程元國畢業(yè)設(shè)計論文珍藏

1、.本科畢業(yè)設(shè)計題 目基于51單片機的頻率計設(shè)計學(xué)生姓名程元國學(xué) 號19班級防災(zāi)儀器系 專 業(yè)測控技術(shù)與儀器系 別 防災(zāi)儀器系指導(dǎo)教師馬洪蕊職 稱副教授年 月 日.基于51單片機的頻率計設(shè)計作 者 程元國指導(dǎo)教師 馬洪蕊摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計越來越多的應(yīng)用到了科學(xué)研究中。無論是在高端的航天航空領(lǐng)域還是在普通實驗室科研活動中，數(shù)字頻率計已經(jīng)成為不可或缺的重要科研工具。 頻率計在實現(xiàn)高精度和高量成的頻率測量的同時，也要實現(xiàn)對成本的控制，這對頻率計設(shè)計者來說是一向巨大的挑戰(zhàn)。本設(shè)計系統(tǒng)是以STC89C52單片機為核心的數(shù)字頻率計?；驹硎?1單片機通過外面所具有的電路采集信號上升沿，通

2、過單片機的定時的器件實現(xiàn)對頻率的計算，在LCD1602上實現(xiàn)對頻率的實時顯示。本設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)了對方波，三角波，正弦波的頻率測量，測頻范圍為l Hz到10MHz。關(guān)鍵詞:51單片機;LCD1602;數(shù)字頻率計;74hc390Based on 51 single chip microcomputer frequency meter design Author ChengYuanguo Tutor MaHongruiAbstract With the development of science and technology, the digital fre meter is more and mo

3、re applied T0 scientific research. Digital fre meter has become an indispensable and important research T0ol in the field of high - end space aviation and scientific research activities. fre meter in the realization of fre measurement with high precision and high A. at the same time, but also T0 ach

4、ieve the cost control, the fre meter designers are always huge challenges. The design system is based on the STC89C52 micro controller as the core of the digital fre meter. The basic principle is the 51 micro controller through the outside of the circuit and the signal rising edge, through the timin

5、g of the device T0 achieve the fre of the calculation of the fre of the LCD1602 T0 achieve the real-time display. The design of the system T0 achieve a square wave, triangle wave, sine wave fre measurement, fre measurement range of l Hz T0 10MHz.Keywords:51singlechip microcomputer;LCD1602;digitalfre

6、quencymeter；74hc390目 錄引言11整體設(shè)計思路與過程12方案論證與比較2 2.1測頻方案選擇2 2.2顯示方案選擇33數(shù)字頻率計設(shè)計3 3.1數(shù)字頻率計的組成和所發(fā)揮的作用3 3.2硬件電路設(shè)計4 3.3軟件的設(shè)計10 3.4 proteus的仿真11 3.5實物圖12結(jié)論12致謝13參考文獻13.引言數(shù)字頻率計是能夠周期性的頻率測量計數(shù)的儀器,其主要所發(fā)揮的作用是實現(xiàn)對方波,三角波,正弦波的頻率測量計數(shù)。因為使用十進制數(shù)顯示，在數(shù)字和模擬電路的構(gòu)想，組裝，檢驗測量中，由于它的測量計數(shù)速度不算慢，精度不低，顯示非常明顯，所以很多數(shù)字頻率計在生活中有非常多的用處?？茖W(xué)技術(shù)迅速的

7、隨著事物快速發(fā)展的如今,基于數(shù)字頻率計組成的各種測量計數(shù)的儀器和執(zhí)行測試設(shè)備,實時監(jiān)測控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到國際民生在的各個方面。在信息科學(xué)技術(shù)的范圍內(nèi),頻率是最基礎(chǔ)的因素之一。許多自然中的物理的衡量,比如移動、溫度、震蕩、壓力、速度等敏感的器件可以采集他們的信號并將其轉(zhuǎn)化為信號的頻率,把信號變成頻率計可以測量計數(shù)的量。微型的CPU和數(shù)字頻率計的組合可以行使不少所發(fā)揮的作用的測量計數(shù)的電子儀器設(shè)備,與可編程控制和智能一起。數(shù)字頻率計是互相交流的設(shè)備、電腦、音頻和視頻等研究和研發(fā)領(lǐng)域不可缺少的測量計數(shù)儀器。作為一種十分基本的測量計數(shù)儀器,數(shù)字頻率計是廣泛用于相對來說不算低的精度、非常非常高的速度、操

8、作不算麻煩,數(shù)字的顯示。數(shù)字頻率計是一種數(shù)字信號測量計數(shù)的儀器與二進制數(shù)顯示被測量計數(shù)信號的頻率。數(shù)字頻率計的基本所發(fā)揮的作用是測量計數(shù)信號流入的正弦信號,方波信號和三角波信號或者脈沖信號等各種不規(guī)整信號的實驗設(shè)備儀器。對頻率計的設(shè)計和準備完成的所發(fā)揮的作用,其一要不僅能對方波和脈沖信號進行檢驗測量,而且要對三角波,正弦波等不規(guī)整的從信號流入端流入的信號進行檢驗測量。其二要實現(xiàn)高量程范圍的頻率檢驗測量。對于第一點所發(fā)揮的作用的思路是要進行脈沖整形,對于第二點所發(fā)揮的作用的思路是由于單片機時種頻率所限制,無法進行高頻率信號檢驗測量所以必須對信號分頻然后由單片機處置。1整體設(shè)計思路與過程本次設(shè)計的

9、作品為基于51單片機的數(shù)字頻率計。因為本次作品的目標是對脈沖信號，三角波信號，正弦信號等不規(guī)則的周期信號進行檢驗測量，所以首先這里必須使用一種可以整形的芯片。對于信號波形進行整形，主要采用施密特觸發(fā)器進行波形整形。一般施密特觸發(fā)器可以采用由555定時器器件構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，其原理相對來說比較簡單，但是實際的波形整形效果并不好，無法正確精準實現(xiàn)波形整形，所以筆者最終采用了施密特觸發(fā)器的集成芯片74hc14。選好了整形芯片，一般來說的思路就是可以進行單片機仿真了。仿真采用proteus 軟件進行，可以把實際成果進行模擬出來，效果可以起到預(yù)期的作用。筆者搭建了波形整形電路和單片機最小系統(tǒng)電路。需要

10、指出的是，整形后的信號接入單片機的T0引腳。51單片機內(nèi)置兩個計數(shù)器，所以基本的思路是將其中一個設(shè)定成定時器器件進行定時，而另一個設(shè)定成計數(shù)器對外部脈沖進行計數(shù)，通過簡單公式進行頻率計算，但在實際的仿真中發(fā)現(xiàn)存在兩個問題，其一當信號頻率過大時單片機并不能檢驗測量到，其二對從信號流入端流入的信號的電壓也有所限制，當信號電壓過小時并不能檢驗測量到。對于第一個問題，筆者采用了分頻芯片進行處理，事實上分頻芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由多個JR觸發(fā)器連接而成，它能實現(xiàn)計數(shù)所發(fā)揮的作用，如十進制計數(shù)，五進制計數(shù)，二進制計數(shù)。但是這里存在一個問題，由于無法知道從信號流入端流入的信號的頻率大小，所以無法確定是否要進行信號分

11、頻。如果信號頻率較小進行分頻反而會造成檢驗測量結(jié)果不正確準準。比較周詳?shù)姆椒ㄊ菍⒎诸l后的信號和沒有分頻的信號都將其輸入單片機，也就是對這兩種信號同時進行計數(shù)。但這就造成了一個問題，51單片機只有兩個計數(shù)器，也就是說如果兩個計數(shù)器都設(shè)定成計數(shù)器所發(fā)揮的功能，就無法進行定時了。針對這個問題，筆者采用了STC89C52單片機，具有三個定時的器件，圓滿的解決了這個問題。而此后要解決的程序的思考的路線問題就相對簡單，只要比較兩種信號算出的頻率是否滿足一個閾值即可知道哪種信號的頻率是最為正確精準。而上文提出的針對從信號流入端流入的信號的電壓的問題，筆者采用了放大電路進行電壓放大，事實上有非常多信號放大的方

12、法，筆者采用了一種成本較低且電路并不復(fù)雜的電路，三極管共射放大電路。至此信號的采集與處理的問題得到了充分的解決。筆者最后解決的就是頻率實時顯示的問題，這部分問題相對來說比較簡單，可以采用數(shù)碼管或者液晶屏進行顯示，筆者在此不作詳述，下文將有說明。2方案論證與比較2.1測頻方案選擇 方案一：直接測頻的方法，在一定閘門時間內(nèi)測量計數(shù)被測信號的脈沖個數(shù)，即直接統(tǒng)計單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)，頻率由f=N/T得到。方案二：間接測頻法，如周期測頻法。即對周期長度進行測量計數(shù)，由公事f=l/T獲得頻率。綜上所述，方案一會隨著所測信號頻率的降低即周期變長的情況下導(dǎo)致精度有所下降。方案二在頻率升高周期變短的情況下精度會

13、變得不正確精準。測頻的方法有太多種了，由于設(shè)計的電子頻率計要實現(xiàn)高量程頻率測量計數(shù)，所以采用方案一所描述的方法。 2.2顯示方案選擇方案一：采用八段數(shù)碼管實時顯示頻率。方案二：采用LCD1602實時顯示頻率。綜上所述，方案一成本較低，設(shè)計程序較為簡單，但數(shù)碼管的外面電路相對來說不算簡單，使用的單片機引腳不算少。方案二成本較高，程序設(shè)計復(fù)雜，占用單片機端口較少，且顯示更清晰，屏幕更大氣。所以最后決定選擇方案二。事實上，有很多種方法可以實現(xiàn)顯示的功能，顯示的設(shè)置相對來說是比較繁瑣的。顯示是系統(tǒng)人和機器設(shè)備交流溝通的重要形式之一。所以顯示器的選擇不得不說是非常重要的。 2.3信號波形整形方案選擇方案

14、一：采用由555定時器器件構(gòu)成的施密特觸發(fā)器進行波形整形。方案二：采用74hc14芯片進行波形整形。采用555定時器器件構(gòu)成的施密特觸發(fā)器需要自己連接外部電路，雖然線路的連接與原理相對簡單，但實際整形效果并不好。所以最終采用74hc14芯片。3數(shù)字頻率計設(shè)計3.1數(shù)字頻率計的組成和功能本設(shè)計系統(tǒng)由宏晶公司的STC89C52單片機為主要的芯片，基于三極管共射放大電路的信號采集模塊實現(xiàn)對從信號流入端流入的信號的放大， 74hc14構(gòu)成的脈沖產(chǎn)生模塊使信號流入的放大信號轉(zhuǎn)換成同等頻率的矩形脈沖，由74hc390構(gòu)成的分頻模塊對信號流入高頻脈沖進行一百分頻，單片機對分頻脈沖進行處置實現(xiàn)頻率的計算，最后

15、由LCD1602顯示屏幕實時顯示頻率。可實現(xiàn)其主要的功能：對方波，三角波，正弦波等信號的頻率檢驗測量；理論上測量計數(shù)頻率的實際范圍為010MHz。對應(yīng)如圖3-1所示：圖3-1 數(shù)字頻率計的基本組成模塊。 3.2 硬件電路設(shè)計 3.2.1 信號采集模塊 因為從信號流入端流入的信號可能過小而檢驗測量不到或者不準確精準，所以信號的信號流入采用三極管共射放大電路實現(xiàn)對從信號流入端流入的信號的放大。在電路實際運用中，存在放大電路與信號源及放大電路與負載之間耦合問題。一方面要求耦合電路能夠傳輸交流的輸入和輸出信號，使傳輸過程中信號盡量保持較小損耗；另一方面又要求信號源，放大電路、負載之間的直流工作狀態(tài)互補

16、影響，即有“隔直”作用，這個問題就是固定偏置共射極放大器可以用電路的C1、C7來進行處置。使晶體管Je實現(xiàn)正偏是集電極電壓通過基極偏置電阻R2；為了實現(xiàn)信號源放大采用拖過R3使Jc反偏。信號采集模塊如圖3-2所示：圖3-2 由三極管共射放大電路構(gòu)成的信號采集模塊。 3.2.2 脈沖產(chǎn)生模塊 74hc14是一種可以并容TTL器件引腳的高速CMOS器件，芯片的主要的作用為6路施密特觸發(fā)反相器，其耗電量相對來說不高，速度不算慢。所以是一款值得青睞的芯片。在電子產(chǎn)品的快速發(fā)展的過程中，現(xiàn)已基本取代741S14（TTL器件）。 74hc14是一款速度相對來說非?？斓腃MOS器件。它可以行使6路施密特觸發(fā)

17、反相器，將信號整形處理。74hc14芯片實現(xiàn)了施密特觸發(fā)反向的簡單功能，實現(xiàn)了對波形不是矩形脈沖的從信號流入端流入的信號的整形功能的目的，將不規(guī)則信號經(jīng)過三次施密特觸發(fā)反向，使其從信號的流出端流出了較為完整的沒有任何瑕疵的矩形脈沖信號。為了獲取清晰，無抖動的從信號的流出端流出的矩形脈沖信號，所以筆者采用了三次施密特觸發(fā)反向，實現(xiàn)了三次的反向整形功能。具體信號的傳遞情況為，從采集模塊放大輸出的信號由lA端信號流入，lY輸出了整形的信號，實現(xiàn)第一次信號整形。lY流出的信號連接到2A，信號從2Y流出來，實現(xiàn)信號第二次施密特觸發(fā)反向。2Y流出實現(xiàn)整形的信號連接到3A，信號從3Y流出端流出，實現(xiàn)信號第3

18、次施密特觸發(fā)反向。由3Y流出端流出的信號既是最終產(chǎn)生的脈沖信號。這個過程相對來說是比較簡單的，但也是值得去研究學(xué)習的，對基礎(chǔ)的要求是相對來說不算低的。圖3-3 施密特觸發(fā)反向器。圖3-4 施密特觸發(fā)器實現(xiàn)波形的反向和整形。如圖3-3和圖3-4所示，施密特觸發(fā)器實現(xiàn)對從信號流入端流入的信號的整形，將信號流入正弦波信號轉(zhuǎn)換為同頻率矩形脈沖信號。圖3-5 信號采集模塊和分頻模塊proteus仿真。如圖3-5所示，對三極管共射放大電路和脈沖產(chǎn)生電路即74hc14進行仿真，示波器產(chǎn)生的結(jié)果如右圖所示，第一個波形為從信號流入端流入的信號，第二個波形為74hc14芯片lY引腳流出端流出的整形信號，第三個波形

19、為2Y引腳流出端流出的整形信號，第三個波形為3Y引腳流出端流出的整形信號。3.2.3 分頻模塊當從信號流入端流入的信號頻率大于20KHz時，單片機由于自身時鐘頻率問題而造成檢驗測量結(jié)果不準確精準。所以采用74hc390芯片對從信號流入端流入的信號進行分頻，然后再由單片機進行處理。 圖3-6 74hc390封裝引腳圖與單個計數(shù)器功能圖。圖3-6所示，74hc390內(nèi)有兩組計數(shù)器，每組計數(shù)器由兩個計數(shù)器組成，一個二進制計數(shù)器和一個五進制計數(shù)器，可以同時獨自計數(shù)，即可實現(xiàn)二分頻所實現(xiàn)的功能和五分頻所實現(xiàn)的功能。具體所實現(xiàn)的功能為當信號從nCP0信號流入端流入時，nQ0從信號的流出端流出的信號為二分頻

20、信號，若從nCP1信號流入端流入信號，則會在nQ1、nQ2、nQ3得到如圖3-7真值表變化的組合信號。 nCPl nQl nQ2 nQ300 0 0l l 0 02 0 l 03 l l 04 0 0 l 圖3-7 真值表。因為要獲得更高頻率范圍信號的檢驗測量，所以采用74hc390對從信號流入端流入的信號進行分頻。當從信號流入端流入的信號大于20KHz時，采用一百分頻。由真值表可知，從nCPl端口信號流入的信號可以從對應(yīng)的從信號的流出端流出端口nQ3獲得五分頻信號。所以為獲得一百分頻信號可將74hc390外面所具有的電路如圖3-8所示連接。從信號流入端流入的信號從lCPl引腳接入，從lQ3引

21、腳信號的流出端流出，實現(xiàn)信號五分頻。lQ3引腳與2CPl引腳相連，信號從2Q3引腳信號的流出端流出，實現(xiàn)五分頻。2Q3引腳與lCP0引腳相連，信號從lQ0信號的流出端流出，實現(xiàn)二分頻。lQ0引腳與2CP0引腳相連，信號從2Q0引腳信號的流出端流出，實現(xiàn)二分頻。若從信號流入端流入的信號頻率為f則最終從信號的流出端流出信號頻率為f/(5522)即f/l00，最終即可實現(xiàn)從信號流入端流入的信號的一百分頻。 圖3-8 74hc390外設(shè)引腳連接圖。3.2.4 單片機最小系統(tǒng)模塊實際上單片機在如今社會的相當普遍，尤其是在這個入類社會的已經(jīng)離不開電子產(chǎn)品的時代。單片機的學(xué)名叫做單片微型計算機，顧名思義單片

22、機實際上是一個控制單元，只不過在后續(xù)事物發(fā)展中添加了一些其他的可以添加的功能。而這次實現(xiàn)的頻率計的基本功能相對簡單，只是使用單片機的定時的器件。定時器的器件其實是單片機必備的所發(fā)揮的作用，早在第一代四位單片機就是一項必備的基本功能。這里需說明的是，單片機的快速發(fā)展的歷史是從四位單片機再到八位單片機再到十六單片機，再到最近高端電子產(chǎn)品普遍使用的三十二位單片機。而單片機的位數(shù)來定義單片機的更新?lián)Q代是因為單片機總線一次處理數(shù)據(jù)的位數(shù)是衡量單片機性能的重要指標。一般從成本方面考慮的話，八位單片機以51單片機為代表，價格單塊為八塊錢左右，十六位單片機和三十二位單片機價格幾十塊。如果僅僅只是使用定時器器件

23、所實現(xiàn)的基本功能，出于成本考慮選用51單片機是最合適的選擇。不過上文也指出，頻率計所實現(xiàn)的要求要使用三個定時的器件，傳統(tǒng)51單片機只具有兩個定時的器件。筆者采用STC89C52單片機，由深圳宏晶公司生產(chǎn)。這款單片機使用的內(nèi)核是傳統(tǒng)51單片機的內(nèi)核，但所實現(xiàn)的功能要比傳統(tǒng)51單片機所發(fā)揮的功能強大很多。筆者在此并不詳述STC89C52單片機的具體所實現(xiàn)的作用，有興趣者可以查閱數(shù)據(jù)手冊。唯一一點要指出的是STC89C52單片機具有三個定時的器件，滿足了本設(shè)計系統(tǒng)要求的所實現(xiàn)的作用。此處應(yīng)該說明的是，因為對于大于200KHz的高頻信號，單片機檢驗測量不正確精準，所以采用分頻模塊對從信號流入端流入的信

24、號進行分頻。但是當信號頻率小于200KHz時，信號就不適合進行分頻處置。因為無法預(yù)先知道信號流入頻率是否大于200KHz，所以將未分頻信號與分頻信號同時輸入單片機，通過比較復(fù)雜的算法進行處理獲得合適頻率。如圖3-9所示，將未分頻信號接T0引腳，分頻信號接T1引腳。 圖3-9 單片機最小系統(tǒng)。 3.2.5 LCD1602顯示模塊 圖3-10 LCD1602液晶實物圖。 如圖3-10所示，液晶顯示器具有很多特點，如它的體極相對來說并不算大，它的重量比較輕盈，功耗相對來說是比較低的。液晶顯示器在很多單片機系統(tǒng)中都有非常多的應(yīng)用。比如電視機，手機等。本次設(shè)計采用LCD1602作為顯示裝置，具有顯示清晰

25、，占用引腳較少等特點。而LCD1602要實現(xiàn)的基本的作用為：沒有信號從信號流入端流入時液晶顯示fre= Hz；有信號從信號流入端流入時液晶顯示變量fre的即時數(shù)值，最多顯示位數(shù)為八位，若頻率為100Hz則顯示為fre=100Hz.如圖2.1和圖2.2為LCD1602引腳圖和引腳說明。 圖3-11 LCD1602引腳圖。 圖3-12 LCD1602引腳說明。3.2.5 整體原理圖設(shè)計 圖3-13 整體原理圖。如圖3-13所示，信號由Pl正極，P2負極輸入，通過三極管共射放大電路對從信號流入端流入的信號進行放大，再經(jīng)由74hc14芯片進行三次施密特觸發(fā)反向?qū)π盘栠M行整形，再由74hc390構(gòu)成的電

26、路對信號進行一百分頻，最后將未分頻信號與分頻信號輸入單片機T0和Tl引腳，經(jīng)單片機處置后，頻率由LCDl602顯示頻顯示。3.3軟件的設(shè)計本系統(tǒng)軟件開發(fā)的平臺采用keil軟件。Keil軟件是一款程序開發(fā)軟件，它的只要開發(fā)工作語言是C語言。其實現(xiàn)如今大部分的編程語言都是C語言，原因其實有很多，主要是C語言相對來說比較容易理解，通俗易懂，而且比較容易移到其他平臺上去。編程語言最終其實都要轉(zhuǎn)換成機器語言去執(zhí)行測試，也就是二進制代碼。學(xué)習機器語言明顯是十分反入類的，所以開發(fā)者最早用匯編語言進行程序開發(fā)。匯編語言相對來說執(zhí)行測試效率是比較高的，但是使用者必須了解硬件的結(jié)構(gòu)和所發(fā)揮的作用，這樣才能實現(xiàn)開發(fā)

27、的所發(fā)揮的作用，而且匯編程序移植性很不好，因為不同的硬件平臺內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和所發(fā)揮的作用可能不一樣，或者說即使有微小差別也無法直接使用。這樣C語言是開發(fā)硬件的不二之選，至于C語言執(zhí)行測試效率不高的特點。由于現(xiàn)如今硬件快速發(fā)展并且運行速度也迅猛提升，多幾行二進制代碼和少幾行二進制代碼并不會造成系統(tǒng)執(zhí)行測試變快或變慢的問題。本次程序的基本問題其實是為如何處置從信號流入端流入的未分頻信號和分頻信號，由上文原理圖可知未分頻信號接入單片機T0引腳，分頻信號接入單片機Tl引腳。由于本次設(shè)計采用52單片機，內(nèi)部供有三個計數(shù)器。將T0計數(shù)器設(shè)定成計數(shù)的基本功能，對未分頻信號進行計數(shù)，將Tl計數(shù)器設(shè)定成計數(shù)的基本功

28、能，對一百分頻后的信號進行計數(shù)。將單片機T2計數(shù)器設(shè)定成定時器器件，當T0和Tl計數(shù)器開始計數(shù)時，同時設(shè)定T2計數(shù)器進行定時。將T0計數(shù)器和Tl計數(shù)器設(shè)定成計數(shù)器工作方式2，即可自動重裝初值，自動重裝初值的意思是只使用其中的低八位計數(shù)器，高八位用來裝初值。并將兩個計數(shù)器初值設(shè)定為0，即兩個計數(shù)器計數(shù)范圍為0255，并打開T0計數(shù)器和Tl計數(shù)器中斷。由于本設(shè)計系統(tǒng)采用52單片機，具有T2定時器器件，它具有自動重裝l6位初值的這種比較特別的功能，初值存儲在l6 位計數(shù)存儲器RCAP2H (高8位)和RCAP2L(低8位)中，只要程序初始化的時候給RCAP2H和RCAP2L賦值，在中斷產(chǎn)生時將會自動

29、執(zhí)行語句TH2=RCAP2H,TL2=RCAP2L。由于單片機晶振頻率設(shè)定為12MHz，即一個機器周期時間為lus,設(shè)定T2定時的器件計數(shù)值為62500，并打開T2定時器器件中斷，則T2定時器器件每次計數(shù)溢出進入中斷的時間為62.5ms。當程序每次進入T2中斷函數(shù)，定是時間為62.5ms，變量cishu加一，當cishu等于l6時，定時時間為62.5msl6=1s。同時設(shè)定變量cout，計數(shù)器T0每次中斷溢出cout自動加一，設(shè)定變量coutl，計數(shù)器l每次中斷溢出coutl自動加一。當cishu等于l6時即定時一秒，fre=(long)coutl*256+TLl)*100，fre為分頻后的頻

30、率值，但是當fre200000Hz時，信號并不適合進行分頻處置。所以采用fre=(long)cout*256+TL0，即計算未分頻信號進行處置。fre所獲值即為信號頻率。主函數(shù)的主要任務(wù)就是完成所有的初始化程序，打開一直重復(fù)的檢驗測量從信號流入端流入的信號頻率值的變化并通過更改fre的值在yejing1602上表現(xiàn)出來（在無信號信號流入的情況下，初始化函數(shù)將yejing1602上呈現(xiàn)的字符固定為“fre= Hz”）。3.4 proteus仿真proteus是一款具有很多可以實現(xiàn)很多作用的仿真的軟件，可以實現(xiàn)原理圖和PCB繪制以及在線仿真。事實上仿真是產(chǎn)品設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，仿真的過程可以預(yù)測實

31、際運行所產(chǎn)生的效果，并對產(chǎn)生的問題進行處置避免在實際運行中的錯誤。但是有一點需要指明的是，并不是所有的系統(tǒng)都可以進行仿真，很多系統(tǒng)的模型非常復(fù)雜而無法仿真也是正常的。本次設(shè)計的頻率計相對來說比較簡單，并不會出現(xiàn)無法搭建模型的問題。仿真的效果其實并不是完全和實物運行的效果相同，所以并不可以迷信仿真而放棄對實物的搭造。proteus仿真是本次設(shè)計任務(wù)的重要目標，而本次仿真需要的原件在proteus都能找到，所以能實現(xiàn)本次的仿真所發(fā)揮的作用。 圖3-14proteus仿真。如圖3-14 所示proteus仿真，把Signal Generator設(shè)定成從信號的流出端流出l.9KHz峰值5V的正弦波信號

32、。可以看出LCD1602顯示實時頻率為1900Hz。所以基本實現(xiàn)數(shù)字頻率計的所發(fā)揮的作用。仿真的過程是比較繁瑣的，線路的錯誤或者電阻或電容的偏差而造成結(jié)果不是很準確是非常顯而易見的，所以整個過程耗費了較多的時間，經(jīng)過多番試驗與測試，最終的成果是指定頻率的輸入信號，無論是規(guī)整的流入的信號還是不規(guī)整的流入的信號，都能達到相對來說比較準確的結(jié)果，誤差在十千分之一以內(nèi)。3.5 實物圖 圖3-15 實物圖。如圖3-15所示為本次作品的實物圖，出于成本考慮與實際效果并沒用采用PCB電路板，而是采用面包板然后進行簡單的焊接處置。為了盡最大可能的減少空間提高單位空間的利用率，所以可以看到面包板上的元器件比較密

33、集。這里需要說明的是，關(guān)于電源供應(yīng)一直是一個比較麻煩的問題，原先采用5V電池供電，雖然可以使頻率計攜帶非常方便，但是LCD屏幕消耗電量比較大，造成電壓不穩(wěn)定，進而影響檢驗測量的效果，所以最終采用USB供電，電壓比較穩(wěn)定，也省去了更換電池的麻煩。結(jié)論經(jīng)過多次試驗與調(diào)試，最終完成了數(shù)字頻率計的基本所發(fā)揮的作用，為畢業(yè)設(shè)計畫上了一個源滿的句號。對于數(shù)字頻率計來說，程序的思考的路線相對簡單，只是對單片機定時的器件的運用，但是對硬件電路的設(shè)計相對復(fù)雜。因為對于信號流入的周期信號不一定是脈沖，當信號流入不規(guī)整信號時，就需要對信號進行處置。而對信號的處置就要涉及到模電和數(shù)電的知識。如當從信號流入端流入的信號

34、過小時就要對信號進行放大處置。模電相對來說是一門比較難懂的學(xué)科，特別是對于我這種模電基礎(chǔ)較差的同學(xué)。通過上網(wǎng)尋找，我找到了大家較為通用的信號放大處置方法，就是采用三極管共射放大電路。而對于放大了的信號來說仍然不是單片機所能檢驗測量到的信號。通過之前對數(shù)電的學(xué)習，了解到施密特觸發(fā)器可以對波形整形，實現(xiàn)不規(guī)整信號轉(zhuǎn)換到脈沖信號的過程。通過基本的設(shè)計與編程，我基本實現(xiàn)了頻率計的所發(fā)揮的作用，但是當信號頻率過大時，發(fā)現(xiàn)單片機檢驗測量的結(jié)果并不正確精準。這時我回想起數(shù)電的JK觸發(fā)器構(gòu)成的集成芯片可以實現(xiàn)計數(shù)也就是分頻所發(fā)揮的作用，所以采用了74hc390芯片進行分頻。至此我基本完善了頻率計的所發(fā)揮的作用

35、。作品的制作穿插在我下學(xué)期找工作的過程中，不得不說通過找工作我發(fā)現(xiàn)學(xué)校學(xué)會的東西實在太少，也讓我感到大學(xué)期間做的電字產(chǎn)品經(jīng)歷是一個很有趣而且值得懷念的過程。大家供同探討供同協(xié)作雖然也有沖突但朝著供同的目標前進是一件很有意思的事情?，F(xiàn)如今的社會一個分工明確的社會，每個人可能都是一顆螺絲釘而已。這其實對個人的發(fā)展并不是一件非常好的事情，這也不利于個人的全面綜合的發(fā)展?；蛟S學(xué)習到什么東西或者獲得什么獎都不重要，這也是我在工作的時候體會到的，對于本專業(yè)的工作，研發(fā)是一件很枯燥乏味的事情，沒有同學(xué)之間做一個東西的活力，也缺乏了學(xué)生階段大家一起做成一件產(chǎn)品的成就感。不得不說，學(xué)習是件很枯燥的事，即使在短期

36、內(nèi)取得一定成就，也無法驅(qū)動你實現(xiàn)長足的發(fā)展，所以真正的學(xué)習靠意志力驅(qū)動顯然是十分不靠譜的，唯有興趣是最終的導(dǎo)師。最終，一直以研發(fā)標榜自己的我也放棄了研發(fā)之路。作為最后的畢業(yè)設(shè)計也算是對我大學(xué)研發(fā)之路的祭奠。致謝 本文是在馬洪蕊老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在制作過程中，馬老師指出了單片機自身時種頻率與信號采集頻率的問題，避免了我在制作頻率計過程中的偏差。馬老師的細心指導(dǎo)讓我深刻明白了頻率計的原理與所發(fā)揮的作用。同時也感謝班里同學(xué)給予的幫助，老師和同學(xué)們的熱情讓我極極的完成了任務(wù)。參考文獻1肖春芳.韓緒鵬. 基于單片機控制的數(shù)字頻率計設(shè)計J. 電子設(shè)計工程.2012.01:140-143.2沈亞鈞.

37、基于單片機的數(shù)字頻率計設(shè)計J. 山西電子技術(shù).2012.05:14-16.3彭嵐峰.胡佳佳. 基于AT89C51單片機的簡易頻率計的設(shè)計J. 科技廣場.2012.09:121-123.4劉夫江. 基于單片機和CPLD的等精度數(shù)字頻率計設(shè)計D.山東大學(xué).2007.5劉竹琴.白澤生. 一種基于單片機的數(shù)字頻率計的實現(xiàn)J. 現(xiàn)代電子技術(shù).2010.01:90-92+96.6金寧寧.武燕.王燕霜. 基于AVR單片機輸入捕捉功能的頻率計設(shè)計J. 計測技術(shù).2010.03:38-40.7李寶營.趙永生.祖龍起.牛悅苓. 基于單片機的等精度頻率計設(shè)計J. 微計算機信息.2007.26:152-154.8盧飛

38、躍. 基于單片機的高精度頻率計設(shè)計J. 電子測量技術(shù).2006.05:96-97+150.9赫建國.劉立新.黨劍華. 基于單片機的頻率計設(shè)計J. 西安郵電學(xué)院學(xué)報.2003.03:31-34+72.10章津楠.張長勝.郭清成. 一種簡單方法實現(xiàn)基于STC89C52RC單片機的頻率計J. 福建電腦.2009.01:160-161.11吳海明.王偉. 基于單片機與FPGA的等精度頻率計設(shè)計J. 兵工自動化.2009.03:79-80.12任小青.王曉娟. 基于AT89C51單片機的頻率計設(shè)計方法的研究J. 青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2009.02:10-12.13李國利.劉旭明.翟力欣. 基于F

39、PGA與單片機的等精度頻率計的設(shè)計J. 電子設(shè)計工程.2013.22:171-173+177.14葉軍.于霞. 基于單片機的頻率計設(shè)計與實現(xiàn)J. 青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2011.02:12-14.15陳思.朱思敏.宮波. 基于單片機的數(shù)字頻率計的設(shè)計J. 可編程控制器與工廠自動化.2011.12:55-56+96.16談學(xué). 基于單片機的等精度頻率計設(shè)計J. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2004.02:133-136.17杜剛.高軍.童寧寧. 基于AT89C2051單片機的頻率計設(shè)計J. 微計算機應(yīng)用.2004.04:498-502.18劉剛. 基于單片機的數(shù)字頻率計設(shè)計與實踐J.

40、電腦知識與技術(shù).2014.09:2091-2092+2101.19付靖祺. 基于單片機的頻率計設(shè)計J. 科技展望.2015.03:89-90.20黃鳳娟. 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)在溫室大棚中的設(shè)計與實現(xiàn)D.安徽大學(xué).2006.附錄A 以下本電路的程序：#include unsigned long int fre; unsigned char time;unsigned int count;unsigned int count1;sbit LCD_RS=P10; /片選信號 sbit LCD_RW=P11; /讀寫信號 sbit LCD_E=P12; /使能信號 #define LCD_DB

41、P0/數(shù)據(jù)信號 unsigned char character10=0;/在屏幕上顯示的字符串 unsigned char character_1=fre= Hz;unsigned char FLAG = 0; /是否分頻選擇標志void LCD_init(void);/初始化函數(shù) void LCD_write_command(unsigned char command);/寫指令函數(shù) void LCD_write_data(unsigned char dat);/寫數(shù)據(jù)函數(shù) void LCD_disp_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned

42、 char dat);/在某個屏幕位置上顯示一個字符void delay_n40us(unsigned int n);/延時函數(shù)void timer_init(); /中斷初始化函數(shù) /-void delay_n40us(unsigned int n) /延時函數(shù) unsigned int i;unsigned char j; for(i=n;i0;i-)for(j=0;j2;j+); void delay_1s()unsigned int i,j;for(i = 0;i100;i+)for(j = 0;j1000;j+); void LCD_init(void) /液晶初始化函數(shù) LCD_w

43、rite_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x0c);/整體顯示，關(guān)光標，不閃爍 LCD_write_command(0x06);/設(shè)定輸入方式，增量不移位LCD_write_command(0x01);/清除屏幕顯示 delay_n40us(100);/清屏延時 void LCD_write_command(unsigned char dat) /寫命令函數(shù) LCD_DB=dat;L

44、CD_RS=0;/指令 LCD_RW=0;/寫入 LCD_E=1; /使能 LCD_E=0;delay_n40us(1);/寫命令延時 void LCD_write_data(unsigned char dat) /寫數(shù)據(jù)函數(shù) LCD_DB=dat;LCD_RS=1;/數(shù)據(jù) LCD_RW=0;/寫入 LCD_E=1;/使能 LCD_E=0;delay_n40us(1); /寫數(shù)據(jù)延時 void LCD_disp_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)/顯示一個字符 unsigned char address;if(y=1)

45、 address=0x80+x; /顯示在第一排的時候的x的地址 else address=0xc0+x; /顯示在第二排的時候的x的地址 LCD_write_command(address); /輸入地址 LCD_write_data(dat); /輸入數(shù)據(jù) void LCD_disp_num(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)/顯示一個數(shù)字unsigned char address;if(y=1) address=0x80+x; /顯示在第一排的時候的x的地址 else address=0xc0+x; /顯示在第二排的時候的x的地址 LCD_write_command(address); /輸入地址 LCD_write_data(dat+48); /輸入數(shù)據(jù) void dis_num(void)unsigned char i=0,j=0,k=0;LCD_write_command(0x01);/清除屏幕顯示character0 = fre/10000000;charact