《【大學(xué)論文】基于單片機(jī)的脈沖頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（WORD檔）p37》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【大學(xué)論文】基于單片機(jī)的脈沖頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（WORD檔）p37（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 基于單片機(jī)的 脈沖頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班：電氣自動(dòng)化技術(shù)1001班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年5月 基于單片機(jī)的 脈沖頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Pulse frequency measurement system based on single-chip de

2、sign 摘 要 在電子領(lǐng)域內(nèi),頻率是一種最基本的參數(shù),并與其他許多電參量的測(cè)量方案和測(cè)量結(jié)果都有著十分密切的關(guān)系。由于頻率信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)、易于傳輸，可以獲得較高的測(cè)量精度。因此,頻率的測(cè)量就顯得尤為重要，測(cè)頻方法的研究越來(lái)越受到重視。 頻率計(jì)作為測(cè)量?jī)x器的一種，常稱(chēng)為電子計(jì)數(shù)器，它的基本功能是測(cè)量信號(hào)的頻率和周期頻率計(jì)的應(yīng)用范圍很廣,它不僅應(yīng)用于一般的簡(jiǎn)單儀器測(cè)量,而且還廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、高精度儀器測(cè)量、工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子側(cè)量?jī)x器在原理、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，形成一種

3、完全突破傳統(tǒng)概念的新一代側(cè)量?jī)x器。頻率計(jì)廣泛采用了高速集成電路和大規(guī)模集成電路，使儀器在小型化、耗電、可靠性等方面都發(fā)生了重大的變化。目前,市場(chǎng)上有各種多功能、高精度、高頻率的數(shù)字頻率計(jì),但價(jià)格不菲。 為適應(yīng)實(shí)際工作的需要,本次設(shè)計(jì)給出了一種較小規(guī)模和單片機(jī)(AT89C51)相結(jié)合的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案,不但切實(shí)可行,而且體積小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、精度高、可測(cè)頻帶寬，大大降低了設(shè)計(jì)成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。頻率計(jì)的硬件電路是用Ptotues繪圖軟件繪制而成，軟件部分的單片機(jī)控制程序，是以KeilC做為開(kāi)發(fā)工具用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)而成，而頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)則是選用Ptotues仿真軟件來(lái)進(jìn)行模擬和測(cè)試。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)?/p>

4、片機(jī) AT89C51 頻率計(jì) 匯編語(yǔ)言 I ABSTRACT In the electronic field, frequency is a kind of most basic parameter, and all there are close relations in the measurement schemes of many other electric parameters and result of measuring. Because the signal anti-interference ability of frequency is strong,

5、 easy to transmit, can obtain higher measurement precision. So, the measurement of frequency seems particularly important, the research of the method is being paid attentionto. The Frequency meter, as one kind of the measuring instrument, often called the electronic counter, its basic function is

6、that frequency and application of cycle Frequency meter of measuring the signal are in a very large range, it not only applies to general simple instrument measurement but also apply to other fields such as teaching, scientific research, high-accuracy instrument measuring, industrial control extensi

7、vely. With the rapid development of microelectric technique and computer technology, especially appearance and development of the one-chip computer, the instruments have all changed enormously in such aspects as principle, function, precision and automatic level to enable the traditional electronic

8、side amount, form a kind of side amount instrument of new generation that totally broke through the traditional concept. The Frequency meter has adopted the high-speed integrated circuit and large scale integrated circuit extensively, make the instrument change greatly in such aspects as miniaturize

9、, power consumptive, dependability. At present, there are various digital Frequency meter of multi-function, high precision, high frequency on the market, but the price is high. In order to meet the need of the real work, design and provide one this time The design plan of Frequency meter combinin

10、g with one-chip computer (AT89C51) on a small scale, not only feasible, and small, design simply, with low costs, the precision is high, can examine the bandwidth frequently, have reduced the design cost and realized complexity greatly. The hardware circuit of the Frequency meter is drawing with Pto

11、tues mapping software, the one-chip computer control procedure of the software part, regarded KeilC as the developing instrument to write in AssemblyLanguage, but the realization of the Frequency meter was to select to carry on imitating and test with Protues artificial software. KeyWords：single ch

12、ip computer T89C51 requency meter AssemblyLanguage III 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 緒論 1 1 方案論證 3 1.1 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量方法 3 1.2 幾種方案的優(yōu)劣討論 4 1.3 本次設(shè)計(jì)采用的方案及選用依據(jù) 5 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 2.1 數(shù)字頻率計(jì)的工作原理 7 2.1.1 一般數(shù)字式頻率計(jì)的原理 7 2.1.2 基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的原理 7 2.2 電路原理圖及其主要硬件部分 8 2.3

13、 放大整形電路 8 2.4 電源電路模塊 9 2.4.1 電源電路的設(shè)計(jì) 9 2.5 單片機(jī) 9 2.5.1 AT89C51簡(jiǎn)介 9 2.6 顯示電路 13 2.6.1 LED數(shù)碼管工作原理 13 2.6.2 LED動(dòng)態(tài)掃描顯示原理 14 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 3.1 軟件設(shè)計(jì) 15 4 系統(tǒng)調(diào)試 17 4.1 放大整形電路的仿真 17 4.2 單片機(jī)電路的仿真 18 4.3 誤差分析 20 結(jié)論 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄一 系統(tǒng)主電路圖 25 附錄二 程序代碼 26 V 緒

14、 論 數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。其基本原理就是用閘門(mén)計(jì)數(shù)的方式測(cè)量脈沖個(gè)數(shù)。頻率是單位時(shí)間1s內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的1s時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來(lái)。 頻率測(cè)試是電子學(xué)中最基本的測(cè)量之一。 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。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

15、波信號(hào)以及其他各種單位時(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，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。 數(shù)字頻率計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式三種。直接式的優(yōu)點(diǎn)是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。鎖相式的優(yōu)點(diǎn)是相位同步自動(dòng)控制，制作頻率高，功耗低，容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。直接數(shù)字式的優(yōu)點(diǎn)電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。 隨著單片鎖相式數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展，鎖相式和數(shù)字式容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化，性能也越來(lái)越好，已逐步成為兩種最為典型

16、，用處最為廣泛的數(shù)字頻率計(jì)。 數(shù)字頻率計(jì)可用純硬件實(shí)現(xiàn)法（可選的器件有通用的SSI/MSI/LSI集成電路、專(zhuān)用集成電路、可編程邏輯器件等），也可用純軟件實(shí)現(xiàn)法（可選的平臺(tái)有PC機(jī)、單片機(jī)、DSP器件等）；一般考慮用軟硬件相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)法，但是實(shí)現(xiàn)的頻率精度可能沒(méi)有純硬件實(shí)現(xiàn)的精確高。 在電子測(cè)量領(lǐng)域中，頻率測(cè)量的精確度是最高的，可達(dá)10—10E-13數(shù)量級(jí)。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動(dòng)、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率，然后用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)測(cè)量，以提高精確度。 由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)

17、與單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，數(shù)字頻率計(jì)發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。其功能進(jìn)一步擴(kuò)大，除了測(cè)量頻率、頻率比、周期、時(shí)間、相位、相位差等基本功能外，還具有自撿、自校、自診斷、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方均根值、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通信等功能。此外，還能測(cè)量電壓、電流、阻抗、功率和波形等。 國(guó)際國(guó)內(nèi)通用數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)： （1） 足夠?qū)挼臏y(cè)量范圍。人們對(duì)頻率測(cè)量的范圍的追求是無(wú)止境的，在某些特殊的測(cè)試場(chǎng)合，要求頻率計(jì)的測(cè)量范圍足夠?qū)?，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高速芯片技術(shù)的發(fā)展，有些頻率計(jì)數(shù)器能夠直接測(cè)量。例如100GHz以上的頻率，在機(jī)動(dòng)車(chē)的防撞雷達(dá)和低功率通訊中繼站就需要這種性能的頻率計(jì)。 （2

18、） 高精度和高分辨率。精度是指測(cè)量的準(zhǔn)確程度，即儀器的讀數(shù)接近實(shí)際信號(hào)頻率的程度，精度越高測(cè)量越準(zhǔn)確。分辨率表明多么小的頻率變化可能在儀器上顯示出來(lái)。 （3） 晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度 晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度，是決定頻率計(jì)測(cè)量誤差的一個(gè)重要指標(biāo)。 （4） 輸入靈敏度 輸入靈敏度是指在側(cè)頻范圍內(nèi)能保證正常工作的最小輸入電壓。 科學(xué)技術(shù)發(fā)展越快，產(chǎn)品的更新周期就越短，數(shù)字化電子產(chǎn)品更是如此。數(shù)字頻率計(jì)作為一種電子測(cè)量?jī)x器，其發(fā)展趨勢(shì)主要向以下三個(gè)方向發(fā)展。 發(fā)展趨勢(shì)之一：從以前的模擬器件設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字芯片設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)。這樣的轉(zhuǎn)變使得頻率計(jì)的設(shè)計(jì)更趨于自動(dòng)化、智能化

19、。現(xiàn)在的電子產(chǎn)品主要是采用EDA技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)作為核心控制系統(tǒng)，輔以外圍電路，制成高端數(shù)字化產(chǎn)品。頻率計(jì)正是朝著這個(gè)方向發(fā)展。 發(fā)展趨勢(shì)之二：在功能上從以前的僅實(shí)現(xiàn)單一頻率測(cè)量擴(kuò)展到還能測(cè)量周期、占空比、脈寬等各種參數(shù)指標(biāo)。數(shù)字技術(shù)的不斷成熟，使得在一塊很小的板子上制作大規(guī)模、多功能的電子產(chǎn)品變得非常的容易、方便。當(dāng)然，功能的實(shí)現(xiàn)是以強(qiáng)大的軟件技術(shù)做后盾的。以后的頻率計(jì)等測(cè)量?jī)x器將在編程語(yǔ)言的不斷優(yōu)化下，數(shù)字技術(shù)的不斷完善下實(shí)現(xiàn)更多的功能。 31 1 方案論證 1.1 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量方法 測(cè)量頻率的方法很多

20、，本次設(shè)計(jì)采用的是電子計(jì)數(shù)式。 電子計(jì)數(shù)式的測(cè)頻方法主要有以下幾種：脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法（M法），脈沖周期測(cè)頻法（T法），脈沖數(shù)倍頻測(cè)頻法(AM法)，脈沖數(shù)分頻測(cè)頻法(AT法) ，脈沖平均周期測(cè)頻法(M/ T法)，多周期同步測(cè)頻法。 脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法(M 法):此法是記錄在確定時(shí)間 Tx內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù) Mx，則待測(cè)頻率為:Fx=Mx/Tx ，顯然,時(shí)間 Tx 為準(zhǔn)確值,測(cè)量的精度主要取決于計(jì)數(shù) Mx的誤差。其特點(diǎn)在于:測(cè)量方法簡(jiǎn)單；測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)頻率和門(mén)控時(shí)間有關(guān) ,當(dāng)待測(cè)信號(hào)頻率較低時(shí) ,誤差較大。 脈沖周期測(cè)頻法(T法):此法是在待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期 Tx內(nèi),記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)變化

21、次數(shù) Mo。這種方法測(cè)出的頻率是:Fx=Mo/Tx，此法的特點(diǎn)是低頻檢測(cè)時(shí)精度高 ,但當(dāng)高頻檢測(cè)時(shí)誤差較大。 脈沖數(shù)倍頻測(cè)頻法(AM法):此法是為克服M法在低頻測(cè)量時(shí)精度不高的缺陷發(fā)展起來(lái)的。通過(guò) A倍頻,把待測(cè)信號(hào)頻率放大A倍,以提高測(cè)量精度。其待測(cè)頻率為：Fx= Mx/ATo。 其特點(diǎn)是待測(cè)信號(hào)脈沖間隔減小 ,間隔誤差降低;精度比 M法高A倍 ,但控制電路比較復(fù)雜。 脈沖數(shù)分頻測(cè)頻法(AT法):此法是為了提高T法高頻測(cè)量時(shí)的精度形成的。由于T法測(cè)量時(shí)要求待測(cè)信號(hào)的周期不能太短 ,所以可通過(guò)A分頻使待測(cè)信號(hào)的 周期擴(kuò)大A倍,所測(cè)頻率為:Fx=AMo/Tx，其特點(diǎn)是高頻測(cè)量精度比T法

22、高A倍;但控制電路也較復(fù)雜。 脈沖平均周期測(cè)頻法(M/T法):此法是在閘門(mén)時(shí)間 Tc內(nèi),同時(shí)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別記錄待測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù) Mx 和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù)Mo 。若標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fo ,則待測(cè)信號(hào)頻率為:Fx = FoMx/Mo，M/T法在測(cè)高頻時(shí)精度較高；但在測(cè)低頻時(shí)精度較低。 多周期同步測(cè)頻法:此法是由閘門(mén)時(shí)間Tc與同步門(mén)控時(shí)間Td共同控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的一種測(cè)量方法,待測(cè)信號(hào)頻率與 M/ T法相同。此法的優(yōu)點(diǎn)是,閘門(mén)時(shí)間與被測(cè)信號(hào)同步,消除了對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)產(chǎn)生的1個(gè)字誤差,測(cè)量精度大大提高 ,且測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)的頻率無(wú)關(guān),達(dá)到了在整個(gè)測(cè)量頻段等精度測(cè)量。 1.2 幾種方案的優(yōu)劣討

23、論 方案一、傳統(tǒng)的頻率計(jì)。該系統(tǒng)測(cè)頻部分采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路,用機(jī)械式功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)換擋,完成對(duì)不同頻率的測(cè)量.該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模數(shù)字集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟,能可靠地完成頻率計(jì)的基本功能,但由于完成功能所需元器件較多,電路過(guò)于復(fù)雜,而且多量程換擋開(kāi)關(guān)使用不便。 通道放大 主門(mén) 計(jì)數(shù)、鎖存、顯示 電源 門(mén)控 晶體振蕩源 分頻 圖1-1 方案一原理框圖 方案二、系統(tǒng)采用可編程邏輯器件(PLD，如ATV 2500)作為信號(hào)處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計(jì)數(shù)、門(mén)控、顯示等一系列工作。該方案利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但此題使用PLD則不能充分

24、發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并且測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性能價(jià)格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。 晶體產(chǎn)生的高頻信號(hào) 由PLD進(jìn)行的多級(jí)分頻 通道 PLD計(jì)數(shù)及BCD譯碼 顯 示 圖1-2 方案二原理框圖 方案三、采用頻率計(jì)模塊(如 ICM7216)構(gòu)成，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,量程可以自動(dòng)切換。 ICM7216內(nèi)部帶有放大整形電路 ,可以直接輸入模擬信號(hào)。外部振蕩部分選用一塊高精度晶振體和兩個(gè)低溫系數(shù)電容構(gòu)成10MHz并聯(lián)振蕩電路。用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇 10ms ,0. 1s ,1s ,10s 四種閘門(mén)時(shí)間 ,同時(shí)量程自動(dòng)切換。 ICM7216 顯示 晶 振 模擬信號(hào) 圖

25、1-3 方案三原理框圖 方案四、系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，門(mén)控信號(hào)由AT89C51內(nèi)部的計(jì)數(shù)定時(shí)器產(chǎn)生，由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低（12MHz晶振時(shí)約500KHz），所以需對(duì)高頻預(yù)測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件預(yù)分頻處理，AT89C51則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。由于使用了單片機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。 脈沖形 成電路 分頻電路 主 控 AT89C51單片機(jī) led 顯示 閘門(mén)開(kāi)關(guān) 門(mén)控信號(hào) 圖1-4 方案四原理框圖 1.3 本次設(shè)計(jì)采用的方案及選用依據(jù) 方案一采用的是中小規(guī)模數(shù)

26、字集成電路，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的測(cè)量，但其功能擴(kuò)展不易實(shí)現(xiàn)，智能化程度也不高，不符合目前數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展要求。 方案二利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性?xún)r(jià)比降低，系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。 方案三的設(shè)計(jì)思路是非常簡(jiǎn)單的，電路也不復(fù)雜，但由于它采用的是專(zhuān)用頻率計(jì)模塊設(shè)計(jì),不符合我們的設(shè)計(jì)要求，所以就不予考慮了。 方案四由單片機(jī)構(gòu)成的頻率計(jì)可以將硬件部分的計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼等集成在一塊單片機(jī)芯片上，由程序直接控制，電路簡(jiǎn)單、操作方便、響應(yīng)速度快、體積小，并且能夠可以及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量低頻信號(hào)的頻率。而本次設(shè)計(jì)的題目只針對(duì)0—2KHz的脈沖頻率測(cè)量，采用單

27、片機(jī)AT89C51作為控制核心，門(mén)控信號(hào)由AT89C51內(nèi)部的計(jì)數(shù)/定時(shí)器產(chǎn)生的計(jì)數(shù)頻率上限達(dá)到500KHz，足以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，甚至可以省掉分頻電路。采用電子計(jì)數(shù)式測(cè)量方法中的脈沖定時(shí)測(cè)頻法，其具有精度高、測(cè)量范圍寬、顯示醒目直觀、測(cè)量迅速以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。故本次設(shè)計(jì)選擇方案四作為最終方案 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 數(shù)字頻率計(jì)的工作原理 2.1.1 一般數(shù)字式頻率計(jì)的原理 所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。其中脈沖

28、形成電路的作用是將被測(cè)信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測(cè)頻率fx。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則門(mén)控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。閘門(mén)電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門(mén)送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖數(shù)N是在1s時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測(cè)頻率fx=NHz。 2.1.2 基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的原理 單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。在測(cè)量過(guò)程中我們利用這兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其中T0用作定時(shí)，T1來(lái)計(jì)數(shù)外來(lái)脈沖數(shù)。單片機(jī)外接12MHZ的晶振，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的最大定

29、時(shí)時(shí)間是65.356ms，我們可以采用軟件計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行定時(shí)設(shè)計(jì)。先用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0制作一個(gè)50ms的定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到后將軟件計(jì)數(shù)器中值加一當(dāng)軟件計(jì)數(shù)器到20，就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)1s。當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)的數(shù)送入顯示電路，從顯示電路中讀出的總脈沖個(gè)數(shù)即是待測(cè)信號(hào)的頻率值。該頻率計(jì)硬件較為簡(jiǎn)單，但需要注意的是單片機(jī)所測(cè)量的電平信號(hào)必須是直流TTL信號(hào)，所以在測(cè)量前必須把非TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化為T(mén)TL信號(hào)。 2.2 電路原理圖及其主要硬件部分 該方案中頻率計(jì)由放大整形電路、單片機(jī)、LED顯示器和電源電路構(gòu)成。其中，信號(hào)的核心處理部分為單片機(jī)，由AT8

30、9C51構(gòu)成。 被測(cè)信號(hào) 放大整形電路 單片機(jī) 顯示 電源電路 圖2-1 方案二方框圖 由方框圖可知，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形變成單片機(jī)AT89C51所需要的脈沖信號(hào)，之后由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，即計(jì)數(shù)、鎖存和譯碼，隨后將結(jié)果由LED顯示。 2.3 放大整形電路 放大整形電路的必要性：因?yàn)樵趩纹瑱C(jī)計(jì)數(shù)中只能對(duì)脈沖波進(jìn)行計(jì)數(shù)，而實(shí)際中需要測(cè)量的頻率的信號(hào)是多種多樣的，有脈沖波，還有可能有正弦波、三角波等，所以需要一個(gè)電路把待測(cè)信號(hào)可以進(jìn)行計(jì)數(shù)的脈沖波。 通過(guò)放大整形電路將正弦輸入信號(hào)fx整形成同頻率方波fo,幅值過(guò)大的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓器分壓送入后級(jí)放大器，以避免波形失真

31、。而小信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整形通道電路來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度。 放大電路由3DG100和電阻電容組成，目的是將一定頻率的周期信號(hào)進(jìn)行放大。整形電路是由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，對(duì)放大器的輸出波形進(jìn)行調(diào)整使之成為矩形脈沖。放大和整形電路如圖2-2 圖2-2 放大和整形電路 2.4 電源電路模塊 2.4.1 電源電路的設(shè)計(jì) 直流電源是通信系統(tǒng)中的必需設(shè)備，它的主要任務(wù)就是通過(guò)把交流系統(tǒng)整流出直流電，為通信系統(tǒng)的交換設(shè)備、傳輸設(shè)備等提供直流工作電源，其性能和質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到通信設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路組成。本電路主要應(yīng)

32、用整流系統(tǒng)和穩(wěn)壓器CW317 組成的電壓源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)最終設(shè)計(jì)，在此電路中，經(jīng)過(guò)整流濾波和CW317自身的穩(wěn)壓作用，所以使電路的穩(wěn)定性增加。本設(shè)計(jì)主要基于輸出電壓，范圍設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原理圖2-3如下所示： 圖2-3 電源電路圖 2.5 單片機(jī) 2.5.1 AT89C51簡(jiǎn)介 單片機(jī)(Single-Chip-Microcomputer),又稱(chēng)單片微控器，是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出電路(I/O)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、

33、串行通訊口，可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路集成到一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它們之間相互連接的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，在硬件.指令系統(tǒng)及I/O能力等方面都有獨(dú)到之處，具有較強(qiáng)而有效的控制功能。其結(jié)構(gòu)圖如下所示。 圖2-4 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片,但無(wú)論從組成還是從其邏輯功能上看，都具有微機(jī)系統(tǒng)的含義。另一方面，單片機(jī)畢竟是一個(gè)芯片，只有外加所需的輸入輸出設(shè)備，才能構(gòu)成實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)完成

34、現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。 單片機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，它涉及智能儀器儀表、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信以及醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。它以無(wú)與倫比的高性能、低價(jià)位贏得了廣大電子開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。 其主要特性： K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器； 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年； 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz； 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ； 1288位內(nèi)部RA

35、M； 32可編程I/O線； 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 5個(gè)中斷源； 可編程串行通道； 低功耗的閑置和掉電模式； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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(mén)電流。P1口

36、管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口

37、在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)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，如下所示： 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(shí)器0外部輸入）； P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）； P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存

38、儲(chǔ)器寫(xiě)選通）； P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MO

39、VC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(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸

40、入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51管腳如圖2-5 AT89C31單片機(jī)管腳： 圖2-5 AT89C31單片機(jī)管腳 2.6 顯示電路 2.6.1 LED數(shù)碼管工作原理 LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，圖2-6是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部

41、電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽(yáng)極連在一起即為共陽(yáng)式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽(yáng)極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。當(dāng)然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將"b"和"c"段接上正電源，其它端接地或懸空，那么"b"和"c"段發(fā)光，此時(shí)，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正電源其它引“2”。 圖2-6 共陰極LED顯示管 2.6.2 LED動(dòng)態(tài)掃描顯示原理 LED有段碼和位碼之分，所謂段碼就是讓

42、LED顯示出“8.”的八位數(shù)據(jù)，一般情況下要通過(guò)一個(gè)譯碼電路，將輸入的4位2進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為與LED顯示對(duì)應(yīng)的8位段碼。位碼也就是LED的顯示使能端，對(duì)于共陽(yáng)級(jí)的LED而言，高電平使能。要讓8個(gè)LED同時(shí)工作，顯示數(shù)據(jù)，就是要不停的循環(huán)掃描每一個(gè)LED，并在使能每一個(gè)LED的同時(shí)，輸入所需顯示的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的8位段碼。雖然8個(gè)LED是依次顯示，但是受視覺(jué)分辨率的影響，看到的現(xiàn)象是8個(gè)LED同時(shí)工作。 多個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，是將所有數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，通過(guò)選通信號(hào)分時(shí)控制各個(gè)數(shù)碼管的公共端，循環(huán)點(diǎn)亮多個(gè)數(shù)碼管，并利用人眼的視覺(jué)暫留象，只要掃描的頻率大于50Hz，將看不到閃爍現(xiàn)象 3 系

43、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 軟件設(shè)計(jì) 軟件編程部分是設(shè)計(jì)的電路能否成功的關(guān)鍵。因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有編程和自動(dòng)運(yùn)算的功能，所以產(chǎn)品中有很多的功能都是通過(guò)軟件的形式實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)字頻率計(jì)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)模塊、信號(hào)周期測(cè)量模和LED顯示模塊。 初始化模塊主要是對(duì)進(jìn)行初始定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1和中斷源的初始化。 定時(shí)器中斷服務(wù)模塊是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。T0設(shè)置為定時(shí)器方式1，T1設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式1；當(dāng)待測(cè)信號(hào)到來(lái)，用單片機(jī)外部?jī)蓚€(gè)終端INT0和INT1來(lái)開(kāi)始對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0計(jì)時(shí)和T1計(jì)數(shù)。 本次設(shè)計(jì)單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，接12MHz的晶振，定時(shí)

44、/計(jì)數(shù)器T0工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65.536ms，達(dá)不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。對(duì)于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，即為頻率值。所以T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí)1秒中到，就停止T1的計(jì)數(shù)，而從T1的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。送到LED顯示出來(lái)。 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 3.1 軟件流程圖 4 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 放大整形電路的仿真 首先根據(jù)設(shè)

45、計(jì)的原理對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，確保所寫(xiě)程序的正確性，軟件調(diào)試成功后則可進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝故障。 焊接無(wú)誤后，可分別調(diào)試。首先用萬(wàn)能表或邏輯則試筆逐步按照邏輯圖檢查電源電壓及各引腳的線路是否接好、接正確。對(duì)各個(gè)元器件型號(hào)、管腳、量程、大小和極性進(jìn)行檢查，并檢查電路中是否有短路或斷路等故障。另外，每一級(jí)的地線、電源線應(yīng)盡可能的接在一起，連接線要盡可能的短，功放級(jí)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離輸入級(jí)，這樣既可以節(jié)省材料，又可以防止產(chǎn)生自激現(xiàn)象。電路的調(diào)試過(guò)程一般是先分級(jí)調(diào)試，再級(jí)聯(lián)調(diào)試，最后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試與性能測(cè)試。 放大整形電路的仿真結(jié)果如圖4-1所示： a

46、）輸入正弦波信號(hào)時(shí) (b)輸入方波信號(hào)時(shí) 圖4-1 放大整形電路仿真結(jié)果 圖a)為輸入正弦波信號(hào)時(shí)的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號(hào)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可以改變輸出方波信號(hào)的占空比。其中，放大整形電路所提供的直流電源為+5V，幅度為10V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上。圖b)為輸入方波信號(hào)時(shí)的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號(hào)。其中，直流電源為+5V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上所示。由仿真結(jié)果看出，所設(shè)計(jì)的放大整形電路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況改變，但輸入信號(hào)的峰峰值要求不大于30V。由于元件庫(kù)中沒(méi)有鋸齒波信號(hào)輸入，所以設(shè)計(jì)中沒(méi)對(duì)鋸齒波信號(hào)輸入的情

47、況進(jìn)行仿真，但根據(jù)理論分析是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。 4.2 單片機(jī)電路的仿真 在Protel軟件上對(duì)電路進(jìn)行仿真調(diào)試。分別將2Hz、200Hz。2kHz的正弦脈沖作為測(cè)試信號(hào)，如圖4-1，a為2Hz的時(shí)候，b為200Hz的時(shí)候c為2kHz的時(shí)候，從仿真圖中可以看出該電路系統(tǒng)可以正確測(cè)量出測(cè)試信號(hào)的頻率，符合論文題目要求。 a）輸入信號(hào)頻率為1Hz時(shí) b）輸入信號(hào)頻率為200Hz時(shí) c）輸入信號(hào)頻率為2KHz時(shí) 圖4-2 Protel仿真結(jié)果 4.3 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

48、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（），時(shí)標(biāo)信號(hào)的誤差（）和被測(cè)信號(hào)噪聲引起的觸發(fā)誤差（）三部分組成，即。 無(wú)論閘門(mén)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)誤差為1。 通過(guò)計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻時(shí)的閘門(mén)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(mén)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

49、。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 ①使用性能更好的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)； ②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 ①提高被測(cè)信號(hào)的信號(hào)噪聲比； ②增加測(cè)量時(shí)間。 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≤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

50、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(mén)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。 致 謝 光陰似箭、日月如梭，三年的大學(xué)學(xué)習(xí)很快就要過(guò)去了，在論文即將完成之際，我衷心的感謝所有指導(dǎo)、關(guān)心和幫助我的老師、同學(xué)和朋友。 本設(shè)計(jì)的完成是在我的導(dǎo)師XX老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次

51、設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了胡老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒(méi)有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。 參考文獻(xiàn) [1] 劉大茂.智能儀器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5 [2] 徐建軍.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用及接口技術(shù).北京：人民郵電出版社

52、，2003.6 [3] 謝淑如.Protel PCB 99 SE電路板設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001.7 [4] 劉文濤.單片機(jī)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).北京：原子能出版社，2004.7 [5] 李花. MCS-51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2000. [6] 范風(fēng)強(qiáng). 單片機(jī)語(yǔ)言 C51 應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)集錦.北京：電子工業(yè)出版社, 2005. [7] 竇振中. 單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)存儲(chǔ)分冊(cè). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2002. [8] 黃智偉. 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2006.12

53、[9] 張洪潤(rùn) 劉秀英 張亞凡. 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)200例（下冊(cè)）.北京：北京航空航天大 學(xué)出版社 [10] 林志琦、郎建軍、李會(huì)杰、佟大鵬.基于Proteus的單片機(jī)可視化硬件仿真.北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2006.9 [11] 周潤(rùn)景、袁偉亭、景曉松.Proteus在MCS51和ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例.北京： 電子工業(yè)出版社，2006.10. [12] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編.北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.8 [13] 李勇 數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)量誤差.宜賓學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.6 [14] 尹國(guó)光 基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和仿

54、真.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.3 [15] 高明華 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì).大眾科技，2006年第二期 [16] 王捷、艾紅 數(shù)字頻率計(jì)分頻電路設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制2003.11第二期 17] 張國(guó)興 用單片機(jī)制作數(shù)字頻率計(jì).電子制作2005年第二期 附錄一 系統(tǒng)主電路圖 附錄二 程序代碼 ORG 0000H JMP MAIN ;主程序開(kāi)始 ORG 000BH JMP TIMER_INT ;定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序

55、 ORG 001BH ;定時(shí)器T1中斷服務(wù)程序 JMP TIMER1 ORG 0030H ---------------------------------------------------------- MAIN: MOV SP,#60H ;設(shè)置SP指針 LCALL PRO_SET ;初始化 CALL SET_led LCALL TIM_T0 初始化程序

56、 ------------------------------------------------------------ PRO_SET: MOV A,#00H MOV B,#00H MOV 2AH,A MOV P0,#0FFH MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV INT_H,#00H MOV INT_L,#00H MOV INT_G,#00H MOV T_S,

57、#00H MOV T_H,#00H MOV T_M,#00H MOV T_G,#00H MOV TIMCOUNT,#00H MOV TIMER_H,#04CH ;定時(shí) 50 MS MOV TIMER_L,#10H ; CLR BEEP SETB P3.5 ;P3.5端口置輸入狀態(tài) RET ;T1(TIMER1的外

58、部輸入腳） ------------------------------------------------------------ INT0中斷服務(wù)子程序* INT0_SERV: CLR EX0 JB DOING,INT0_NEX1 SETB TR0 SETB TR1 SETB DOING RETI

59、 INT0_NEX1: CLR TR0 CLR TR1 SETB FINISH RETI T0中斷服務(wù)子程序 T0_SERV: INC n SETB EX0 RETI INT1中斷服務(wù)

60、子程序 INT1_SERV: JB DOING,INT1_NEX1 SETB TR0 SETB DOING RETI INT1_NEX1: CLR TR0 CLR EX1 SETB

61、 FINISH RETI T1計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)子程序 計(jì)T1計(jì)數(shù)器溢出次數(shù) ------------------------------------------------------------ TIMER1: INC 2AH RETI --------------------------------- T0定時(shí)一秒子程序 START: MOV TMOD, #51H;/*01010001 T1計(jì)數(shù),T0定時(shí)

62、*/ MOV TH0, #HIGH(65536 - 50000) ;50ms@12MHz MOV TL0, #LOW (65536 - 50000) MOV TH1, #0 MOV TL1, #0 SETB TR0 SETB TR1 SETB ET0 SETB EA MOV R7, #20 SJMP $ --------------------------------- T0_INT: ;50ms執(zhí)行一次 MOV TL0, #LOW (65536 - 50000) ;重新寫(xiě)入初始值 MOV TH0, #HIGH(65536 - 50000

63、) ;50ms@12MHz DJNZ R7, T0 ----------------------------------------------------------- 100MS顯示一次。 ----------------------------------------------------------- MAIN1: MOV R5,40 MAIN2: ACALL DELAY1 ;3ms DJNZ R5,MAIN2 ACALL SBIN_SBCD

64、 CALL CONV JMP MAIN1 INIT_led: MOV A,#38H ; CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#38H CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#38H CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#0C

65、H ;開(kāi)顯示，關(guān)光標(biāo)， CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#01H ;清除 led 顯示屏 CALL WCOM CALL DELAY1 RET ---------------------------------------------------- LC1: CALL WDATA ;寫(xiě)入數(shù)據(jù) INC DPTR ;指針加1 JMP

66、 FILL ;繼續(xù)填入字符 RET --------------------------------------------------- CLR_LINE: ;清除該行 led 的字符 MOV R0,#24 CL1: MOV A,# CALL WDATA DJNZ R0,CL1 RET ----------------------------------------------------- 寫(xiě)指令、數(shù)據(jù)使能子程序 ----------------------------------------------------- ENABLE: ;寫(xiě)指令使能 CLR led_RS ;RS=L,led_RW=L,D0-D7=指令