基于單片機(jī)的脈沖頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、班級(jí)學(xué)號(hào)蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名導(dǎo)師姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文基于單片機(jī)的脈沖頻率計(jì)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是本人在指導(dǎo)老師下獨(dú)立研究、寫作的結(jié)果，論文中引 用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說(shuō) 明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)本文的寫作、修訂提出過(guò)并為我在 論文中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝詞中加以說(shuō)明并深致 謝意 。 矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者： （簽字） 時(shí)間：2013年 月 日指導(dǎo)老師已閱： （簽字） 時(shí)間：2013年 月曰蘇州大學(xué)電子信

2、息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名 王如順 學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 馬強(qiáng) 職稱學(xué)院 電子信息工程學(xué)院專業(yè) 電子信息工程題目名稱 基于單片機(jī)的脈沖頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)任務(wù)與要求：任務(wù)：1. 掌握電子元器件的特性及其工作環(huán)境，學(xué)會(huì)查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)。2. 學(xué)會(huì)應(yīng)用 keil、Proteus、Protel 等軟件。3. 能夠完成基本的硬件設(shè)計(jì)。4. 學(xué)會(huì)調(diào)試系統(tǒng)軟件、硬件，具備基本的故障排除能力。要求：設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)控制的脈沖頻率計(jì)，要求該頻率計(jì)能夠測(cè)得方波、三角波等多種波形的頻率。要求該頻率計(jì)測(cè)量數(shù)值穩(wěn)定，精度較高且安全經(jīng)濟(jì)。要較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。開(kāi)始日期2013年 月 日完成日期

3、2013年 月 日院長(zhǎng)（簽字） 2013年 月 日蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)戈y學(xué)生姓名王如順學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師王如順職稱學(xué)院電子信息學(xué)院專業(yè)電子信息工程題目名稱基于單片機(jī)的脈沖頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度起止時(shí)間工作內(nèi)容2013.9.10-2013.10.10查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)有關(guān)電子元器件知識(shí)2013.10.11-2013.10.15確立方案，檢索相關(guān)技術(shù)資料，熟悉相關(guān)仿真軟件，設(shè)計(jì)整體電路圖原理和仿真PCB板,完成開(kāi)題報(bào)告2013.10.16-2013.10.24軟件仿真設(shè)計(jì)，開(kāi)始撰寫論文2013.10.25-2012.10.30進(jìn)行系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試2013

4、.11.012012.11.24整理資料，撰寫畢業(yè)論文、論文答辯二、主要參考書目（資料）1 江曉安，董秀峰，楊頌華。數(shù)字電子技術(shù)（第三版）西安電子科技大學(xué) 出版社 .2002.2 譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)（第三版）清華大學(xué)出版社.2004.3 鄒大挺，頻率計(jì)的設(shè)計(jì) J 。電子產(chǎn)品世界出版社 .2006. 第193期4-7.4 王永生，電子測(cè)量學(xué) M. 西北工業(yè)大學(xué)出版社 .2003.5 李華，單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) M. 航空航天大學(xué)出版社 .2006.6 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 .2007.7 赫建國(guó)等，單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用 M. 清華大學(xué)出版社 .2005.8

5、 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） M. 高等教育出版社 .1998.9 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 .2006.10 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） M. 高等教育出版社 .1998.11 徐波， Keil 的使用技巧 J. 電子產(chǎn)品世界出版社 .2006. 第 224期.12 吳清平，單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例教程 M. 海軍出版社 .2008.三、主要儀器設(shè)備及材料硬件：STC889C51、PCB板、LCD1602液晶顯示器等。軟件： word 2003、 Altium Designer 、 Keil 等。四、教師的指導(dǎo)安排情況 （場(chǎng)地安排、指導(dǎo)方式等）1. 每個(gè)月

6、集中匯報(bào)、指導(dǎo)一次。2. 采取面談方式（教師休息室，教研室等） ，電話、電郵隨時(shí)聯(lián)系指導(dǎo)。五、對(duì)計(jì)劃的說(shuō)明要求嚴(yán)格按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成各階段的任務(wù)，每周至少與指導(dǎo)老師見(jiàn)面一次 時(shí)間、場(chǎng)地如變動(dòng)另行約定。目錄iii摘要隨著無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展與普及，“頻率”已經(jīng)成為廣大群眾所熟悉的物理量。許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都與頻率有著十分密切的關(guān)系。因此，頻率的 測(cè)量就顯得更為重要。單片機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)包括測(cè)頻在內(nèi)的各種測(cè)量技術(shù)帶來(lái)了許 多重大的飛躍，小體積、價(jià)廉、功能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)也在電子領(lǐng)域發(fā)揮非常重要的作用， 極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。本設(shè)計(jì)介紹了以STC89C52單片機(jī)為核心，以C語(yǔ)言進(jìn)行軟

7、件支持的頻率測(cè)量技術(shù)，給出了通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的 外部中斷和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并采用測(cè)頻法來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻率測(cè)量以及通過(guò)LED顯示屏對(duì)所測(cè)頻率顯示的設(shè)計(jì)方法。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。關(guān)鍵詞：頻率 測(cè)量單片機(jī)C語(yǔ)言LED顯示屏第一早緒論4釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1.1研究背景及意義.41.2頻率計(jì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀.4第一早系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).62.1頻率測(cè)量方法62.2頻率計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容.72.3測(cè)頻原理72.4設(shè)計(jì)方案8第二早硬件電路設(shè)計(jì).103.1硬件整體設(shè)計(jì)103.2頻率產(chǎn)生模塊113.2.1 NE555簡(jiǎn)介及其主要特點(diǎn)11彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。3.2.2 NE555芯片引腳圖及引腳功能介紹11謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔

8、。3.2.3 電路分析133.3放大整形模塊143.3.1放大整形模塊的意義143.3.2放大整形模塊原理 143.4電源模塊153.4.1充電寶的定義及優(yōu)點(diǎn) 153.5單片機(jī)模塊163.5.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介16廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。3.5.2 STC89C52單片機(jī)的特性17煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。3.5.3 STC89C52單片機(jī)引腳圖及引腳功能介紹.17鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).234.1軟件模塊設(shè)計(jì)234.2中斷服務(wù)子程序.244.3顯示子程序254.4應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介264.4.1 Keil的簡(jiǎn)介及其優(yōu)點(diǎn)26442 Keil的使用 26443 Aultium

9、designer的簡(jiǎn)介及其優(yōu)點(diǎn) 28籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。第五章系統(tǒng)調(diào)試315.1 硬件調(diào)試31目錄v5.1.1 頻率產(chǎn)生模塊調(diào)試 315.1.2 電源模塊調(diào)試 315.2 軟件調(diào)試315.2.1 Aultium desig ner軟件調(diào)試 31預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。5.2.2 功能調(diào)試 315.3 系統(tǒng)調(diào)試325.3.1 系統(tǒng)軟件調(diào)試 325.3.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試 325.4 誤差分析32總結(jié)33致謝 錯(cuò)誤！未定義書簽。34參考文獻(xiàn)附錄36第一章緒論4第一章緒論1.1研究背景及意義頻率，是單位時(shí)間內(nèi)完成振動(dòng)的次數(shù)，是描述振動(dòng)物體往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁程度的 量。在電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，頻率是一個(gè)最基本的參數(shù)

10、。它不僅是各種強(qiáng)弱電信號(hào)的 物質(zhì)本質(zhì)參數(shù)之一，還因?yàn)轭l率信號(hào)的抗干擾性強(qiáng)、已與傳輸、可以獲得較高的 測(cè)量精度等特點(diǎn)使各種非電信號(hào)，諸如速度、力、圖像、音訊等物理量都可以轉(zhuǎn) 換為電頻率信號(hào)。因此工程中很多測(cè)量，如用振弦式方法進(jìn)行力的測(cè)量、 時(shí)間測(cè) 量、速度測(cè)量速度控制等都涉及到頻率測(cè)量。因此，研究頻率計(jì)具有一定的實(shí)用 價(jià)值。頻率計(jì)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)量正弦波信號(hào)、方波信號(hào)、尖脈沖信號(hào)以及其它各種單位時(shí)間內(nèi)變化的 物理量。在測(cè)控系統(tǒng)中，測(cè)頻方法的研究越來(lái)越受到大家的重視，多種非頻率量 的傳感信號(hào)都要轉(zhuǎn)化為頻率量來(lái)進(jìn)行測(cè)量，而頻率計(jì)作為測(cè)量頻率的儀器被廣

11、泛 應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)室、國(guó)防等領(lǐng)域滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。1.2頻率計(jì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在國(guó)際上頻率計(jì)的分類很多。按功能分類，電子計(jì)數(shù)器有通用和專用之分。通用型計(jì)數(shù)器是一種具有多種 測(cè)量功能、多種用途的萬(wàn)能計(jì)數(shù)器，它可測(cè)量頻率、周期、多周期平均值、時(shí)間 間隔、累加計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等。專用計(jì)數(shù)器指專門用來(lái)測(cè)量某種單一功能的計(jì)數(shù)器。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。按頻段分類有低速頻率計(jì)數(shù)器、中速頻率計(jì)數(shù)器、高速頻率計(jì)數(shù)器和微波頻 率計(jì)數(shù)器之分。其中低速頻率計(jì)數(shù)器最高計(jì)數(shù)頻率小于10MHZ ;中速頻率計(jì)數(shù)器最高頻率計(jì)數(shù)頻率為 10到100MHZ ;高速頻率計(jì)數(shù)器最高計(jì)數(shù)頻率大于 100MHZ ;微波頻率計(jì)數(shù)器的測(cè)頻范圍

12、為 1到80GHZ或更高。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的 功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度?，F(xiàn)如今，頻率計(jì)已經(jīng)不僅僅是測(cè)量信號(hào)頻率 的裝置了，還可以測(cè)量方波的脈寬。在人們的生產(chǎn)生活中數(shù)字頻率計(jì)也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，比如有數(shù)字頻率計(jì)來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn) 行中的異常情況，以便給人們爭(zhēng)取時(shí)間處理。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。除此之外，它還可以應(yīng)用于工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器中， 示波器在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)測(cè)量精度較低， 誤差較大。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測(cè)量頻率 并顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜，但測(cè)量速度較慢，無(wú)法實(shí)時(shí)快速地跟蹤捕捉到被

13、測(cè)信號(hào) 的頻率變化。正是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確地捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此頻率計(jì)擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。目前，市場(chǎng)上的頻率計(jì)廠家可分為三類：中國(guó)大陸廠家、中國(guó)臺(tái)灣廠家、歐 美廠家。其中，歐美頻率計(jì)廠家所占有的市場(chǎng)份額最大。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。歐美頻率計(jì)廠家主要有：Pe ndulum In strume nts和 Agile nt科技?，F(xiàn)如今，對(duì)于頻率計(jì)的設(shè)計(jì)目前也有專用芯片可以實(shí)現(xiàn)，如利用MAXIM公司的ICM7240來(lái)設(shè)計(jì)頻率計(jì)，但由于這種芯片的計(jì)數(shù)頻率比較低，遠(yuǎn)不能達(dá)到 在一些場(chǎng)合而要測(cè)量很高的頻率要求，而且測(cè)量精度也受到芯片本身的限制，因此提出用AT89C52

14、單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)來(lái)解決這些問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)高精度，寬范 圍測(cè)量的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。7第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)117第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1頻率測(cè)量方法頻率測(cè)量是電子測(cè)量領(lǐng)域的最基本測(cè)量，通常頻率測(cè)量有兩種方法：1. 計(jì)數(shù)法（直接測(cè)量法）。這是指在一定的時(shí)間間隔T內(nèi)，對(duì)輸入的周期信號(hào) 脈沖計(jì)數(shù)為:N，則信號(hào)的頻率就等于時(shí)間間隔T/脈沖計(jì)數(shù)N。測(cè)量存在相對(duì)誤差。 這種方法適合于高頻測(cè)量，信號(hào)的頻率越高，則相對(duì)誤差越小。如圖 2.1所示 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。TO計(jì)數(shù)1STOQTl同時(shí)啟動(dòng)頻率亡己的脈沖個(gè)駭?shù)綍r(shí)* 讀取T的 計(jì)數(shù)值圖2.1計(jì)數(shù)法測(cè)頻率原理：TO負(fù)責(zé)對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，T1負(fù)

15、責(zé)1S的定時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)T1和T1, 當(dāng)1S到時(shí)，即可得到被測(cè)信號(hào)的頻率。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。2. 測(cè)周法（間接測(cè)量法）。這種方法是計(jì)量在被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)頻率為 Fo 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù)N來(lái)間接測(cè)量頻率。被測(cè)信號(hào)的周期越長(zhǎng)（頻率越低），則測(cè) 得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù)N越大，則相對(duì)誤差越小。周期法測(cè)頻率如圖 2.2所示。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。施-八八戡測(cè)H言號(hào)Ii.r定時(shí)血I同期2個(gè)數(shù)壯。“:|F=l/T期 T啟幼丁丄結(jié)束圖2.2周期法測(cè)頻率3. 組合測(cè)頻法在低頻時(shí)采用直接測(cè)量周期法測(cè)信號(hào)周期， 然后換算成頻率。 高頻時(shí)采用直接測(cè)頻法，這種方法在一定程度上彌補(bǔ)了上述兩種方法的不足，但 是難以確

16、定最佳分測(cè)點(diǎn)，且電路設(shè)計(jì)較復(fù)雜。因此要采用合理的組合方案 鍬籟饗逕 瑣筆襖鷗婭薔。在我所設(shè)計(jì)的的方案中，選擇了 STC89C52單片機(jī)為核心組件，該單片機(jī)晶 振為12M。工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通 8051的080MHz，實(shí)際 工作 頻率可達(dá)48MHz。在我的硬件設(shè)計(jì)中，我選擇測(cè)量的是硬件本身自帶器件 NE555振蕩頻率。影響NE555振蕩頻率的因素是電阻 Ra、Rb和電容C參數(shù)穩(wěn) 定了。其中電阻值的穩(wěn)定性和電容值的穩(wěn)定性易受外界溫度影響，所以說(shuō)外界溫度是影響振蕩頻率的最主要因素。只有在怛定溫度下，NE555振蕩器才能輸出比 較穩(wěn)定的振蕩頻率。在恒定的振蕩頻率下，選擇第一種測(cè)頻方法

17、，直接測(cè)量法更 力口直接有效。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。2.2頻率計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容利用電源、單片機(jī)、分頻電路及數(shù)碼管或LCD1602顯示等模塊 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)能夠粗略測(cè)量出被測(cè)信號(hào)的頻率。輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。參數(shù)要求如下：1. 測(cè)量范圍1Hz5KHz。.2. 用LCD1602顯示測(cè)量值。3. 可以測(cè)量方波、三角波及正弦波等多種波形。2.3 測(cè)頻原理所謂頻率，指的是單位時(shí)間內(nèi)完成振動(dòng)的次數(shù)。 測(cè)頻的原理，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)，在我的硬件設(shè)計(jì)及中，引文選用的是 NE555產(chǎn)生 的并送入主門的輸入端。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

18、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。若在一定的時(shí)間間隔T內(nèi)累計(jì)周期性的重復(fù)變化次數(shù) N則頻率即為重復(fù)變化次數(shù) N與時(shí)間間隔T,但是，這種方法是有誤差的。誤差 原理如圖2.3所示。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。gJfeOrHW） 汨州個(gè)射多余（比如細(xì)了加個(gè)財(cái)）在圖2.3中，假 設(shè)時(shí)2基信率的為量及誤差產(chǎn)生原用此法測(cè)得的待測(cè)信號(hào)為 1KHzX5=5KHz。但從圖中可以看出待測(cè)信號(hào)應(yīng)該在5.5KHz左右，誤差約有0.5/5.5 9.,1這個(gè)誤差是比較大的。實(shí)際上，測(cè)量的脈沖個(gè)數(shù)的誤差會(huì)在士 1之 間。假設(shè)所測(cè)得的脈沖

19、個(gè)數(shù)為N,所測(cè)頻率的存在誤差，減小誤差的方法就是增 大N。本頻率計(jì)要求測(cè)頻誤差在1%。以下，則N應(yīng)大于1000,通過(guò)計(jì)算，對(duì),1KHz 以下的信號(hào)用測(cè)頻法，反應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)于或等10S。由此可以得出一個(gè)初步結(jié)論，測(cè)頻法適合測(cè)高頻信號(hào)。頻率計(jì)數(shù)器嚴(yán)格地按照計(jì)數(shù) N與時(shí)間間隔T之比進(jìn)行測(cè) 頻由于數(shù)字測(cè)量的離散性，被測(cè)頻率在計(jì)數(shù)器中所記進(jìn)的脈沖數(shù)可有正一個(gè)或負(fù) 一個(gè)脈沖的土 1量化誤差，應(yīng)當(dāng)指出：測(cè)量頻率時(shí)所產(chǎn)生的誤差是由 N和T倆個(gè) 參數(shù)所決定的，一方面是單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)越多時(shí)，精度越高；另一方T越穩(wěn)定時(shí),精度越高。為了增加單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)。一方面可在輸入端 將被測(cè)信號(hào)倍頻；另一方面，可

20、增加 T來(lái)滿足，為了增加T的穩(wěn)定度，只需提 高晶體振蕩器的穩(wěn)定度和分頻電路的可靠性就能達(dá)到。上述表明：在頻率測(cè)量時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越高，測(cè)量精度越高。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。2.4 設(shè)計(jì)方案在我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件中，硬件主題部分主要分為頻率產(chǎn)生模塊、放大整形模塊、電源模塊、單片機(jī)模塊和顯示模塊共五大模塊，其總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.4所示。凍鈹鋨勞臘錯(cuò)癇婦脛糴。電容值的穩(wěn)定性易受外界溫度影響，系統(tǒng)所體說(shuō)框圖溫度是影響振蕩頻率的最主要因 素。在怛定溫度下，NE555振蕩器輸出比較穩(wěn)定的振蕩頻率。 在恒定的振蕩頻率 下，對(duì)我們測(cè)量頻率的精確性有很大的提高，而200K電位器的作用則是：通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)調(diào)節(jié)NE

21、5555時(shí)基電路輸出的脈沖寬度，從而測(cè)得不同的頻率值。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。整個(gè)頻率計(jì)設(shè)計(jì)中 頻率產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的頻率值送入單片機(jī) 然后再被送 入顯示模塊，通過(guò)顯示模塊顯示的頻率值與產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的頻率值比較， 檢測(cè)單 片機(jī)的C程序功能的正確性。測(cè)得 NE555時(shí)基電路輸出頻率值。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng) 庫(kù)。2. 放大整形模塊：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)轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行計(jì)數(shù)的脈沖波。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。3. 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)、頻率產(chǎn)生模塊以及顯示

22、模塊提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源，考慮到環(huán) 保因素、安全性以及展示方便性，我在此次硬件設(shè)計(jì)中加了 USB接口，在有數(shù)據(jù) 線的情況下，可以通過(guò)外接電源為此頻率計(jì)充電，大大提高了產(chǎn)品的可攜帶性、 安全性以及環(huán)保性。 閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。4. 單片機(jī)模塊：以STC89C52單片機(jī)為控制核心，來(lái)完成待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)、譯碼和顯示以及對(duì)分頻比的控制。利用其內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信周期/頻率的測(cè)量。單片機(jī)STC89C52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。氬嚕躑竄貿(mào) 第三章硬件電路設(shè)計(jì)13懇彈濾頷澩。5. 顯示模塊

23、：顯示電路采用 LCD1602動(dòng)態(tài)顯示，其內(nèi)容為162即可以顯示 兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊，顯示字符和數(shù)字。它由若干個(gè) 5X7或者5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符， 每位之間有一個(gè)點(diǎn)距 的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，但也正因?yàn)槿绱耍?它不能很好地顯示圖形。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。第三章硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件整體設(shè)計(jì)在我此次的設(shè)計(jì)中，硬件設(shè)計(jì)共分為：頻率產(chǎn)生模塊、放大整形模塊、電源模塊單片機(jī)模塊和顯示模塊共五個(gè)模塊。系統(tǒng)整體電路如圖3.1所示。 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長(zhǎng)涼。Wi. :T,I:匚hi imtaaaF詰冷裁抄二：-；?ITr-iivi

24、 pa科 fl411圖3.1系統(tǒng)總體電路圖3.2 頻率產(chǎn)生模塊本頻率計(jì)中頻率產(chǎn)生模塊采用 NE555 8路時(shí)基電路作為頻率發(fā)生器，同時(shí)輔 以200K電位器來(lái)改變脈沖寬度以獲得不同的頻率。主要用于檢測(cè)單片機(jī)的C程序是否能正確測(cè)出對(duì)應(yīng)的頻率。其主要應(yīng)用的電路是NE555集成電路的改變。NE555集成電路有雙極型和 CMOS型兩種。CMOS型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電 壓低、輸入阻抗高、但輸出功率較小，輸出驅(qū)動(dòng)電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點(diǎn) 輸出功率大。雙驅(qū)動(dòng)電流達(dá)200毫安，其他指標(biāo)不如COMS型。555的應(yīng)用電路 很多，只要改變NE555集成電路的外部附加電路，就可以構(gòu)成幾百種應(yīng)用電路。 大體可分為N

25、E555單穩(wěn)、NE555雙穩(wěn)及NE555無(wú)穩(wěn)，即振蕩器三類。本次設(shè)計(jì) 的頻率計(jì)采用的是NE555無(wú)穩(wěn)振蕩器電路。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。3.2.1 NE555簡(jiǎn)介及其主要特點(diǎn)NE555為8腳時(shí)基集成電路，大約在 1971年由Signetics Corporation發(fā)布， 在當(dāng)時(shí)是唯一非常快速且商業(yè)化的 Timer IC，在往后的30年中非常普遍被使用， 且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來(lái)基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA 的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的 NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡 管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前都可直 接的代

26、用。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。NE555主要特點(diǎn)如下：1. 只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍 極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。2. 它的操作電源范圍極大，可與 TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)。3. 其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。4它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。3.2.2 NE555芯片引腳圖及引腳功能介紹NE555引腳功能介紹：第三章硬件電路設(shè)計(jì)15Pin 1 （接地）：地線（或共同接地），通常被連接到電路共同接地。CND放電F.FQ控制

27、電壓放電管閾值比較器Pin 2 （觸發(fā)點(diǎn)）：這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使2/3Vcc，下緣須低于1/3Vcc。OutPw圖3.2 NE555內(nèi)部功能框圖其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于Pin 3 （輸出）：輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制,下比較器2腳的控制。當(dāng)觸發(fā)器接受上比較器 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏輸出1從R腳輸入的高電平時(shí)，觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3腳輸出低電平，2腳和6腳是互補(bǔ)的，2腳只對(duì)低電平起作用，高電平對(duì)它不起作用即電壓 小于1Ucc/3，此時(shí)，3腳輸出高電平。6腳為*值 端只對(duì)高電平起作用，低電平對(duì)它不起作用，即 輸入電壓大于2Ucc/3，稱高觸發(fā)端。3腳輸出低電平,但有一個(gè)先決條

28、件，即2 腳電位必須大于1Ucc/3時(shí)才有效。3腳在高電位接近電源電壓 Ucc，輸出電流最 大可達(dá)200mA。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。Pin 4 （重置）：當(dāng)4腳電位小于0.4時(shí)，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳 輸出低電平。Pin 5 （控制）：這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下，這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。Pin 6 （重置鎖定）：Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3Vcc電壓以下移至2/3 Vcc以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。Pin 7（放電）:與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸

29、出電流，所以3 腳稱為實(shí)高或低，7腳稱為虛高。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。Pin 8 （V +）:這是NE555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。NE555芯片管腳介紹：NE555集成電路是8腳封裝，雙列直插型。 如圖3.3所示。其中6腳稱*值端（TH），是上比 較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端（TR）,是下比較器12VCCIBCl圖3.3 NE555芯片管腳圖介紹的輸入；3腳是輸出端（Vo）,它有0和1兩種狀態(tài)， 由輸入端所加的電平?jīng)Q定。4腳是復(fù)位端（MR）， 加上低電平時(shí)可是輸出為低電平；5腳控制電壓 端（Vc）,可用它改變上

30、下觸發(fā)電平值；7腳是放 電端（DIS），它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端 的狀態(tài)決定，8腳是電源端，1是接地端。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。323電路分析本頻率計(jì)中的方波發(fā)生器電路為 NE555振蕩器電路（無(wú)穩(wěn)電路）。由NE555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖3.4所示,其工作波形如圖3.5所示。接通電源后 電源Vdd通過(guò)R1和R2對(duì)電容C充電當(dāng)UcWdd/3時(shí)，振蕩器輸出Vo=1,放電 管截止。當(dāng)Uc充電到2V5d /3后，振蕩器輸出Vo翻轉(zhuǎn)成0,此時(shí)放電管導(dǎo)通， 使放電端（DIS）接地，電容C通過(guò)R2對(duì)地放電，使Uc下降。當(dāng)Uc下降到wVdd/3 后,振蕩器輸出Vo又翻轉(zhuǎn)成

31、1,此時(shí)放電管又截止，使放電端（DIS）不接地。電源 Vdd通過(guò)R1和R2又對(duì)電容C充電，又使Uc從Vdd / 3上升到2Vdd/3,觸發(fā)器 又發(fā)生翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，從而在輸出端 Vo得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形 塤礙 籟饈決穩(wěn)賽釙冊(cè)庫(kù)。脈沖寬度TL0.7R2C，由電容C放電時(shí)間決定，TH=0.7(R1+R2)C式（3-21），裊樣祕(mì)廬廂顫諺鍘羋藺。電容C充電時(shí)間決定脈沖周期：TTH+TL式(3-32)倉(cāng)嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。圖3.4原理圖第三章硬件電路設(shè)計(jì)22圖3.5波形圖3.3放大整形模塊3.3.1放大整形模塊的意義因?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)量頻率的信號(hào) 是多種

32、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)轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行計(jì)數(shù)的脈沖波。在我此次的設(shè)計(jì)中，放大整形模塊的作用就是將NE555輸出的待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化成可以計(jì)數(shù)的矩形波。綻萬(wàn)璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。3.3.2 放大整形模塊原理放大整形系統(tǒng)包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。它將正弦輸入信號(hào)Vx整形成同頻率方波Vo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。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射極跟隨器起阻抗變換作用， 使輸 入阻抗提高。同相輸入的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為（R1+R2） /R1，改變R1的大 小可以改變放大倍數(shù)，系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成， 整形后

33、的方波送到 閘門以便計(jì)算。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。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)整形電路在測(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。 在輸入信號(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，貝碉節(jié)輸入放大的增益時(shí)被測(cè)信號(hào)得以放大?，嶀暈R曖惲錕縞馭篩涼。根據(jù)上述分析，放大電路放大整形電路采用高頻晶體管3DG100與74LS00等組成。其中3DG100為NPN

34、型高頻小功率三極管，組成放大器將輸入頻率為 fx的周期信號(hào)如正弦波、三角波及方波等波進(jìn)行放大。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)放大器的輸出波形信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。具體放 大整形模塊圖3.6所示。鎦詩(shī)涇艷損樓紲鯗餳類。圖3.6整形電路3.4 電源模塊電源模塊，顧名思義，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)、頻率產(chǎn)生模塊以及顯示模塊提供電源電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源，考慮到環(huán)保因素、安全性以及展示方便性，我在此次硬件設(shè)計(jì)中加了 USB接口， 在有數(shù)據(jù)線的情況下，可以通過(guò)外接電源為此頻率計(jì)充電， 大大提高了產(chǎn)品的可 攜帶性、安全性以及環(huán)保性。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。3

35、.4.1 充電寶的定義及優(yōu)點(diǎn)充電寶是指可以直接給移動(dòng)設(shè)備充電且自身具有儲(chǔ)電單元的裝置。 充電寶自 身的充電插頭直接通過(guò)交流電源可以對(duì)移動(dòng)設(shè)備充電且自身具有存電裝置， 相當(dāng) 于一個(gè)充電器和備用電池的混合體，相比備用電源而言可以簡(jiǎn)化一個(gè)充電插頭的裝置，而相比于充電器它又自身具有存電裝置， 可以在沒(méi)有直電源或外出時(shí)給數(shù) 碼產(chǎn)品提供備用電源。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。充電寶其定義就是方便易攜帶的大容量隨身電源。它是一個(gè)集儲(chǔ)電，升壓， 充電管理充電寶的優(yōu)點(diǎn)：1普適性：充電寶能夠滿足多種數(shù)碼產(chǎn)品對(duì)電能的需求，不僅僅是數(shù)碼產(chǎn)品, 還有很多其他便攜式設(shè)備，充電寶都可以兼容。峴揚(yáng)爛滾澗輻灄興渙藺。2功能強(qiáng)大：充電寶

36、能夠保證相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的持續(xù)供電能力3. 便攜性：目前的充電寶產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)之一就是輕便型，就是保證產(chǎn)品足夠輕薄的情況下能夠具備較強(qiáng)的供電能力。詩(shī)叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。在我的畢設(shè)設(shè)計(jì)中，我給畢設(shè)選用的外接電源是科比電麝鼻燈圖3.7充電寶結(jié)構(gòu)“惠世通”牌充電寶。其優(yōu)點(diǎn)是本應(yīng)急電源可適用于各 品牌系列智能手機(jī)及數(shù)碼產(chǎn)品充電。全新結(jié)構(gòu)、精致 設(shè)計(jì)、內(nèi)置智能充電及全面的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)壓保護(hù) 電路，使用方便安全。如圖3.7所示其技術(shù)規(guī)格如下：輸入：DC5V-500mA輸出：DC5V-600mA Max容量：4800mWh執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB4943-2001外觀尺寸：長(zhǎng)96 (mm)、寬60 (mm)、厚14 (m

37、m)3.5 單片機(jī)模塊在我此次的硬件設(shè)計(jì)中，選用的是 STC89C52單片機(jī) 3.5.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介8位單片機(jī)是MSC-51系列產(chǎn)品升級(jí)版，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)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。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51 F02等高性能單片機(jī)。 則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具 有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯

38、片上，擁有靈巧的8位CPU和在系 統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有 效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash, 512字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89X52可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支 持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被 凍結(jié)，單片

39、機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35MHz，6T/12T可選。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。3.5.2 STC89C52單片機(jī)的特性STC89C52單片機(jī)內(nèi)部主要特性如下：1.8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間。2.512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。3. 內(nèi)帶2K字節(jié)EEPRO存儲(chǔ)空間。4. 可直接使用串口下載。5. AT89S52 單片機(jī)。6.8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間。7.256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。8.沒(méi)有內(nèi)帶EEPROM存儲(chǔ)空間。3.5.3 STC89C52單片機(jī)引腳圖及引腳功能介紹STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具 有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字

40、節(jié)RAM， 32位I/O 口線，看門狗定 時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)(兼谷傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)), 全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選 擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、 中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一 切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。STC89C52單片機(jī)引腳功能介紹匸.3.4iMSOPl C C (5CKP1,7C RSTC 戶冥D) P3QC

41、 CO PX1 E ;CiTC PH 匸 tl*fn)PX3 r(TD P3C(TiPX5C F3.6C r 7匸XTAL2C XT心C Gt*or T2 P1.0E T2EM .P1 * CZ)Z)PSEN P： 7 (Alt： P2 C (A 1 i Pie CA13) P2 斗(AiN) P2 3 (All) F22 (AT6 P2 1 (A0) P3 0 LA8匸匸匸gpcFOropoFOpcFCVCC :電源電壓。GND:接地。P0 口： P0 口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O。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)，弓I腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程

42、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。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)， 輸出指令節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。稟虛嬪賑維嚌妝擴(kuò)踴糶。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 P1.0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(P1.0/T2)和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX)，P

43、1 口功能具體如表I所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低8位地址字節(jié)。陽(yáng)簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟表3.1 P1 口第二種功能說(shuō)明表引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）， 時(shí)鐘輸出P1.5MOSI在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK在系統(tǒng)編程用）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

44、的原因， 將輸出電流。在訪問(wèn)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（例如 執(zhí)行MOVXDPTR ）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（如MOVXRI ）訪問(wèn)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)。P2 口第二功能說(shuō)明如表3.2所示。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。表3.2 P2 口第二功能說(shuō)明表引腳號(hào)第二功能P3.0RXD串行輸入）P3.1TXD （串行輸出）P3.2INT0 （外部中斷0）P3.3INT1 （外部中斷1）P3.4T0 （定時(shí)器0外部輸入

45、）P3.5T1 （定時(shí)器1外部輸入）P3.7WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.8RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）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，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電阻的原因， 將輸出電流。P3 口亦作為AT89C51特殊功能（第二功能）使用，P3 口功能如表 所示。在flash編程和校驗(yàn)P3 口也接收一些控制信號(hào)。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團(tuán)藺。RST:復(fù)位位輸入。當(dāng)晶振工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平 將是單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)

46、時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR （地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn) 狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 懨俠劑鈍觸樂(lè)鷴燼觶騮。ALE/PROG :當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE （地址鎖存允許） 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間， 該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR） 區(qū)中的8EH單元的DO位置位

47、，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部 程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。謾飽兗爭(zhēng)詣繚鮐癩別濾。PSEN:程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN有 效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN信 號(hào)。咼鉉們歟謙鴣餃競(jìng)蕩賺。EA/VPP :外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為OOOOH-FFFFH） , EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，

48、復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc 端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程 允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓Vpp。瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴(yán)減。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。XTAL2 :振蕩器反相放大器的輸出端。3.5.4 單片機(jī)引腳分配根據(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3.3所示:表3.3單片機(jī)端口分配表模塊端口功能顯示模塊P0.0-P0.4、P2.0-p2.7數(shù)碼管頻率顯示P1.4-P1.6LED單位顯示3.6 顯示模塊在我此次畢設(shè)硬件的顯示器選擇中，

49、我選擇了LCD1602工業(yè)字符型液晶顯示器，它能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作 為顯示輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。1. 顯示質(zhì)量高。由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。 因此，液晶顯示器畫質(zhì)咼且不會(huì)閃爍。納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。2. 數(shù)字式接口。液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可 靠，操作更加方便。3. 體積小、重量輕。液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊

50、糾廟。功耗低。相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC 上,因而耗電量比其他顯示器要少得多。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。3.6.2 LCD1602液晶顯示器簡(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào) 等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣 字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔， 起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。LCD1602液晶顯示器操作控制：LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不 同的

51、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(hào)、 和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B (41H),顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)， 我們就能看到字母“ A ”。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。因?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼，試驗(yàn)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 。趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。2523第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件模塊設(shè)計(jì)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，信號(hào)頻率測(cè)量 模塊，自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換和顯示模塊等模塊組成。系統(tǒng)軟件流程如圖 4.1所

52、示。夾覡閭 輇駁檔驀遷錟減。頻率計(jì)開(kāi)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。 視絀 鏝鴯鱭鐘腦鈞欖栃。圖4.1系統(tǒng)軟件流程總圖工作流程：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)#第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)27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）開(kāi)始測(cè)量，計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí)TR清0,停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)寄存器中 的數(shù)值經(jīng)過(guò)數(shù)制轉(zhuǎn)換程序從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。得到滿足測(cè)量數(shù)據(jù)有效

53、位數(shù)的要求。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)，直到信號(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)位為65535,在我此次的畢設(shè)中，待測(cè)信號(hào)的頻率 較低，定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以對(duì)被測(cè)信號(hào)直接計(jì)數(shù)。 偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。4.2 中斷服務(wù)子程序T0中斷子程序流程如圖20所示。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次正好為I秒，即T0用來(lái)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)，定時(shí)器 T0用作計(jì)數(shù)器，對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，每秒鐘的開(kāi)始啟動(dòng)T0，每秒鐘的結(jié)束關(guān)

54、閉T0, 則定時(shí)器T0之值乘以分頻系數(shù)就為待測(cè)信號(hào)的頻率。如圖4.2所示。 緦徑銚膾齲轎級(jí)鏜撟廟。圖4.2 T0中斷服務(wù)子程序定時(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)，其工作流程如圖4.3所示。圖4. 3計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)子程序*4.3顯示子程序顯示子程序流圖4 4顯不子程序流程圖4程圖如所示:第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274.4應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介在我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，軟件需要在 Keil平臺(tái)上完成程序的調(diào)試，在 Aultium designer軟件平臺(tái)上完成仿真顯示。在這里，對(duì) Keil和Aultium designer軟件做 簡(jiǎn)單介紹。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。4.4.1 Keil的簡(jiǎn)介及其優(yōu)點(diǎn)Keil是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系 統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)， 因而易學(xué)易用。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(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil軟件需要 WIN98、NT、WIN2000、