fù)位（圖3

29、-3）。</p><p>　　圖3-2 上電復(fù)位 圖3-3 手動(dòng)復(fù)位</p><p>　　有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，在程序開發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常需要手動(dòng)復(fù)位。所以本次設(shè)計(jì)選用手動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　高頻率的時(shí)鐘有利于程序更快的運(yùn)行，也有可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)采樣率，從而實(shí)現(xiàn)更多的功能[6]。但是告

30、訴對(duì)系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻?？紤]到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理，所以選取合適的頻率即可。合適頻率的晶振對(duì)于選頻信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好處，本次設(shè)計(jì)選取12M無(wú)源晶振接入XTAL1和XTAL2引腳。并聯(lián)2個(gè)30pF陶瓷電容幫助起振。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.1.3 引腳功能

31、</p><p><b>　　VCC:電源電壓；</b></p><p><b>　　GND:地；</b></p><p>　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用

32、。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻[7]。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P

33、1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入，P1口功能具體如表1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在

34、訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高

35、，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，P3口功能如表1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。

36、</p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)引腳分配</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各模塊的分析得出，單片機(jī)的引腳分配如表3-1所示。 </p><p><b>　　3.2 電源模塊</b></p><p>　　3.2.1 直流穩(wěn)壓電源的

37、基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成[8]，基本框圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 直流穩(wěn)壓電源框圖及波形</p><p>　　(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。變壓器副邊與原邊的電壓比為，式中n是變壓器的匝數(shù)比。此時(shí)要求U2輸出8V電壓，<

38、;/p><p>　　有n=8/220≈0.0037。</p><p>　　(2) 整流電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。LM7805的最大輸出電流為1.5A，由可得，=0.75A?？紤]到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為±10%，在實(shí)際選用二極管時(shí)，應(yīng)至少有10%的余量，選

39、擇最大整流電流和最高反向工作電壓分別為</p><p>　　故可選擇整流二極管選擇1N4007，其較強(qiáng)的正向浪涌承受能力：30A ，最大正向平均整流電流：1.1A ，最高反向耐壓：1000V。此時(shí)U2=8V，此時(shí)二極管滿足要求。</p><p><b>　　圖3-6 整流電路</b></p><p>　　(3) 濾波電路：各濾波電路C滿足，式中

40、T為輸入交流信號(hào)周期，由市電頻率f=50Hz，故T=0.02s,RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻,C為濾波電容。由濾波電路輸出電壓平均值公式可知，當(dāng)時(shí)，。考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為±10%,電容的耐壓值應(yīng)大于,此時(shí)可選用C=2200uF，耐壓值為12V的電容，RL可選去220Ω。</p><p><b>　　圖3-7 濾波電路</b></p><p>　　(

41、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。二者的工作原理有所不同。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(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負(fù)載電流變化較小的場(chǎng)合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實(shí)上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。</p><p>　　3

42、.2.2 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上述介紹設(shè)計(jì)，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(jìn)行電源工作狀態(tài)指示。LM78XX系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少[9]，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜，因此使用LM7805穩(wěn)壓芯片進(jìn)行5V的電源電路設(shè)計(jì)。具體的5V電源電路如下圖3-8所示。</p><

43、;p>　　圖3-8 5V直流電源電路</p><p>　　3.3 放大整形模塊</p><p>　　3.3.1 LM324芯片介紹</p><p>　　LM324是一個(gè)四運(yùn)算放大器，LM324內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償 的運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用, 也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的

44、使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。</p><p>　　管腳排列圖如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 lm324引腳圖</p><p>　　3.3.2 放大整形電路</p><p>　　由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測(cè)信號(hào)為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)

45、整形電路則在測(cè)量的時(shí)候，首先通過(guò)整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱的情況。所以在通過(guò)整形之前通過(guò)放大衰減處理。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較大時(shí)，通過(guò)輸入衰減電路將電壓幅度降低。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)輸入衰減為零時(shí)若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時(shí)被測(cè)信號(hào)得以放大[10]。</p><p>　　在整形之前由于不清楚被測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱的情況。所以在通過(guò)整形之前通過(guò)放

46、大處理。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)輸入信號(hào)衰減后若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路，則通過(guò)集成運(yùn)放LM324將電壓放大，通過(guò)調(diào)節(jié)R4和R5的值改變放大倍數(shù)，此時(shí)被測(cè)信號(hào)得以放大。放大倍數(shù)等于Av=1+R5/R4=4,放大電路如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 放大電路</p><p>　　整形電路可以通過(guò)一個(gè)由74LS00組成的簡(jiǎn)易施密特觸發(fā)器，可將不規(guī)則的周期信號(hào)變換成矩形波[

47、11]。整形電路如3-11所示。</p><p>　　圖3-11 整形電路</p><p>　　3.4 分頻設(shè)計(jì)模塊</p><p>　　3.4.1 74LS161芯片介紹</p><p>　　74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器[12]，可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。74LS16

48、1引腳如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12 74LS161引腳圖</p><p>　　時(shí)鐘CP和四個(gè)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(jìn)位輸出TC (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)。</p><p>　　其中RD是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控制端，A、

49、B、C、D是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，EP和ET是計(jì)數(shù)使能端，RCO(=ET.QA.QB.QC.QD)是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供了方便。計(jì)數(shù)過(guò)程中，首先加入一清零信號(hào)RD＝0，使各觸發(fā)器的狀態(tài)為0，即計(jì)數(shù)器清零。RD變?yōu)?后，加入一置數(shù)信號(hào)LD＝0，即信號(hào)需要維持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的正跳變到來(lái)后。在這個(gè)置數(shù)信號(hào)和時(shí)鐘脈沖上升的共同作用下，各觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與預(yù)置的輸入數(shù)據(jù)相同，這就是預(yù)置操作。接著EP=ET=1,在此期間741

50、61一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。一直到EP=0，ET＝1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)結(jié)束。</p><p>　　從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD

51、=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。</p><p>　　3.4.2 74LS151芯片介紹</p><p>　　數(shù)據(jù)選擇端（ABC）按二進(jìn)制譯碼，以

52、從8個(gè)數(shù)據(jù)（D0-D7）中選取1個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在選通端STROBE為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。74LS151有互補(bǔ)輸出端（Y、W），Y輸出原碼，W輸出反碼[13]。74LS151引腳如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 74151管腳圖</p><p>　　74LS151的功能如下表 所示。其中A、B、C 為選擇輸入端，D0-D7為 數(shù)據(jù)輸入端，

53、STROBE 為選通輸入端（低電平有效），W為反碼數(shù)據(jù)輸出端，Y為數(shù)據(jù)輸出端。</p><p>　　表3-2 74ls151功能表</p><p>　　3.4.3 分頻電路</p><p>　　單片機(jī)AT89S52內(nèi)部具有2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作可以由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)中斷要求的功能。在定時(shí)器工作方式下，在被測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)

54、，每來(lái)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。在計(jì)數(shù)器工作方式下，外部引腳上的待測(cè)信號(hào)在下降沿跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加1，在閘門時(shí)間的控制下可以用來(lái)測(cè)量待測(cè)信號(hào)的頻率。為了測(cè)量提高精度，當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率值較低時(shí)，直接使用單片機(jī)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)測(cè)得頻率值；當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率值較高時(shí)采用外部分頻后再計(jì)數(shù)測(cè)得頻率值。這兩種情況使用74LS151進(jìn)行通道選擇，先由單片機(jī)檢測(cè)手動(dòng)開關(guān)，判斷檔位，然后進(jìn)行分頻系數(shù)選擇，將頻率測(cè)量的誤差減小，最終測(cè)得頻率值?？捎?4LS161和74

55、LS74構(gòu)成分頻器。分頻電路如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 分頻電路</p><p>　　3.5 檔位選擇模塊</p><p>　　通過(guò)手動(dòng)控制兩個(gè)開關(guān)，使74ls151地址引腳選擇不同的分頻信號(hào)，當(dāng)開關(guān)1、2斷開時(shí)，X0引腳被選通，此時(shí)選擇的是Hz檔；當(dāng)開關(guān)開關(guān)1閉合，開關(guān)2斷開，X1引腳選通，此時(shí)選擇的是KHz檔；當(dāng)開關(guān)1斷開，開關(guān)2閉合，X

56、2引腳選通，此時(shí)選擇的是MHz檔。具體電路圖如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 檔位選擇開關(guān)</p><p><b>　　3.6 顯示模塊</b></p><p>　　3.6.1 數(shù)碼管介紹</p><p>　　常見的數(shù)碼管由七個(gè)條狀和一個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽(yáng)

57、極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。根據(jù)管腳資料，可以判斷使用的是何種接口類型.兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理如圖3-16所示。</p><p>　　圖3-16 兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理圖</p><p>　　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。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。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

58、，所以它的輸入端在5 V電源或高于TTL高電平(3.5 V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。</p><p>　　3.6.2 頻率值顯示電路</p><p>　　數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)不加三極管驅(qū)動(dòng)時(shí)，數(shù)碼管顯示數(shù)值看不清，不便于頻率值的測(cè)量與調(diào)試。因此加入三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。使用4位數(shù)碼管進(jìn)行頻率值顯示，如果選擇共陰極數(shù)碼管顯示，則需要8個(gè)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而采用共陽(yáng)極數(shù)碼管

59、則需要4個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，為了節(jié)約成本，因此選用共陽(yáng)極數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示[14]，具體數(shù)碼管設(shè)計(jì)電路如圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17頻率顯示電路</p><p>　　3.6.3 檔位轉(zhuǎn)換指示電路</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用紅、黃、綠三個(gè)LED分別指示Hz、KHz及MHz檔，根據(jù)手動(dòng)開關(guān)選擇不同檔位，從而使得檔位顯示LED點(diǎn)亮。具體設(shè)計(jì)的檔位

60、LED指示電路如圖3-18所示。</p><p>　　圖3-18 檔位轉(zhuǎn)換指示電路</p><p><b>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 軟件模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊，信號(hào)頻率測(cè)量模塊和顯示模塊等模塊組成。流程圖如圖4-1所示。</

61、p><p>　　頻率計(jì)開始工作或者完成一次頻率測(cè)量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測(cè)量初始化。測(cè)量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（SP）、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，即用來(lái)測(cè)量信號(hào)頻率[15]。</p><p>　　首先定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0，運(yùn)行控制位TR置1，啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值（即測(cè)量頻率的高量程）

62、開始測(cè)量，計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí)TR清0，停止計(jì)數(shù)。定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作被設(shè)置為定時(shí)器方式，定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0，在判斷待測(cè)信號(hào)的上跳沿到來(lái)后，運(yùn)行控制位TR置為1，以單片機(jī)工作周期為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，直至信號(hào)的下跳沿到來(lái)，運(yùn)行控制位TR清0，停止計(jì)數(shù)。16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)值為65535，當(dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率較低時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器可以對(duì)被測(cè)信號(hào)直接計(jì)數(shù)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率較高時(shí)，先由硬件分頻后再有定時(shí)／計(jì)數(shù)器對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，加大測(cè)量的精度和范

63、圍。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)軟件流程總圖</p><p>　　4.2 中斷服務(wù)子程序</p><p>　　測(cè)頻時(shí),定時(shí)器T0 工作在定時(shí)方式,每次定時(shí)50ms ,則T0 中斷20 次為1秒,是T0用來(lái)產(chǎn)生閘門時(shí)間,定時(shí)器T1 用作計(jì)數(shù)器,對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù),每秒鐘的開始啟動(dòng)T1 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉T1 ,則定時(shí)器T1 之值乘以分頻系數(shù)就為待測(cè)信號(hào)的頻率。T0

64、中斷服務(wù)子程序流程如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 T0中斷服務(wù)子程序</p><p>　　定時(shí)／計(jì)數(shù)器T1工作在計(jì)數(shù)方式, 對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器1中斷流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)子程序</p><p><b>　　4.3 顯示子程序</b></p>

65、<p>　　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(lái),由于所有4 位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起由單片機(jī)的P2口控制，控制口P2輸出相應(yīng)字符。由P0.0-P0.3片選輪流點(diǎn)亮每個(gè)數(shù)碼管, 每位保持1ms ,在10mS～20mS 之內(nèi)再點(diǎn)亮一次,重復(fù)不止,利用人的視角暫留,好像4 位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。數(shù)碼管顯示子程序流程如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 顯示子程序流程圖&l

66、t;/p><p>　　4.4 應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　4.4.1 Keil簡(jiǎn)介</p><p>　　Keil軟件是目前最流行開發(fā)系列單片機(jī)的軟件，Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。而Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真

67、單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(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。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象[16]。</p><p><b>　　(1)建立工程文件</b></p><

68、p>　　點(diǎn)擊“Project->New project”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字,點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框，按要求選擇目標(biāo)器件片。建立新文件并增加到組。分別設(shè)置“target1”中的“Target,output,debug”各項(xiàng)，使程序匯編后產(chǎn)生HEX文件。</p><p>　　(2)匯編，調(diào)試系統(tǒng)程序</p><

69、;p>　　Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個(gè)文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單“File → New...”、單擊對(duì)應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵Ctrl +N 將打開一個(gè)新的文本編輯窗口，完成匯編語(yǔ)言源文件的輸入，并且完成源程序向當(dāng)前工程的添加。</p><p>　　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(chǔ)。注意，匯編語(yǔ)言源文件的

70、擴(kuò)展名應(yīng)該是“ASM”，它應(yīng)該與工程文件存儲(chǔ)在同一文件夾之內(nèi)。在完成文件的第一次存儲(chǔ)以后，當(dāng)對(duì)匯編語(yǔ)言源文件又進(jìn)行了修改，再次存儲(chǔ)文件則應(yīng)該選擇菜單“File→Save”、單擊對(duì)應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵Ctrl +S 實(shí)現(xiàn)文件的保存。</p><p>　　接著的工作需要把匯編語(yǔ)言源文件加入工程之中。選擇工程管理器窗口的子目“Source Group 1”，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開快捷菜單。在快捷菜單中選擇“Add Fil

71、e to Group ‘Source Group 1’”，加入文件對(duì)話框被打開。在這個(gè)對(duì)話框的“查找范圍（I）”下拉列表框中選擇存儲(chǔ)匯編語(yǔ)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(shí)存儲(chǔ)的匯編語(yǔ)言源文件將顯示出來(lái)。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“Add”按鈕即可完成把匯編語(yǔ)言源文件加入工程。文件加入以后，加入文件對(duì)話框并不消失，更多的文件也可以利用

72、它加入工程。如果不需要加入其它文件，單擊“Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對(duì)話框。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄“Source Group 1”下出現(xiàn)一個(gè)匯編語(yǔ)言源文件。 需要注意，當(dāng)把匯編語(yǔ)言源文件加入工程但還沒有關(guān)閉加入文件對(duì)話框，這時(shí)有可能被誤認(rèn)為文件沒有成功地加入工程而再次進(jìn)行加入操作，系統(tǒng)將顯示所需的文件已經(jīng)加入的提示。在這種情況下，單擊提示框中的“確定”按鈕，再單擊“Close</p><p>

73、　　(3)編譯源程序，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，返回上一級(jí)對(duì)錯(cuò)誤更改后重新編譯，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。</p><p>　　4.4.2 protues簡(jiǎn)介</p><p>　　protues是Labcenter公司出品的電路分析、實(shí)物仿真系統(tǒng)，而KEIL是目前世界上最好的51單片機(jī)匯編和C語(yǔ)言的集成開發(fā)環(huán)境。他支持匯編和C的混合編程，同時(shí)具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。Protues能夠很方便的和KEIL

74、、Matlab IDE等編譯模擬軟件結(jié)合。Proteus提供了大量的元件庫(kù)有RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真。</p><p>　　這里我將keil和 Protues兩個(gè)軟件的快速集成起來(lái)使用。</

75、p><p>　　(1)首先將keil和 Protues兩個(gè)軟件安裝好。</p><p>　　(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VDM51.DLL 動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件復(fù)制到C:KEIL\C51\BIN 目錄下面（我的keil 也安裝在C盤）這個(gè)

76、文件將在keil的debug設(shè)置時(shí)用到。</p><p>　　(3)打開protues軟件，新建一文件將硬件原理圖繪入圖中。</p><p>　　(4)將KEIL生成的HEX文件下載入單片機(jī)中，點(diǎn)擊“開始”進(jìn)行仿真。</p><p>　　(5)在keil中進(jìn)行debug，同時(shí)在proteus中查看直觀的結(jié)果（如LCD顯示）。這樣就可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。利用P

77、roteus與Keil整合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。利用仿真實(shí)驗(yàn)可以做全部的軟件實(shí)驗(yàn)和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，因極少硬件投入、所以經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器和元器件缺乏帶來(lái)的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 硬件

78、調(diào)試</b></p><p>　　5.1.1整形模塊調(diào)試</p><p>　　整形電路在multisim中進(jìn)行電路的仿真與調(diào)試，在multisim畫出的電路如圖5-1所示。經(jīng)測(cè)試施密特觸發(fā)器可以把10Hz-2MHz的正弦波等波形整形為方波信號(hào)，通過(guò)示波器觀察其波形，仿真結(jié)果如圖5-2所示。</p><p><b>　　圖5-1 整形電路<

79、/b></p><p>　　圖5-2 整形電路輸出波形仿真波形</p><p>　　5.1.2 分頻模塊調(diào)試</p><p>　　為了達(dá)到10HZ-2MHZ的頻率范圍，使用外部分頻，數(shù)據(jù)選擇器74ls151輸入端輸入2MHZ以下不同頻率的方波信號(hào)，根據(jù)手動(dòng)開關(guān)選擇不同的分頻系數(shù)，同時(shí)觀察其波形，示波器測(cè)得波形如圖5-3所示</p><p&g

80、t;　　圖5-3 分頻電路實(shí)際輸出波形</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行Keil和Proteus系統(tǒng)仿真， Proteus總體仿真圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 頻率計(jì)整體仿真圖</p><p>　　當(dāng)測(cè)量頻率值小于1KHz以下時(shí)，數(shù)碼管顯示頻

81、率值，并紅色LED燈亮，作為Hz檔單位指示。當(dāng)輸入信號(hào)123Hz，顯示如圖5-5所示。</p><p>　　圖5-5 HZ檔頻率仿真</p><p>　　當(dāng)測(cè)量頻率值大于且等于1KHz并小于1MHz時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值，并黃色LED燈亮，作為KHz檔單位指示。當(dāng)輸入信號(hào)456KHz，顯示如圖5-6所示。</p><p>　　圖5-6 KHZ檔頻率仿真</p&g

82、t;<p>　　當(dāng)測(cè)量頻率值大于1MHz時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值，并綠色LED燈亮，作為MHz檔單位指示。當(dāng)輸入信號(hào)1.123MHz，顯示如圖5-7所示。</p><p>　　圖5-7 MHZ檔頻率仿真</p><p>　　經(jīng)上述測(cè)試，基本功能都以實(shí)現(xiàn)，可以測(cè)出波形頻率值，符合要求。</p><p><b>　　6 總結(jié)</b><

83、;/p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次綜合性的實(shí)踐，它將各種知識(shí)結(jié)合到一起綜合運(yùn)用到實(shí)踐上串聯(lián)所學(xué)的知識(shí)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多收獲。首先，了解了單片機(jī)的基本知識(shí)和在控制領(lǐng)域的作用和地位。其次掌握了C語(yǔ)言的編寫程序，學(xué)會(huì)了使用Proteus和Kell c的仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用文獻(xiàn)資料，如何根據(jù)實(shí)際需要有選擇的閱讀書籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類

84、型。再次，在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。面對(duì)存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實(shí)現(xiàn)的部分，定出那不準(zhǔn)的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神?？傊?，我明白了理論和實(shí)踐之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動(dòng)手才能將所學(xué)的知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)踐上來(lái)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機(jī)軟件編程方面讓我感觸頗深。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我分析問題和解決問題的能力有

85、所提高，也鞏固了所學(xué)的知識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我首先要感謝老師，本課題在選題及研究過(guò)程中得到老師的悉心指導(dǎo)。在做論文的過(guò)程中閆老師為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路。還有在我大學(xué)四悉心教導(dǎo)我的老師們，是你們教會(huì)我很多有用的知識(shí)，特別是教會(huì)了

86、我解決問題思考問題的方式和習(xí)慣，我在做論文的時(shí)候才能有自己的思想和規(guī)劃，論文工作才有了目標(biāo)和方向。</p><p>　　最后，感謝各位評(píng)閱老師在百忙中抽出時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行審稿、參加答辯，并對(duì)答辯的老師們表示謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　?。?］鄒大挺．頻率計(jì)的設(shè)計(jì)[J]. 《電子產(chǎn)品世界》出版社. 20

87、06. 第193期. 4-7.</p><p>　?。?］雷玉堂．光電檢測(cè)技術(shù)[M]. 中國(guó)計(jì)量出版社. 1995.</p><p>　?。?］季建華. 智能儀表原理[M]. 山東教育出版社. 2004.</p><p>　?。?］王永生. 電子測(cè)量學(xué)[M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社. 2003.</p><p>　?。?］李華．單片機(jī)實(shí)用接口技

88、術(shù)[M]. 航空航天大學(xué)出版社. 2006.</p><p>　?。?］張鵬．王雪梅. 單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例教程[M]. 海軍出版社. 2007.</p><p>　?。?］赫建國(guó)等. 單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社. 2005.</p><p>　?。?］康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M]. 高等教育出版社. 1998．</p>

89、;<p>　?。?］http://www.21icsearch.com/s_LM7805.html.LM7805英文參考手冊(cè)[Z]</p><p>　?。?0］謝自美．電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[M]. 華中科技大學(xué)出版社. 2006.</p><p>　?。?1］ http://www.21icsearch.com/s_74LS00. html.74LS00英文參考手冊(cè)[Z].&l

90、t;/p><p>　?。?2］http://www.21icsearch.com/s_74LS161.html.74LS161英文參考手冊(cè)[Z].</p><p>　　［13］http://www.21icsearch.com/s_74LS151.html.74LS151英文參考手冊(cè)[Z].</p><p>　?。?4］康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M]. 高等教育

91、出版社. 1998.</p><p>　?。?5］賴麒文. 8051單片機(jī)C語(yǔ)言軟件設(shè)計(jì)的藝術(shù)[M]. 科學(xué)出版社. 2004.</p><p>　　［16］徐波. Keil的使用技巧[J]. 《電子產(chǎn)品世界》出版社. 2006. 第224期. 6-9.</p><p>　　The design of simple Frequency Measurement <

92、;/p><p>　　ABSTRACT:Frequency measurement is the most basic measurement in Electronic field. A simple frequency meter mainly by the signal input and amplifying circuit, microcontroller module, sub-frequency circ

93、uit module and display module. AT89S52 MCU is the control core frequency of dollars to complete its count of the signal under test, decoding, display and control of the frequency division ratio. Using its internal timer

94、or counter to complete the signal of the under test cycle / frequency of measure</p><p>　　KEY WORD: Frequency meter,single chip,counter</p><p>　　附錄1：頻率計(jì)原理圖</p><p><b>　　附錄2：程序：

95、</b></p><p>　　#include <reg52.h> //頭文件</p><p>　　#defineSegmentP2 //宏定義</p><p>　　#define sl P0</p><p>　　sbit addr0=P1^0; //位定義</p><p>

96、;　　sbit addr1=P1^1;</p><p>　　sbit addr2=P1^2;</p><p>　　sbit clear=P1^3; </p><p>　　sbit ledB=P1^4;</p><p>　　sbit ledK=P1^5;</p><p>　　sbit ledM=P1^6;&

97、lt;/p><p>　　unsigned char cnt; //定時(shí)1s計(jì)數(shù)</p><p>　　unsigned char d[4]; //對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的各位</p><p>　　unsigned char level; //檔位</p><p>　　unsigned int tN; //不同檔位計(jì)時(shí)值&l

98、t;/p><p>　　unsigned int fCnt; //脈沖下降沿次數(shù)</p><p>　　unsigned int regCnt; //脈沖次數(shù)暫存</p><p>　　unsigned int pCnt; //頻率顯示</p><p>　　unsigned char Num[10]={0xc0,0xf9,0x

99、a4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//數(shù)碼管顯示表</p><p>　　/************************************</p><p><b>　　延時(shí)函數(shù)</b></p><p>　　*************************************/</

100、p><p>　　void delay(unsigned int t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　while(t--)</p><p><b>　　{</b></p><p&

101、gt;　　for(i=0;i<25;i++)</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************</p

102、><p><b>　　顯示函數(shù)</b></p><p>　　*************************************/</p><p>　　void disp()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i;

103、 //循環(huán)變量</p><p>　　for(i=0;i<1000;i++) //循環(huán)1000次</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(level==0) //HZ位檔</p><p><b>　　{</b></p&g

104、t;<p>　　d[3]=0; //數(shù)據(jù)處理</p><p>　　d[2]=pCnt/100;</p><p>　　d[1]=(pCnt%100)/10;</p><p>　　d[0]=pCnt%10;</p><p>　　P0=0x01; //驅(qū)動(dòng)第一個(gè)數(shù)碼管 </p>

105、<p>　　P2=Num[d[3]]; //顯示數(shù)值</p><p>　　delay(2); //延時(shí)</p><p>　　P0=0x02; //驅(qū)動(dòng)第二個(gè)數(shù)碼管 </p><p>　　P2=Num[d[2]]; //顯示數(shù)值</p><p&

106、gt;　　delay(2); //延時(shí)</p><p>　　P0=0x04; //驅(qū)動(dòng)第三個(gè)數(shù)碼管</p><p>　　P2=Num[d[1]]; //顯示數(shù)值</p><p>　　delay(2); //延時(shí)</p><p>　　P0=0x08;

107、 //驅(qū)動(dòng)第四個(gè)數(shù)碼管 </p><p>　　P2=Num[d[0]]; //顯示數(shù)值</p><p>　　delay(2); //延時(shí)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(level==1) //KHz檔</p&g

108、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　d[3]=pCnt/1000; //顯示數(shù)據(jù)處理</p><p>　　d[2]=(pCnt%1000)/100;</p><p>　　d[1]=(pCnt%100)/10;</p><p>　　d[0]=pCnt%10;</p>

109、<p>　　P0=0x01; </p><p>　　P2=Num[d[3]]; </p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P0=0x02; </p><p>　　P2=Num[d[2]]; </p>

110、<p>　　delay(2); </p><p>　　P0=0x04; </p><p>　　P2=Num[d[1]]+0x80; </p><p>　　delay(2); </p><p>　　P0=0x08; </p><p>　　P2=Num[d[0]];

111、 </p><p>　　delay(2); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(level==2) //MHz檔</p><p><b>　　{</b></p><p>　　d[3]=pCnt/1000;

112、 //顯示數(shù)據(jù)處理</p><p>　　d[2]=(pCnt%1000)/100;</p><p>　　d[1]=(pCnt%100)/10;</p><p>　　d[0]=pCnt%10;</p><p>　　P0=0x01; </p><p>　　P2=Num[d[3]]+0x80;

113、 </p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P0=0x02; </p><p>　　P2=Num[d[2]]; </p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P0=0x04;

114、 </p><p>　　P2=Num[d[1]]; </p><p>　　delay(2); </p><p>　　P0=0x08; </p><p>　　P2=Num[d[0]]; </p><p>　　delay(2); </p><