畢業(yè)設(shè)計用單片機(jī)實現(xiàn)頻率計的設(shè)計

目錄1單片機(jī)概述 11.1什么是單片機(jī) 11.2單片機(jī)的應(yīng)用 21.3單片機(jī)歷史及發(fā)展趨勢 21.4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其必需的外接電路 31.4.151單片機(jī)最小系統(tǒng) 31.4.2晶振電路 31.4.3復(fù)位電路 41.4.4定時計數(shù)器的原理 52頻率計方案選定 72.1頻率計概述 72.2頻率測量儀的設(shè)計思路與頻率計算 72.3方案設(shè)計 72.3.1方案一 82.3.2方案二 92.3.3兩種方案的比較 103系統(tǒng)軟件設(shè)計 113.1頻率計仿真模型 113.2液晶顯示部分程序設(shè)計 113.3頻率測量部分設(shè)計 143.3.1方案一程序設(shè)計 143.3.2方案二程序設(shè)計 153.4頻率計仿真結(jié)果 163.5PCB設(shè)計 184焊接及系統(tǒng)的測試 185總結(jié) 211單片機(jī)概述1.1什么是單片機(jī)單片機(jī)就是一種微型計算機(jī)，是一種“程序存儲式”計算機(jī)。它是在一塊硅片上集成了中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM或EPROM）、定時/計數(shù)器以及各種I/O接口，也就是集成在一塊芯片上的計算機(jī)。微處理器CPU主要由：運(yùn)算器、數(shù)據(jù)總線、控制器組成。同時，單片機(jī)具有優(yōu)異的性價比，而且集成度、可靠性高，但受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小（一般內(nèi)ROM：8KB以下，內(nèi)RAM：256KB以內(nèi)），單片機(jī)的控制功能強(qiáng)，易于開發(fā)和擴(kuò)展，可構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。MCS51單片機(jī)基本組成如圖1所示。圖1MCS-51單片機(jī)基本組成單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機(jī)的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！1.2單片機(jī)的應(yīng)用目前單片機(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。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。1.3單片機(jī)歷史及發(fā)展趨勢單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。SCM即單片微型計算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。1.4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其必需的外接電路1.4.151單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示?；疽_：電源VCC，時鐘XTAL2、XTAL1和復(fù)位RST。并行擴(kuò)展總線：數(shù)據(jù)總線P0口，地址總線P0口（低8位）、P2口（高8位）和控制總線ALE、PSEN、EA。串行通信總線：發(fā)送口TXD和接受口RXD。I/O端口：P1口為普通I/O口，P3口可復(fù)用作普通I/O口，P0、P2口不作并行口時也可作普通I/O口。圖2單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4.2晶振電路系統(tǒng)時鐘Fosc是一切微處理器、微控制器內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)。單片機(jī)內(nèi)部有一個自激振蕩電路，它是定時控制部件中的一部分，可以通過內(nèi)部自激振蕩或外部提供振蕩源這兩種方式，驅(qū)動內(nèi)部時鐘電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘信號。內(nèi)部方式：在XTAL1、XTAL2跨接定時元件和兩個電容就構(gòu)成了自激振蕩器。如圖3.1所示。C1、C2取5-30PF，起微調(diào)和穩(wěn)定作用。晶振頻率：fosc=1.2~12MHZ，常用頻率為6、12、11.0592MHz。外部方式：外部振蕩脈沖信號直接由XTAL2端輸入，此時，XTAL1應(yīng)接地，而片內(nèi)振蕩電路不起作用，如圖3.2所示。常用于多塊8051同時工作，以便同步，要求信號低于12MHz。振蕩脈沖并不直接使用，由XTAL2端送往內(nèi)部時鐘電路：經(jīng)過2分頻，向CPU提供2相時鐘信號P1和P2；再經(jīng)3分頻，產(chǎn)生ALE時序；經(jīng)過12分頻，成為機(jī)器周期信號，如圖3.3所示。需要指出的是，CPU的運(yùn)算操作在P1期間，數(shù)據(jù)傳送在P2期間。（1）（2）（3）圖3片內(nèi)振蕩器和時鐘信號的產(chǎn)生

1.4.3復(fù)位電路復(fù)位操作就是使單片機(jī)內(nèi)部的一些部件恢復(fù)到某種預(yù)先確定的狀態(tài)。MCS-51單片機(jī)的復(fù)位信號，高電平有效。電路結(jié)構(gòu)如圖2-4,RST/VPD引腳至少保持2個機(jī)器周期的高電平，才能復(fù)位。復(fù)位時，各SFR寄存器的狀態(tài)為：（PC）=0000H；（SP）=07H；（P0～P3）=FFH；其余SFR寄存器內(nèi)容均為0；RAM的內(nèi)容保持不變。復(fù)位方式有上電自動復(fù)位、按鍵手動復(fù)位兩種。如圖4、5所示。在按鍵手動電平復(fù)位電路中，具有上電和按鍵雙重功能。圖4上電復(fù)位圖5手動&上電復(fù)位1.4.4定時計數(shù)器的原理16位的定時器/計數(shù)器實質(zhì)上就是一個加1計數(shù)器，其控制電路受軟件控制、切換。當(dāng)定時器/計數(shù)器為定時工作方式時，計數(shù)器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產(chǎn)生，即每過一個機(jī)器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出為止。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個機(jī)器周期等于12個振蕩周期，所以計數(shù)頻率fcount=fosc·（1/12）。如果晶振為12MHz，則計數(shù)周期為：

T=1/（12×106）Hz×12=1μs

，這是最短的定時周期。若要延長定時時間，則需要改變定時器的初值，并要適當(dāng)選擇定時器的長度（如8位、13位、16位等）。當(dāng)定時器/計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0和T1對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。若一個機(jī)器周期采樣值為1，下一個機(jī)器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由1至0的跳變需要兩個機(jī)器周期，故外部事年的最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶振，則最高計數(shù)頻率為0.5MHz。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機(jī)器周期以上。

當(dāng)CPU用軟件給定時器設(shè)置了某種工作方式之后，定時器就會按設(shè)定的工作方式獨(dú)立運(yùn)行，不再占用CPU的操作時間，除非定時器計滿溢出，才可能中斷CPU當(dāng)前操作。CPU也可以重新設(shè)置定時器工作方式，以改變定時器的操作。由此可見，定時器是單片機(jī)中效率高而且工作靈活的部件。

綜上所述，已知定時器/計數(shù)器是一種可編程部件，所以在定時器/計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時/計數(shù)器。將控制字寫入定時/計數(shù)器的過程叫定時器/計數(shù)器初始化，如表1所示。在初始化過程中，要將工作方式控制字寫入方式寄存器，工作狀態(tài)字（或相關(guān)位）寫入控制寄存器，賦定時/計數(shù)初值。表1中斷工作方式列表控制寄存器定時器／計數(shù)器T0和T1有2個控制寄存器TMOD和TCON，它們分別用來設(shè)置各個定時器／計數(shù)器的工作方式，選擇定時或計數(shù)功能，控制啟動運(yùn)行，以及作為運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志等。其中，TCON寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)。定時器/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD不能進(jìn)行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時器工作方式，低半字節(jié)定義為定時器0，高半字節(jié)定義為定時器1。復(fù)位時，TMOD所有位均為0。

2頻率計方案選定2.1頻率計概述數(shù)字頻率計是計算機(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。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、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，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。2.2頻率測量儀的設(shè)計思路與頻率計算頻率測量儀的設(shè)計思路主要是：對信號分頻，測量一個或幾個被測量信號周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的周期個數(shù)，進(jìn)而測量出該信號頻率的大小，其原理如右圖6所示。圖6頻率計測頻原理若被測量信號的周期為，分頻數(shù)m1，分頻后信號的周期為T，則：T=m1Tx。由圖可知：T=NTo由于單片機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率比較穩(wěn)定，而是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號頻率的誤差，通常情況下很??；而系統(tǒng)的量化誤差小于1，所以由式T=NTo可知，頻率測量的誤差主要取決于N值的大小，N值越大，誤差越小，測量的精度越高。2.3方案設(shè)計有兩種方法設(shè)計頻率計。一種是使用單片機(jī)自帶的計數(shù)器對輸入脈沖進(jìn)行計數(shù)，好處是設(shè)計出的頻率計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序編寫簡單，成本低廉，不需要外部計數(shù)器，直接利用所給的單片機(jī)最小系統(tǒng)就可以實現(xiàn)。這種方法的缺陷是受限于單片機(jī)計數(shù)的晶振頻率，輸入的時鐘頻率通常是單片機(jī)晶振頻率的幾分之一甚至是幾十分之一，在本次設(shè)計使用的51單片機(jī)，由于檢測一個由“1”到“0”的跳變需要兩個機(jī)器周期，前一個機(jī)器周期測出“1”，后一個周期測出“0”。故輸入時鐘信號的最高頻率不得超過單片機(jī)晶振頻率的二十四分之一。另一種方法是單片機(jī)外部使用計數(shù)器對脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)值再由單片機(jī)讀取。好處是輸入的時鐘信號頻率可以不受單片機(jī)晶振頻率的限制，可以對相對較高頻率進(jìn)行測量，但缺點(diǎn)是成本比第一種方法高，設(shè)計出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序也比較復(fù)雜。其于成本考慮，采用單片機(jī)自帶的計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，基于此種方法又可設(shè)計如下兩種方案。2.3.1方案一方案一采用定時1s測信號脈沖次數(shù)，用一個定時計數(shù)器做定時中斷，定時1s，另一定時計數(shù)器僅做計數(shù)器使用，初始化完畢后同時開啟兩個定時計數(shù)器，直到產(chǎn)生1s中斷，產(chǎn)生1s中斷后立即關(guān)閉T0和T1（起保護(hù)程序和數(shù)據(jù)的作用）取出計數(shù)器寄存器內(nèi)的值就是1s內(nèi)待測信號的下跳沿次數(shù)即待測信號的頻率。用相關(guān)函數(shù)顯示完畢后再開啟T0和T1這樣即可進(jìn)入下一輪測量。方案一原理示意圖如圖7所示：圖7定時1s測信號脈沖次數(shù)示意圖根據(jù)該實驗原理待測信號的頻率不應(yīng)該大于計數(shù)器的最大值65535，也就是說待測信號應(yīng)小于65535Hz。實驗的誤差應(yīng)當(dāng)是均與的與待測信號的頻率無關(guān)。2.3.2方案二方案二測信號正半周期。對于1：1占空比的方波，僅用一個定時計數(shù)器做計數(shù)器，外部中斷引腳作待測信號輸入口，置計數(shù)器為外部中斷引腳控制（外部中斷引腳為“1”切TRx=1計數(shù)器開始計數(shù)）。單片機(jī)初始化完畢后程序等待半個正半周期（以便準(zhǔn)確打開TRx）打開TRx，這時只要INTx（外部中斷引腳）為高電平計數(shù)器即不斷計數(shù)，低電平則不計數(shù)，待信號從高電平后計數(shù)器終止計數(shù)，關(guān)閉TRx保護(hù)計數(shù)器寄存器的值，該值即為待測信號一個正半周期的單片機(jī)機(jī)器周期數(shù)，即可求出待測信號的周期：待測信號周期T=2*cnt/(12/fsoc)cnt為測得待測信號的一個正半周期機(jī)器周期數(shù)；fsoc為單片機(jī)的晶振。所以待測信號的頻率f=1/T。方案二原理示意圖如圖8所示：圖8測信號正半周期根據(jù)該實驗原理該方法只適用于1：1占空比的方波信號，要測非1：1占空比的方波信號。由于有執(zhí)行f=1/（2*cnt/(12/fsoc)）的浮點(diǎn)運(yùn)算，而數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換時未用LCD浮點(diǎn)顯示，故測得的頻率將會被取整，如1234.893Hz理論顯示為1234Hz，測得結(jié)果會有一定程度的偏小。也就是說測量結(jié)果與信號頻率的奇偶有一定關(guān)系。由于計數(shù)器的寄存器取值在1~65535之間，用該原理時，待測信號的頻率小于單片機(jī)頻率的1/12時，單片機(jī)方可較標(biāo)準(zhǔn)的測得待測信號的正半周期。故用該原理測得信號的最高頻率理論應(yīng)為fsoc/12，如12MHZ的單片機(jī)為1MHz。而最小頻率為f=1/（2*65535/(12/fsoc)），如12MHZ的單片機(jī)為8Hz。2.3.3兩種方案的比較方法一可將計數(shù)器0更改為中斷擴(kuò)展數(shù)據(jù)位數(shù)并延長定時時間，數(shù)據(jù)處理后和測量大于65535Hz的頻率，但由T0中斷不確定性，加大了測量范圍會加大測量誤差。方法二可將硬件待測信號取反接入剩余的外部中斷接口，用于測量待測信號的負(fù)半周期，將正半周期和負(fù)半周期數(shù)相加即為待測信號的周期。這樣即可測量非均衡占空比的方波信號。方法二還可計多次正半周期取平均值，可大大提高精度，但這樣會提高實驗的最低量程。方法一誤差均衡，切易于擴(kuò)大量程，且可測量任意占空比的方波信號，但由于單片機(jī)的限制頻率越高誤差將表現(xiàn)更明顯。方法二在量程內(nèi)誤差比方法一稍小，占用CPU資源較小，但量程比方法一小，切不能測量非均衡占空比的頻率信號，超過量程測量結(jié)果完全錯誤。由此可見方法一較方法二有明顯的優(yōu)勢。但由于兩種方案的電路結(jié)構(gòu)一樣，所以可采用同一電路圖，對兩種方案均進(jìn)行實現(xiàn)。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1頻率計仿真模型數(shù)字方波頻率計的設(shè)計總體可分為兩個模塊。一是信號頻率測量，二是將測得的頻率數(shù)據(jù)顯示在1602液晶顯示模塊上。因此可搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)建構(gòu)建頻率計的仿真模型。原理圖，仿真模型的總原理圖如下：圖9頻率計仿真模型3.2液晶顯示部分程序設(shè)計1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。圖101602液晶顯示模塊連接圖1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如'A’。1602硬件接口及功能接口部分程序：//硬件接口部分**********************************************************sbitLcdRs =P2^0;sbitLcdRw =P2^1;sbitLcdEn =P2^2;sfrDBPort =0x80; //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.數(shù)據(jù)端口//向LCD寫入命令或數(shù)據(jù)************************************************************#defineLCD_COMMAND 0//Command#defineLCD_DATA 1//Data#defineLCD_CLEAR_SCREEN 0x01//清屏#defineLCD_HOMING 0x02//光標(biāo)返回原點(diǎn)//設(shè)置顯示模式************************************************************#defineLCD_SHOW 0x04//顯示開#defineLCD_HIDE 0x00//顯示關(guān) #defineLCD_CURSOR 0x02 //顯示光標(biāo)#defineLCD_NO_CURSOR 0x00//無光標(biāo) #defineLCD_FLASH 0x01//光標(biāo)閃動#defineLCD_NO_FLASH 0x00//光標(biāo)不閃動//設(shè)置輸入模式************************************************************#defineLCD_AC_UP 0x02 //將光標(biāo)返回0x00#defineLCD_AC_DOWN 0x00//default#defineLCD_MOVE 0x01//畫面可平移#defineLCD_NO_MOVE 0x00//default1602初始化流程和原理框圖voidLCD_Initial(){ LcdEn=0; LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);//8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示,5*7點(diǎn)陣 LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR);//開啟顯示,無光標(biāo) LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);//清屏 LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE);//AC遞增,畫面不動} 圖111602初始化流程寫DDRAM地址，寫字符串原理框圖如圖12所示。寫DDRAM地址程序：voidGotoXY(unsignedcharx,bity){ if(y==0) LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); if(y==1) LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40));}寫字符串：voidPrint(unsignedchar*str){ while(*str!='\0') { LCD_Write(LCD_DATA,*str); str++; }結(jié)束結(jié)束開始y=0?x，yYN寫命令（80H+x）寫命令（80H+40H+x）寫DDRAM地址，DDRAM地址與屏幕相對應(yīng)開始*str=0？字符串首地址strYN寫寫數(shù)據(jù)*strstr地址加1結(jié)束寫字符串圖121602寫地址和字符串原理框圖3.3頻率測量部分設(shè)計3.3.1方案一程序設(shè)計用定時計數(shù)器T0做脈沖計數(shù)器（下跳沿有效），開始與暫停由T1控制定時計數(shù)器T1做定時中斷，定時1s，定時開啟置T0開始計數(shù)，定時完畢，置T0為暫停，關(guān)閉T1，讀取計數(shù)數(shù)據(jù)并清空計數(shù)器，將計數(shù)數(shù)據(jù)裝換為有效規(guī)范的字符串顯示后再開啟T0和T1，進(jìn)入下一輪測量。以下是程序的核心部分：（定時1s，取計數(shù)數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換顯示出來）原理框圖如圖13所示。voidtimer1()interrupt3 //定時50ms{ TH1=THCLK; TL1=TLCLK; if(--Cnt==0) //Cnt初值為20 { TR0=0; TR1=0; Cnt=CntNum; tmp=TH0*256+TL0; TH0=TL0=0; Dynamic_LCD_Print(); TR0=1; TR1=1; }}3.3.2方案二程序設(shè)計用一個定時計數(shù)器做計數(shù)器，外部中斷引腳作待測信號輸入口，置計數(shù)器為外部中斷引腳控制（外部中斷引腳為“1”切TRx=1計數(shù)器開始計數(shù)）。單片機(jī)初始化完畢后程序等待半個正半周期（以便準(zhǔn)確打開TRx）打開TRx，這時只要INTx（外部中斷引腳）為高電平計數(shù)器即不斷計數(shù)，低電平則不計數(shù)，待信號從高電平后計數(shù)器終止計數(shù)，關(guān)閉TRx保護(hù)計數(shù)器寄存器的值，該值即為待測信號一個正半周期的單片機(jī)機(jī)器周期數(shù)，即可求出待測信號的周期：待測信號周期T=2*cnt/(12/fsoc)，cnt為測得待測信號的一個正半周期機(jī)器周期數(shù)；fsoc為單片機(jī)的晶振。所以待測信號的頻率f=1/T。以下是程序的核心部分，原理框圖如圖13所示：voidchkfreq()//{ while(FreqIN==0); while(FreqIN==1); TR0=1; while(FreqIN==0); while(FreqIN==1); TR0=0; cnttime=500000/(TH0*256+TL0); TH0=TL0=0; tmp=(int)cnttime; Dynamic_LCD_Print();}產(chǎn)生50ms中，進(jìn)入中斷服務(wù)程序斷服務(wù)程序產(chǎn)生50ms中，進(jìn)入中斷服務(wù)程序斷服務(wù)程序計滿20次即產(chǎn)生完1s？YN關(guān)閉T0，T1保護(hù)數(shù)據(jù)從置中斷次數(shù)結(jié)束取計數(shù)器計數(shù)值，將其轉(zhuǎn)換為int型清計數(shù)器值調(diào)用函數(shù)，將數(shù)據(jù)裝換有效字符串，并將其顯示出來在屏幕上顯示出來開T0,T1進(jìn)入下一輪測量方法一流程圖開始等待一個負(fù)半周期直到遇到高電平，以便于精確測量等待到遇到低電平開啟TR0等待到遇到高電平等待到遇到低電平關(guān)閉TR0取計數(shù)器計數(shù)值，將其運(yùn)算轉(zhuǎn)行為信號頻率的int類型清計數(shù)器值調(diào)用函數(shù)，將數(shù)據(jù)裝換有效字符串，并將其顯示出來在屏幕上顯示出來結(jié)束方法二流程圖圖13頻率測量部分設(shè)計流程圖3.4頻率計仿真結(jié)果通過程序調(diào)試，用Protues兩種方法均可測得小于6Mhz的頻率，以下是用方法一測量1000Hz頻率的仿真圖：圖14頻率計仿真圖表2方法一頻率測量對比表表3方法二頻率測量對比表由對比結(jié)果可以看出，對于方法一：A．待測信號的頻率小于65535Hz。B．實驗的誤差2000Hz時為0.05%；10000Hz時為0.07%；50000~60000Hz時為0.073%。對于方法二：C．在頻率8-10000Hz時測得的值相當(dāng)精確，頻率為奇數(shù)時有1-2的誤差。D．頻率8-10000Hz范圍之外測得值誤差較大。3.5PCB設(shè)計打開Protel軟件，在File>New中新建一個名為數(shù)據(jù)庫文件，并將其設(shè)置合適的保存位置；雙擊Documents文件夾，再次選擇File>New菜單，打開NewDocument對話框。雙擊其中的SchematicDocument圖標(biāo)，新建一個分別為Sheet1.Sch的原理圖文件。雙擊原理圖子文檔，啟動原理圖編輯器。選擇Design>Options菜單，打開DocumentOptions對話框。選擇圖紙的規(guī)格，然后單擊OK；然后就可以按照原理圖繪制了。原理圖繪制完后，加上元件的封閉，電氣規(guī)則檢查，沒有錯誤，更新PCB，自動布線，得到如圖15所示的PCB圖。圖15頻率計PCB設(shè)計圖4焊接及系統(tǒng)的測試依照原理圖焊接電路頻率計系統(tǒng)電路，串口下載電路如圖16，圖17所示。圖16頻率計系統(tǒng)