頻率計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、-*：課程設(shè)計(jì)報告基于數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)院系電子信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程班級*. z-摘要數(shù)字頻率計(jì)是采用數(shù)字電路制做成的能實(shí)現(xiàn)對周期性變化信號頻率測量的儀器。頻率計(jì)主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。其擴(kuò)展功能可以測量信號的周期和脈沖寬度。通常說的，數(shù)字頻率計(jì)是指電子計(jì)數(shù)式頻率計(jì)。頻率測量是電子學(xué)測量中最為根本的測量之一。頻率計(jì)主要是由信號輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器和定時器的功能對被測信號進(jìn)展計(jì)數(shù)。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動調(diào)節(jié)測量的量程，并把測出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，應(yīng)

2、用單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算和控制功能并采用LED數(shù)碼顯示管將所測頻率顯示出來。系統(tǒng)簡單可靠、操作簡易，能根本滿足一般情況下的需要。既保證了系統(tǒng)的測頻精度，又使系統(tǒng)具有較好的實(shí)時性。本頻率計(jì)設(shè)計(jì)簡潔，便于攜帶，擴(kuò)展能力強(qiáng)，適用圍廣。關(guān)鍵詞：頻率計(jì)；單片機(jī)；計(jì)數(shù)器；LED數(shù)碼管目 錄摘 要.I目 錄.II1引言.11.1研究背景及意義.1 1.2國外研究現(xiàn)狀.12硬件設(shè)計(jì).22.1總體設(shè)計(jì)方案.22.2硬件系統(tǒng).22.3電路設(shè)計(jì).32.4信號輸入設(shè)計(jì).72.5顯示電路設(shè)計(jì).72.6計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì).93軟件設(shè)計(jì).113.1信號處理.113.2中斷控制.113.3定時器/計(jì)數(shù)器.124數(shù)字頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試.16

3、5總結(jié).166參考文獻(xiàn).17. z-1引言1.1研究背景及意義在電子技術(shù)領(lǐng)域，頻率是一個最根本的參數(shù)。數(shù)字頻率計(jì)作為一種最根本的測量儀器以其測量精度高、速度快、操作簡便、數(shù)字顯示等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動、位移、速度等通過傳感器轉(zhuǎn)換成信號頻率，可用數(shù)字頻率計(jì)來測量。尤其是將數(shù)字頻率計(jì)與微處理器相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)測量儀器的多功能化、程控化和智能化.隨著現(xiàn)代科技的開展，基于數(shù)字式頻率計(jì)組成的各種測量儀器、控制設(shè)備、實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)已應(yīng)用到國際民生的各個方面。數(shù)字計(jì)數(shù)式頻率計(jì)能直接計(jì)數(shù)單位時間被測信號的脈沖數(shù)，然后以數(shù)字形式顯示頻率值。這種方法測量準(zhǔn)確度高、快速，

4、適合不同頻率、不同準(zhǔn)確度測頻的需要。電子計(jì)數(shù)器測頻有兩種方式:一是直接測頻法，即在一定閘門時間測量被測信號的脈沖個數(shù);二是間接測頻法，如周期測頻法。由于數(shù)字電路的飛速開展和集成電路的普及，計(jì)數(shù)器的應(yīng)用十分廣泛。利用電子計(jì)數(shù)器測量頻率具有精度高，顯示醒目直觀，測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，所以該方法是目前最好的。1.2國外研究現(xiàn)狀單片機(jī)，全稱單片微型計(jì)算機(jī)，又稱微控制器，是把中央處理器、存儲器、定時/計(jì)數(shù)器、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能

5、強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。國際上數(shù)字頻率計(jì)的分類很多。按功能分類，因計(jì)數(shù)式頻率計(jì)的測量功能很多，用途很廣。所以根據(jù)儀器具有的功能，電子計(jì)數(shù)器有通用和專用之分。按功能分類，測量*種單一功能的計(jì)數(shù)器。如頻率計(jì)數(shù)器，只能專門用來測量高頻和微波頻率；時間計(jì)數(shù)器，是以測量時間為根底的計(jì)數(shù)器，其測時分辨力和準(zhǔn)確度很高，可達(dá)微妙數(shù)量級；特種計(jì)數(shù)器，它具有特種功

6、能，如可逆計(jì)數(shù)器、予置計(jì)數(shù)器、差值計(jì)數(shù)器、倒數(shù)計(jì)數(shù)器等，用于工業(yè)和白控技術(shù)等方面。2硬件設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)方案頻率計(jì)是我們經(jīng)常會用到的實(shí)驗(yàn)儀器之一，頻率的測量實(shí)際上就是在單位時間對信號進(jìn)展計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值就是信號頻率。本方案主要以單片機(jī)為核心，被測信號先進(jìn)入信號放大電路進(jìn)展放大，再被送到波形整形電路整形，把被測的正弦波或者三角波整形為方波。利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器和定時器的功能對被測信號進(jìn)展計(jì)數(shù)。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動調(diào)節(jié)測量的量程，并把測出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示。如圖2.1所示：信號放大電路信號整形顯示電路AT89C5單片機(jī) 圖2.12.2硬件系統(tǒng)數(shù)字頻率計(jì)是一個將被測頻率顯示出來的計(jì)數(shù)裝

7、置，它主要由單片機(jī)89C51控制、7407、LED顯示器、電源等組成。該系統(tǒng)的功能是將信號輸入P3.4口，通過單片機(jī)程序控制，對LED顯示器進(jìn)展段控和位控，實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示。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)域不可缺少的測量儀器。在進(jìn)展有關(guān)電子技術(shù)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，準(zhǔn)確度高，顯示直觀，會被經(jīng)常使用到。圖2.2為數(shù)字頻率計(jì)方案框圖。信號輸入AT89C51單片機(jī)7404緩沖器LED數(shù)碼顯示7404緩沖器圖2.22.3電路設(shè)計(jì) ATC89C51可以完成ISP在線編程功能，ATC89C51部有EEPROM，可以在程序中修改，斷電不喪失。還增加了兩級

8、中斷優(yōu)先級，STC推出的系列51單片機(jī)芯片是全面兼容其它51單片機(jī)的，而且51單片機(jī)是主流大軍。AT89C51芯片介紹許多由關(guān)硬件設(shè)計(jì)中都使用到單片機(jī)89C51，其功能7比以往的單片機(jī)強(qiáng)大的多。89C51引腳圖如圖所示。圖2.3.1AT89C51引腳功能介紹Vcc40腳：接5V電壓。Vss20腳：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)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(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)展校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：

9、P1口是一個部提供上拉電阻的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，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1時，其管腳被部上拉電阻拉高，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 部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)展存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時，它利用部上拉優(yōu)勢

10、，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)展讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1后，它們被部上拉為高電平，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，如下表所示：引腳號第二功能說明P3.0R*D串行輸入串行數(shù)據(jù)輸入口P3.1T*D (串行輸出)串行數(shù)據(jù)輸出口P3.2外部中斷0外部中斷0輸入P3.3外部中斷1外部中斷1輸入P3.4T0(定時器0外部輸入)定時器0外

11、部計(jì)數(shù)輸入P3.5T1(定時器1外部輸入)定時器1外部計(jì)數(shù)輸入P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)外部數(shù)據(jù)存儲器寫讀通輸出RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)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。然而注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址

12、上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOV*，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制止，置位無效。/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(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。*TAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作

13、電路的輸入。*TAL2：來自反向振蕩器的輸出。AT89C51晶振接法如圖所示。圖選用6MHz頻率的晶體，允許輸入的脈沖頻率為250kHz。電容的大小圍為20pF40pF，本設(shè)計(jì)選用30pF電容。單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘震蕩脈沖2個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。只要保持高電平，則MCS-51單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位；當(dāng)RST從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，MCS-51單片機(jī)從0000H地址開場執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE

14、、 引腳輸出高電平。AT89C51上電復(fù)位電路如圖所示。圖單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)如下表所示。存放器復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFHSCON00HIP*0 0000BSBUF* *BIE0*0 0000BPCON0* *BDP0L00HAU*R*0*0BDP0H00HAU*R1*0BDP1L00HWDTRST*B 注：*不定復(fù)位后，P0口P3口輸出高電平，且使這些準(zhǔn)雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并且將07H寫

15、入棧指針SP即設(shè)定堆棧底為07H，同時，將程序計(jì)數(shù)器PC和其余的特殊功能存放器清為0不定的位除外。但復(fù)位不影響單片機(jī)部的RAM狀態(tài)。2.4信號輸入設(shè)計(jì)7414是六反相施密特觸發(fā)器集成電路，其根本作用就是反相器，一般用于信號輸入電路，用施密特觸發(fā)器對輸入信號進(jìn)展波形整形。本設(shè)計(jì)為滿足設(shè)計(jì)要求，被測信號是要進(jìn)展波形的變換。由第一級的零偏置放大器把正弦波樣的正負(fù)交替波形變換成單向脈沖，再經(jīng)過7414將放大器產(chǎn)生的單向脈沖變換成與TTL/CMOS電平相兼容的方波。這樣處理以后信號變成方波信號，以便后續(xù)的電路進(jìn)展計(jì)數(shù)。2.5顯示電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)中，常用的顯示器有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED；液晶

16、顯示器，簡稱LCD；熒光管顯示器。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽極和共陰極之分等。LED段顯示器構(gòu)造與原理LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示塊，有7段和“米字段之分。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。此外，顯示塊中還有一個圓點(diǎn)型發(fā)光二極管在圖中以dP表示用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過發(fā)光二極管亮、暗的不同組，可以顯示多中數(shù)字、字母以及其他符號。LED顯示塊中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法:(1)共陽極接法發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接5V，這樣，陰極端輸入低電平的段的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示；而輸入高電平的段則不點(diǎn)亮。(2)共

17、陰極接法發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣，陽極端輸入高電平的段的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示；而輸入低電平的段則不點(diǎn)亮。數(shù)碼管引腳如圖2.5。圖2.5共陰和共陽構(gòu)造的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是一樣的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段dP、g、f、e、d、c、b、a對應(yīng)于一個字節(jié)8位的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地為零電平，而陽極dP、g、f、e、d、c、b、a各段為0111011時，顯示器顯示P字

18、符，即對于共陰極LED顯示器，“P字符的字形碼是73H。如果是共陽LED顯示器，公共陽極接高電平，顯示“P字符的字形代碼應(yīng)為100011008CH。用LED顯示器顯示十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼在表3-7中列出。表3-7 LED十六進(jìn)制的數(shù)字代碼表字形共陽極代碼共陰極代碼字形共陽極代碼共陰極代碼0C0H3FHCC6H39H1F9H06HdA1H5EH2A4H5BHE86H79H3BOH4FHF8EH71H499H66HP73H8CH592H6DHU3EHC1H682H7DHTCEH31H7F8H07Hy91H6EH880H7FHH89H76H990H6FHLC7H38HA88H77H滅FF

19、H00Hb83H7CH.2.6計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)74LS290是異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它由一個二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。74LS290引腳圖如圖所示。圖2.6.1當(dāng)復(fù)位輸入R0(1)=R0(2)=1，且置位輸入S9(1)S9(2)=0時，74LS290的輸出被直接置零；只要置位輸入S9(1)S9(2)=1，則74LS290的輸出將被直接置9，即 =1001；只有當(dāng)S9(1)和S9(2)不全為1，并且R0(1)和R0(2)不全為1時，輸入計(jì)數(shù)脈沖CP，計(jì)數(shù)器開場計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，從Q0輸出時，則構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，輸出為Q2Q1Q0時，則構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；假設(shè)將

20、Q0和CP1相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，輸出為Q3Q2Q1Q0時，則構(gòu)成十進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器；假設(shè)將Q3和CP0相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，輸出為Q3Q2Q1Q0時，則構(gòu)成十進(jìn)制5421碼計(jì)數(shù)器。因此，74LS290又稱為“二五十進(jìn)制型集成計(jì)數(shù)器。異步清零端 MR1,MR2 為高電平時，只要置9端 MS1,MS2有一個為低電平，就可以完成清零功能。當(dāng) MS1,MS2 均為高電平時，不管其他輸入端狀態(tài)如何，就可以完成置 9的功能。當(dāng) MR1,MR2 中有一個以及 MS1,MS2 中有一個同時為低電平時，在時鐘端/CP0,/CP1脈沖下降沿作用下進(jìn)展計(jì)數(shù)操作。1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)。應(yīng)將/CP1 與 Q

21、0 連接，計(jì)數(shù)脈沖由/CP0 輸入。2 二、五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)。應(yīng)將/CP0 與 Q1 連接，計(jì)數(shù)脈沖由/CP1 輸入。3 二分頻、五分頻計(jì)數(shù)。Q0 為二分頻輸出，Q1Q3 為五分頻輸出。 功能如下表所示。輸入輸出R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)CPQ3Q2Q1Q0110*000011*0*0000*11*1001*11*1001*000計(jì)數(shù)*0*0*000*兩片接成十進(jìn)制的74LS290級聯(lián)組成210=20進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器如圖所示。圖本設(shè)計(jì)中因?yàn)橐獙π盘栠M(jìn)展20分頻，所以要使用兩塊74LS290進(jìn)展級聯(lián)。一塊74LS290用作2分頻，一塊74LS290用作10分頻。信號由第一塊74LS

22、290的CP0輸入從Q0輸出，這樣信號就經(jīng)過了2分頻，再把信號輸入第二塊74LS290的CP0并且第二塊74LS290的CP1與Q0相連，這時從第二塊74LS290的Q3輸出的信號就已經(jīng)完成了20分頻。3軟件設(shè)計(jì)3.1信號處理在頻率計(jì)開場工作，或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)展測量初始化。測量初始化模塊設(shè)置堆棧指針SP、工作存放器、中斷控制和定時/計(jì)數(shù)器的工作方式。定時/計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)存放器清0后，置運(yùn)行控制位TR為1，啟動對待測信號的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值開場，也就是從測量頻率的高量程開場。計(jì)數(shù)閘門完畢時TR清0，停頓計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)存放器中的

23、值通過16進(jìn)制數(shù)道10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)。對10進(jìn)制數(shù)的最高位進(jìn)展判別，假設(shè)該位不為0，滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求，測量值和量程信息一起送到顯示模塊；假設(shè)該位為0，將計(jì)數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大10倍，重新對待測信號的技術(shù)，直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。待測信號經(jīng)預(yù)處理電路分頻后變成較寬的方波信號，并加至單片機(jī)的P3.4引腳，為單片機(jī)測信號頻率提供有效的輸入信號。單片機(jī)通過檢測P3.4引腳來判斷是否啟動測周期程序。當(dāng)該引腳為高電平時則等待，知道該引腳出現(xiàn)低電平時才開場測周期。首先將零賦給TH0、TL0兩個存放器，將定時器T0的運(yùn)行控制位TR0置位，同時也將ET0置位以允許定時器T0終端，然

24、后再判斷P3.4引腳是否還為低電平，當(dāng)不是低電平時則等待。一旦出現(xiàn)低電平則使TR0復(fù)位以終止定時器，測周期程序完畢。在測周期過程中，會發(fā)生定時器T0的中斷，每發(fā)生一次中斷則將R0存放器加一，因此R0實(shí)際上是周期值的高字節(jié)。測出的周期值存儲在R0、TH0、TL0三個存放器中，然后將其轉(zhuǎn)換成頻率。由于所測周期的單位是s，再相除轉(zhuǎn)換時要將被除數(shù)擴(kuò)大10倍，這樣才能保證得出正確的頻率。得出的頻率放到R1、R2、R3三個存放器后調(diào)用轉(zhuǎn)換BCD代碼模塊。調(diào)用顯示消除多余零和顯示數(shù)據(jù)存儲模塊，將要顯示的頻率值通過查表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)據(jù)8段碼放到現(xiàn)實(shí)緩沖區(qū)以備顯示。3.2中斷控制中斷是工業(yè)過程控制及智能化儀器用微

25、型機(jī)或單片機(jī)應(yīng)用最多的一種數(shù)據(jù)傳送方式。在通常情況下，單片機(jī)執(zhí)行主程序，只有當(dāng)正常狀態(tài)出現(xiàn)故障，或發(fā)出中斷請求時，單片機(jī)才暫停執(zhí)行主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行或處理中斷效勞程序，執(zhí)行完中斷效勞程序后，再返回到主程序繼續(xù)運(yùn)行。單片機(jī)的這一種工作過程稱為中斷方式。在單片機(jī)中，中斷技術(shù)主要用于實(shí)時控制。所謂實(shí)時控制，就是要求計(jì)算機(jī)能及時地響應(yīng)被控對象提出的分析、計(jì)算和控制等請求，使被控對象保持在最正確工作狀態(tài)，以到達(dá)預(yù)定的控制效果。由于這些控制參量的請求都是隨機(jī)發(fā)出的，而且要求單片機(jī)必須做出快速響應(yīng)并及時處理，對此，只有靠中斷技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。3.3定時器/計(jì)數(shù)器AT89C51單片機(jī)的定時器/計(jì)數(shù)器T0由特殊功能存

26、放器TH0、TL0構(gòu)成，定時器計(jì)數(shù)器T1由特殊功能存放器TH1、TL1構(gòu)成。特殊功能計(jì)數(shù)器TMOD用于選擇定時器計(jì)數(shù)器T0、T1的工作方式和模式，特殊功能存放器TCON用于控制T0、T1的啟動和停頓計(jì)數(shù)。AT89C51單片機(jī)的定時器/計(jì)數(shù)器的特殊功能計(jì)數(shù)器TMOD字節(jié)地址為89H，格式如圖所示。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0圖3.3.1高四位控制T1，低四位控制T0。GATE=0時，由TR*=0,1來控制定時器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。GATE=1時，用外中斷引腳上的電平與運(yùn)行控制位TR*共同控制定時器/計(jì)數(shù)器運(yùn)行。工作方式如下表所示。M1 M0

27、工作方式0 0方式0，為13位定時器/計(jì)數(shù)器0 1方式1，為16位定時器/計(jì)數(shù)器1 0方式2,8位的常數(shù)自動重新裝載的定時器/計(jì)數(shù)器1 1方式3，用于T0，此時T0分2個8位計(jì)數(shù)器，T1停頓計(jì)數(shù)C/T=0，為定時器工作方式，對單片機(jī)的晶體振蕩器12分頻后的脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)。C/T=1，為計(jì)數(shù)器工作模式，計(jì)數(shù)器對外部輸入引腳T0或外部脈沖計(jì)數(shù)。AT89C51單片機(jī)的定時器/計(jì)數(shù)器的特殊功能計(jì)數(shù)器TCON字節(jié)地址為88H,格式如圖所示。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0其功能如下：TF0和TF1計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出計(jì)滿時，該位置“1

28、；使用查詢方式時，此位作狀態(tài)位供查詢，但應(yīng)注意查詢有效后應(yīng)以軟件方法及時將該位清“0；使用中斷方式時，此位作中斷標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)向中斷效勞程序時由硬件自動清“0。TR0和TR1定時器運(yùn)行控制位TROTR1=0，停頓定時器/計(jì)數(shù)器工作。TROTR1=1,啟動定時器/計(jì)數(shù)器工作。中斷允許控制存放器IEEA中斷允許總控制位ET0和ET1定時/計(jì)數(shù)中斷定時器/計(jì)數(shù)器的兩個作用是用來準(zhǔn)確確實(shí)定*一段時間間隔作定時器用或累計(jì)外部輸入的脈沖個數(shù)作計(jì)數(shù)器用。 當(dāng)用作定時器時，在其輸入端輸入周期固定的脈沖，根據(jù)定時器/計(jì)數(shù)器中累計(jì)或事先設(shè)置的脈沖個數(shù)，即可計(jì)算出所定時間的長度。當(dāng)89C51部的定時器/計(jì)數(shù)器被選擇為

29、定時器工作方式時，計(jì)數(shù)輸入信號是部時鐘脈沖，每個機(jī)器周期產(chǎn)生一個脈沖使計(jì)數(shù)器增1。因此，定時器/計(jì)數(shù)器的輸入脈沖周期與機(jī)器周期一樣，為振蕩頻率的1/12。3.4程序流程圖如圖3.4所示放大頻率讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值重新啟動T0、T1中斷，進(jìn)展測量顯示結(jié)果YN值為1開場圖3.4T0中斷流程圖：T0進(jìn)入中斷T0count+T0退出中斷T1中斷流程圖：T1進(jìn)入中斷T1賦初值Count+計(jì)算頻率值是Count=250.停頓中斷T1退出中斷否中斷程序?qū)崿F(xiàn)定時與計(jì)數(shù)的功能。T1進(jìn)展定時，定時時間為1S。T0進(jìn)展計(jì)數(shù)，TO中斷溢出一次，T0count加1。當(dāng)定時到達(dá)1S時，停頓T0，T1。最后計(jì)算相應(yīng)的頻率值。4數(shù)

30、字頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試?yán)梅抡孳浖蘒SIS的強(qiáng)大的仿真功能可以有效地檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的原理圖是否在理論上正確合理。選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管和設(shè)置基極，發(fā)射極，集電極電阻可以得到適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)對所測的信號進(jìn)展有效的處理。要選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管，以免防止發(fā)生截止失真和飽和失真。分別以正弦波，方波，三角波作為輸入信號檢測電路的整形效果。利用仿真軟件的示波器來觀察整形出來的波形是否符合所要整形出來的波形。利用Keil uvision2軟件編寫單片機(jī)的工作程序并且檢驗(yàn)程序是否成功編譯。通過Keil uvision2逐步運(yùn)行程序的功能可以檢測出程序的錯漏從而進(jìn)展改正。程序編譯成功后，利用ISIS軟件把程序加載到原理圖中進(jìn)展仿真

31、，通過顯示器顯示出來的頻率大小與所設(shè)計(jì)的頻率相比擬可以看出所編寫的程序是否滿足要求，是否符合設(shè)計(jì)所要求的精度。測出各頻率圍的誤差，如果不符合設(shè)計(jì)所要求的精度可以通過改變單片機(jī)定時器的初始值或者優(yōu)化程序的構(gòu)造來減小誤差增加精度！LED數(shù)碼管采用的是動態(tài)掃描的方法進(jìn)展顯示，要設(shè)計(jì)好相應(yīng)的掃描時間，因?yàn)閽呙钑r間太短則LED顯示出來的數(shù)字便會一直在閃爍不穩(wěn)定，掃描時間太長則LED顯示便會出現(xiàn)短時間的熄滅。調(diào)試電路的時候發(fā)現(xiàn)由于P2口的驅(qū)動能力不夠大因此要驅(qū)動LED數(shù)碼管工作就應(yīng)該加上反相器或者三極管作為驅(qū)動電路。測試結(jié)果：電路導(dǎo)通，LED燈顯示所測量的信號頻率，測量圍：10HZ-10KHZ。5總結(jié)在這

32、次課程設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲，從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達(dá)，歷經(jīng)了半個月的奮戰(zhàn)，緊而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕，回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千。這個過程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏，我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)、LED顯示屏的知識，讓我對我所學(xué)過的知識有所穩(wěn)固和提高，并且讓我對當(dāng)今單片機(jī)、LED顯示屏的最新開展技術(shù)有所了解，在整個過程中，我學(xué)到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是

33、我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實(shí)際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們明白了理論和實(shí)踐之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動手才能將所學(xué)的知識真正運(yùn)用到實(shí)踐上來。6參考文獻(xiàn)1杜玉遠(yuǎn).基于top-down方法的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.電子世界， 2004，5： 30-32.2錢進(jìn).基于AT89C2051的高度精度數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)J.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，201:86-87.3康華光,大欽,林.電子技術(shù)根底模擬局部第五版M.:高等教育,2006,262-280.4赫建國,立新,黨劍華.基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)J.郵電學(xué)院學(xué)報，2003，03：34-37+75.5毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育M，2003.12(1).6康華光,周濤彬.電子技術(shù)根底數(shù)字局部第四版M.:高等教育,2003,160-199.7杜剛，高軍，童寧寧.基于AT89C2051單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004，254：498-501.8雪根.數(shù)字頻率計(jì)的誤差分析J.自動化與儀表，1996，3：23-24.10顧巨峰，周浩洋，朱建華.基于可編程邏輯器件Lattice的多功能數(shù)字頻率計(jì)J.電子工程師，2002，1：28-32.附錄數(shù)字頻率計(jì)源程序：*include *include *define ucha