自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)綜述報(bào)告

1、 信處112自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)電子綜合設(shè)計(jì) PAGE 第PAGE 49頁信處112自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)電子綜合設(shè)計(jì)電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)組員姓名（學(xué)號(hào)）：王薪博（2011021067）黃家棋（2011021066）鐘雨晨（2011021068）專業(yè)：電子信息（信號(hào)處理）班級(jí)：信處112日期：2013年 12月 26日 誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：本組所呈交的電子綜合設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 王薪博 日 期： 2013.12.09 信處112自適應(yīng)

2、數(shù)字頻率計(jì)電子綜合設(shè)計(jì) 目 錄 TOC o 1-3 u 目 錄 PAGEREF _Toc295207444 h I摘 要 PAGEREF _Toc295207445 h IIIAbstract PAGEREF _Toc295207447 h IV第一章背景和意義 PAGEREF _Toc295207449 h 11.1 頻率計(jì)概述 PAGEREF _Toc295207450 h 11.2 頻率計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及研究概況 PAGEREF _Toc295207451 h 11.3 本課題研究背景及主要研究意義 PAGEREF _Toc295207452 h 21.4數(shù)字頻率計(jì)的種類 PAGEREF _T

3、oc295207453 h 2第二章方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295207454 h 42.1分頻選擇電路 PAGEREF _Toc295207455 h 42.2 單片機(jī)部分72.3 數(shù)據(jù)顯示電路92.4 軟件設(shè)計(jì)流程圖14第三章頻率測(cè)量原理173.1 測(cè)量頻率的原理173.2 測(cè)量頻率的方法18第四章詳細(xì)設(shè)計(jì)194.1 功能實(shí)現(xiàn)194.2 硬件部分設(shè)計(jì)204.2.1單片機(jī)AT89C52204.2.2測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路214.3 硬件電路工作過程214.3.1 直接測(cè)頻法的工作流程21第五章 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與仿真225.1電路的設(shè)計(jì)225.1.1電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法235.1.2電路

4、設(shè)計(jì)的步驟245.2 數(shù)字頻率計(jì)的仿真26第六章 減小誤差措施及擴(kuò)展方面316.1實(shí)際操作中遇到的問題326.1.1硬件上的問題326.1.2軟件上的問題336.1.3軟硬件連調(diào)上的問題336.2減小誤差措施346.3功能上的完善346.3.1 增加鍵盤控制346.3.2 液晶顯示器（LCD）進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示356.3.3 實(shí)時(shí)上位機(jī)畫圖顯示35結(jié) 語36參考文獻(xiàn)36致 謝38附 錄401硬件設(shè)計(jì)原理圖：412硬件設(shè)計(jì)PCB圖：433 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率程序：44基于單片機(jī)自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要本組提出設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的方案主要以單片機(jī)（STC89C52）為工作核心，以74LS393實(shí)

5、現(xiàn)分頻（2到256分頻），配合CD4051控制輸入單片機(jī)位選，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的功能對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量頻率范圍為1Hz-9999KHz的測(cè)量。編寫相應(yīng)的程序可以使單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量的量程，并把測(cè)出的頻率數(shù)據(jù)送到顯示電路顯示。核心是單片機(jī)，使用的元器件相對(duì)較少，原理電路簡(jiǎn)單，調(diào)試過程中只需改變程序的設(shè)定即可以實(shí)現(xiàn)不同頻率范圍的測(cè)試能自動(dòng)選擇測(cè)試量程的功能。關(guān)鍵詞:數(shù)字頻率計(jì); 單片機(jī)AT89C52; 自適應(yīng)頻率測(cè)量第一章背景和意義1.1 頻率計(jì)概述頻率是電子學(xué)測(cè)量的一個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)，同時(shí)它在工程應(yīng)用中也是一個(gè)非常重要的參數(shù)指標(biāo)。因此，在電子測(cè)量領(lǐng)域中頻率測(cè)量已經(jīng)成為最重要的測(cè)量之

6、一。 伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展科學(xué)的不斷提高，人們對(duì)產(chǎn)品的要求也會(huì)相應(yīng)的水漲船高，數(shù)字化的電子產(chǎn)品越來越受到歡迎。頻率計(jì)作為比較常用和實(shí)用的電子測(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校、家庭等場(chǎng)合，因此它的重要性和普遍性勿庸質(zhì)疑。數(shù)字頻率計(jì)具有體積小、攜帶方便；功能完善、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在以后的時(shí)間里，必將有著更加廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。比如：將數(shù)字頻率計(jì)稍作改進(jìn)，就可制成既可測(cè)頻率，又能測(cè)周期、占空比、脈寬等功能的多用途數(shù)字測(cè)量?jī)x器。將數(shù)字頻率計(jì)和其他電子測(cè)量?jī)x器結(jié)合起來，制成各種智能儀器儀表，應(yīng)用于航空航天等科研場(chǎng)所，對(duì)各種頻率參數(shù)進(jìn)行計(jì)量；應(yīng)用在高端電子產(chǎn)品上，對(duì)其中的頻率參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；應(yīng)

7、用在機(jī)械器件上，對(duì)機(jī)器振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲頻率進(jìn)行監(jiān)控；等等。研究數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，有助于頻率計(jì)功能的不斷改進(jìn)、性價(jià)比的提高和實(shí)用性的加強(qiáng)。以前的頻率計(jì)大多采用TTL數(shù)字電路設(shè)計(jì)而成，其電路復(fù)雜、耗電多、體積大、成本高。隨后大規(guī)模專用IC（集成電路）出現(xiàn)，如ICM7216，ICM7226頻率計(jì)專用IC，使得頻率計(jì)開發(fā)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，但由于價(jià)格較高，因此利用IC設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的較少。現(xiàn)在，單片機(jī)技術(shù)發(fā)展非常迅速，采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量，不但測(cè)量準(zhǔn)確，精度高，而且誤差也很小。在這里，我們將介紹一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的基于單片機(jī)AT89C52的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和制作。 1.2 頻

8、率計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及研究概況由于當(dāng)今社會(huì)的需要，對(duì)信息傳輸和處理的要求不斷提高，對(duì)頻率的測(cè)量的精度也需要更高更準(zhǔn)確的時(shí)頻基準(zhǔn)和更精密的測(cè)量技術(shù)。而頻率測(cè)量所能達(dá)到的精度，主要取決于作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源的精度以及所使用的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法。目前，測(cè)量頻頻的方法有直接測(cè)頻法、內(nèi)插法、游標(biāo)法、頻差倍增法等等。直接測(cè)頻的方法較簡(jiǎn)單，但精度不高。頻差倍增多法和周期法是一種頻差倍增法和差拍法相結(jié)合的測(cè)量方法，這種方法是將被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)經(jīng)頻差倍增使被測(cè)信號(hào)的相位起伏擴(kuò)大，再通過混頻器獲得差拍信號(hào)，用電子計(jì)數(shù)器在低頻下進(jìn)行多周期測(cè)量，能在較少的倍增次數(shù)和同樣的取樣時(shí)間情況下，得到比測(cè)頻法更高的系統(tǒng)分辨率和測(cè)量精度，但

9、是仍然存在著時(shí)標(biāo)不穩(wěn)而引入的誤差和一定的觸發(fā)誤差。在電子系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中，到處看見處理離散信息的數(shù)字電路。供消費(fèi)用的冰箱和電視、航空通訊系統(tǒng)、交通控制雷達(dá)系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計(jì)過程中都用到數(shù)字技術(shù)。 數(shù)字頻率計(jì)是現(xiàn)代通信測(cè)量設(shè)備系統(tǒng)中必不可少的測(cè)量?jī)x器，不但要求電路產(chǎn)生頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都高的信號(hào)，也要能方便的改變頻率。 數(shù)字頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法主要有：直接式、鎖相式、直接數(shù)字式和混合式（1）直接式優(yōu)點(diǎn)：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。 （2）鎖相式優(yōu)點(diǎn)：相位同步的自動(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。 （3）直接數(shù)字式優(yōu)點(diǎn)

10、：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。 1.3 本課題研究背景及主要研究意義 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)域必不可少的測(cè)量?jī)x器，所以頻率的測(cè)量就顯得更為重要。在數(shù)字電路中，頻率計(jì)屬于時(shí)序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。本課題采用的是直接測(cè)頻式的頻率計(jì)，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、電路穩(wěn)定、測(cè)量精度高，大大的縮短了生產(chǎn)周期與研發(fā)周期。 .數(shù)字頻率計(jì)的種類現(xiàn)在市面上通常使用的數(shù)字頻率計(jì)主要有的計(jì)數(shù)器。此種數(shù)字頻率計(jì)是較早時(shí)期的電子產(chǎn)品，到現(xiàn)在中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)不斷完善時(shí)，它的應(yīng)用也不斷得到加強(qiáng)。但很明顯，此種

11、數(shù)字頻率計(jì)已處于淘汰階段，由于其自身不具備智能化、自動(dòng)化，完全借助于機(jī)械示的操作，對(duì)一些智能的頻率計(jì)功能已無法完成，所以，現(xiàn)在使用這種數(shù)字頻率計(jì)的已經(jīng)很少。（2）采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（CPLD/FPGA）作為系統(tǒng)控制核心制成的數(shù)字頻率計(jì)。它通過EDA技術(shù)和硬件描述語言（VHDL）對(duì)進(jìn)行數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。這種技術(shù)是在近幾年才發(fā)展起來的新技術(shù)，具有很大的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。（3）采用單片機(jī)為系統(tǒng)控制核心的數(shù)字頻率計(jì)。這種數(shù)字頻率計(jì)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：體積小，所用芯片少，精度高，測(cè)量范圍廣，易于擴(kuò)展功能，智能化、自動(dòng)化強(qiáng)度高，便于控制。因此采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字器件已逐漸成為主流。第二章方案設(shè)計(jì)本課

12、題設(shè)計(jì)的是一種以單片機(jī)為主控制的自適應(yīng)頻率計(jì)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)判別輸入周期信號(hào)（1-9999kHz）的特點(diǎn)。要求輸入信號(hào)為方波，正向輸入峰值為5V（實(shí)測(cè)為4.93V）。該頻率計(jì)首先將不同頻率范圍的方波信號(hào)直接由接口電路送給單片機(jī), 由單片機(jī)的計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),最后通過顯示電路顯示數(shù)值。數(shù)字頻率計(jì)主要由以下幾部分組成：（1）分頻電路；（2）頻率測(cè)量電路；（3）顯示電路。因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部振蕩頻率很高, 所以一個(gè)機(jī)器周期的量化誤差相當(dāng)小, 可以提高低頻信號(hào)的測(cè)量的準(zhǔn)確性。 本課題主要是以單片機(jī)AT89C52 為核心, 通過分頻、測(cè)頻電路, 以及軟件程序的編寫, 實(shí)現(xiàn)方波頻率的顯示。整體設(shè)計(jì)思路可用框圖2

13、.1 表示。框圖中各部分的作用及所采用的器件說明如下：圖2.1設(shè)計(jì)方案框圖2.1分頻選擇電路2.1.1分頻電路分頻電路是整個(gè)頻率計(jì)電路設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。它邏輯性強(qiáng)，時(shí)序關(guān)系配合得當(dāng)。在具體程序運(yùn)行中，并沒有刻意的設(shè)置對(duì)測(cè)量結(jié)果的的計(jì)數(shù)結(jié)果的延時(shí)。但是，通過運(yùn)行一定數(shù)量的代碼便自然產(chǎn)生一小段時(shí)間的延時(shí)，以便觀察，下一步通過代碼設(shè)定使計(jì)數(shù)器的原紀(jì)錄數(shù)據(jù)清零，準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)。測(cè)頻的原理歸結(jié)成一句話，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)”。被測(cè)信號(hào)，通過輸入通道的放大器放大后，進(jìn)入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，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)過基選通門去觸發(fā)主控電路，

14、再通過主控電路以適當(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。 圖2.2說明了測(cè)頻的原理及誤差產(chǎn)生的原因。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，則頻率的表達(dá)式為式： （1） 時(shí)基信號(hào) 待測(cè)信號(hào)丟失（少計(jì)一個(gè)脈沖） 計(jì)到N個(gè)脈沖 多余（比實(shí)際多出了0.x個(gè)脈沖）圖2.2 測(cè)頻原理 本設(shè)計(jì)要求自動(dòng)判別輸入周期頻率為1Hz-9999KHz信號(hào)。由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低（12MHz晶振時(shí)，約為500KHz），所需要對(duì)高頻被測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理，采用74LS393進(jìn)行分頻處理。74LS393有兩套完全相同的4位二進(jìn)

15、制計(jì)數(shù)器，因此一片393可實(shí)現(xiàn)2分頻、4分頻、8分頻、直到256分頻。其連接方法為：CLK腳接需被分頻的信號(hào)；MR腳為清零信號(hào)（高電平有效），一般直接接地；而Q0，Q1，Q2，Q3腳分別為2，4，8，16分頻輸出腳。74LS393芯片介紹：雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（異步清零），異步清零端為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘1A，2A狀態(tài)如何，即可以完成清除功能。當(dāng)異步清零端為低電平時(shí)，在1A、2A脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。外接管腳如圖2.3所示。圖2.3 74LS393外接管腳其真值表如圖2.4示。圖2.4 74LS393真值表對(duì)應(yīng)原理圖如圖2.5。圖2.5 分頻模塊2.1.2選擇模塊設(shè)計(jì)采用74LS393進(jìn)行

16、分頻處理后，需要再用CD4051將輸入信號(hào)送入核心控制器件單片機(jī)中完成運(yùn)算、控制及其顯示功能。CD4051就是一種單端8通道多路開關(guān)，它帶有三個(gè)輸入端A,B,C，和一個(gè)禁止輸入端INH。從A,B,C輸入的信號(hào)來選擇8個(gè)通道中的一個(gè)。當(dāng)禁止端INH為1時(shí) ，譯碼器輸出為全0，此時(shí)八個(gè)通道全部斷開，即禁止輸入。當(dāng)INH輸入為0時(shí)， 譯碼器正常工作。時(shí)工作如如表2.1所示。表2.1 CD4051工作原理輸入端口C輸入端口B輸入端口A說明000譯碼器X0端輸出1，通道0接通001譯碼器Y1端輸出1，通道1接通010譯碼器Y2端輸出1，通道2接通011譯碼器Y3端輸出1，通道3接通100譯碼器Y4端輸出

17、1，通道4接通101譯碼器Y5端輸出1，通道5接通110譯碼器Y6端輸出1，通道6接通111譯碼器Y7端輸出1，通道7接通CD4051芯片介紹：?jiǎn)?通道數(shù)字控制電子開關(guān)，有三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端A、B、C和INH輸入，有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.520V的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至20V的模擬信號(hào)。4051引腳功能說明如表2.2所示。表2-2 CD4051引腳功能說明引腳號(hào)符號(hào)功能1、2、4、5、12、13、14、15IN/OUT輸入/輸出9、10、11A B C地址端3OUT/IN公共輸出/輸入端6INH禁止端7VEE模擬信號(hào)接地端8VSS數(shù)字信號(hào)接地端16VDD電源對(duì)應(yīng)原理圖如圖2.

18、6所示。圖2.6 選擇模塊2.1.3復(fù)位模塊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)進(jìn)行改進(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。與此同時(shí)，世界上其他的著名公司也通過基本的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51F020等高性能單片機(jī)。AT89S52片內(nèi)集成256字節(jié)程序運(yùn)行空間、8K字節(jié)Flash存儲(chǔ)空間，支持最大64K外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個(gè)定時(shí)器、8個(gè)中斷、軟

19、件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)?？梢栽?V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。同時(shí)，該單片機(jī)支持計(jì)算機(jī)并口下載，簡(jiǎn)單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，僅僅幾塊錢的價(jià)格讓該型號(hào)單片機(jī)暢銷10年不衰。根據(jù)不同場(chǎng)合的要求，這款單片機(jī)提供了多種封裝，本次設(shè)計(jì)根據(jù)最小系統(tǒng)有時(shí)需要更換單片機(jī)的具體情況，使用雙列直插DIP-40的封裝。復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位（圖2.7）手動(dòng)復(fù)位（圖2.8）本次設(shè)計(jì)選用上電復(fù)位。圖2.7上電復(fù)位 圖2.8 手動(dòng)復(fù)位高頻率的時(shí)鐘有利于程序更快的運(yùn)行，也有可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)采樣

20、率，從而實(shí)現(xiàn)更多的功能。但是告訴對(duì)系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻?？紤]到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理，所以選取合適的頻率即可。合適頻率的晶振對(duì)于選頻信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好處，本次設(shè)計(jì)選取22.1184MHz接入XTAL1和XTAL2兩個(gè)引腳，并連接2個(gè)20pF的瓷片電容幫助起振。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2.9所示圖2-9 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.2 單片機(jī)部分 本次設(shè)計(jì)采用了AT89C52 單片機(jī), AT89C52是低電壓, 高性能CMOS8 位單片機(jī), 片內(nèi)含8kbyte 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器。如圖2.4所示 圖2.4 AT89C52引腳圖系統(tǒng)板上硬件連線 ：（1

21、）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0P0.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中ABCDEFGH端口用8芯排線連接。（2 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.4P2.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中段選端口。（3）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.3（T）端子用導(dǎo)線連接到“頻率產(chǎn)生器”區(qū)域中的WAVE端子上。 （4）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中多個(gè)P1.4-1.7與CD4051中的A、B、C三端相連。2.3 數(shù)據(jù)顯示電路常見的數(shù)碼管由七個(gè)條狀和一個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。LED數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。

22、在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有12 mA，最大極限電流也只有1030 mA，所以它的輸入端在5 V電源或高于TTL高電平(3.5 V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。我們所設(shè)計(jì)的是共陰的數(shù)碼管。兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理如圖2.10所示。圖2.10數(shù)碼管內(nèi)部原理數(shù)碼管顯示模塊如圖2.11所示。圖2.11數(shù)碼管顯示模塊其流程框圖如圖2.6所示。通道判斷判斷等待時(shí)間是否過長(zhǎng)過長(zhǎng)數(shù)碼管顯示計(jì)算顯示頻率開始定時(shí)器初始化外部中斷初始化通道初始化NOYES通道數(shù)減一，繼續(xù)判斷 SHAPE * MERGEFORMAT 圖2.6 通道選擇流程圖要顯示的數(shù)據(jù)以

23、BCD碼的方式存放在單片機(jī)RAM的存儲(chǔ)單元中。首先將位選碼、段選碼初始化賦值，分別送單片機(jī)端口，通過查表將存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)送LED顯示；調(diào)延時(shí)程序，指向下一個(gè)顯示單元，直到所有位顯示完退出。在通過軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)候，需要用到字型碼查表圖，現(xiàn)將表1列出下：表1 七段LED顯示器共陰極字型碼顯示字符gfedcbadp字型碼（共陰極）0011111103FH10000110006H2101101105BH3100111104FH41100110066H5110110106DH6111110107DH70000111007H8111111107FH9110111106FHA1110111077HB1

24、11110007CHC0111001039HD101111005EHE1111001079HF1110001071H.0000000180H全亮11111111FFH全滅0000000000H2.4 軟件設(shè)計(jì)流程圖本設(shè)計(jì)中軟件流程如圖2.7 所示。為使圖1所示流程能順利地完成預(yù)期的功能, 在初始化部分, 分頻部分, 頻率測(cè)量, 數(shù)據(jù)顯示部分都分別設(shè)計(jì)了流程圖。軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖2.7。開始 系統(tǒng)初始化合適的通道 頻率計(jì)數(shù) 顯示 圖2.7 軟件設(shè)計(jì)流程圖初始化序源碼如下：定時(shí)器初始化：void Timeinit(void)TMOD = 0 x51; /T0方式1定時(shí)，T1方式1計(jì)數(shù)TL0 = -

25、20000;TH0 = (-200008); /定時(shí)初值50msTH1 = 0;TL1 = 0;TR0 = 1;TR1 = 1;ET1 = 1; /中斷開關(guān)ET0 = 1;EA = 1;分頻部分源碼如下：/計(jì)數(shù)溢出中斷void T1PRG(void) interrupt 3 /當(dāng)計(jì)數(shù)溢出65535，分頻模式升高一次，TL1 = 0;TH1 = 0;if (FREQUENCY_DIVIDE_MODE 7)FREQUENCY_DIVIDE_MODE+;CHANEL_SET(FREQUENCY_DIVIDE_MODE);uchar FREQUENCY_DIVIDE_MODE_CULCULATE(vo

26、id) /若返回值為1，數(shù)據(jù)不做處理，返回0，分頻需修改。if (FREQUENCY 100) /若頻率測(cè)得 0)FREQUENCY_DIVIDE_MODE-;CHANEL_SET(FREQUENCY_DIVIDE_MODE);return 0;return 1;elsereturn 1;顯示部分源碼如下：void DisPlay(void)static uchar i = 0;uchar code tab = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x76; /gongyingmabiaoP0 = 0; /消

27、隱switch (i)case 0: P0 = tabDISBUF0;P2 = 0 xef;i+;break;case 1: P0 = tabDISBUF1;P2 = 0 xdf;i+;break;case 2: P0 = tabDISBUF2;P2 = 0 xbf;i+;break;case 3:if (flag1 = 1)P0 = tabDISBUF3|0 x80;elseP0 = tabDISBUF3;P2 = 0 x7f;i = 0;break;之前顯示部分錯(cuò)誤源碼：/*uchar i, Select;/ 實(shí)測(cè)后發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率過大后，數(shù)碼管顯示太慢，造成一位一位顯示uchar code t

28、ab = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x76; /gongyingmabiaoSelect = 0 xfe;/chushi weixuanfor (i = 0; i 4; i+)P2 = 0 xff;if (flag1 = 1)/flag為1，則以1K為單位P0 = tabDISBUFi|0 x80;/若轉(zhuǎn)化為1K為單位，每一位右下角都要點(diǎn)。elseP0 = tabDISBUFi; /duanxuanP2 = Select; /weixuanSelect = (Select 10k？Yes：分頻Ye

29、s：M=2F計(jì)數(shù)1k？No：M=M*2No：F=F(計(jì)數(shù))*MNo：F=F（計(jì)時(shí)）M=0？圖3.1 測(cè)量頻率的方法原理框圖圖中晶體振蕩提供了測(cè)量的時(shí)間基準(zhǔn)，經(jīng)過選通開關(guān)CD4051處理后的信號(hào)進(jìn)入74LS393二進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，再由顯示電路顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。第四章詳細(xì)設(shè)計(jì)4.1 功能實(shí)現(xiàn) 本次采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）用4數(shù)碼管顯示HZ、KHZ、MHZ三個(gè)頻段的待測(cè)脈沖信號(hào)的頻率值。（2）頻率測(cè)量范圍從1HZ10MHz。（3）測(cè)量方波的頻率值。4.2 硬件部分設(shè)計(jì)頻率計(jì)由單片機(jī)AT89C52 、信號(hào)處理電路、分頻電路、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路所組成，系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖如圖4.

30、1所示。待測(cè)電路選擇通道分頻 單片機(jī) 顯示電路 圖4.1 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖4.2.1單片機(jī)AT89C52在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，將AT89C52的P1口設(shè)置為接收數(shù)據(jù)端口，將P3口設(shè)置為第二功能。P3.4用于直接測(cè)頻率時(shí)脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)端；P3.5用于定時(shí)。將P0口和P2口設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)端口。P0口的各引腳接到RP1的輸入端，用于段驅(qū)動(dòng)；P2口用于位驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位端（RST）可采用內(nèi)部軟件復(fù)位，也可采用外部手動(dòng)復(fù)位，實(shí)際操作也很方便。這里采用外部手動(dòng)復(fù)位，為圖4.3且晶體振蕩器電路如圖4.4所示：圖4.4 晶體振蕩器電路 圖4.3 單片機(jī)復(fù)位電路4.2.2測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路如圖4.5所示。一般而言，數(shù)據(jù)

31、顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通和截止。優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，顯示亮度大；缺點(diǎn)是使用的數(shù)碼管數(shù)量少。正是因?yàn)檫@個(gè)缺點(diǎn)和本設(shè)計(jì)的要求，數(shù)字頻率計(jì)的顯示電路選擇了采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是LED顯示器一位一位地輪流電亮（掃描）。對(duì)于每一位LED顯示器來說，一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。LED 顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與LED顯示器點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過調(diào)整LED顯示器的導(dǎo)通電流和時(shí)間比例參數(shù)，實(shí)現(xiàn)較高亮度且穩(wěn)定的顯示。LED顯示器采用共陰極動(dòng)態(tài)顯示形式，4LED用一四位集成的數(shù)碼管連接組成。頻率計(jì)數(shù)結(jié)果以BCD碼的形式

32、存放在89C52的存儲(chǔ)單元中，通過P0口接到74LS245上，控制4位LED的段選碼；通過P3.3口接到CD4051上，控制4位LED的位選碼。根據(jù)本設(shè)計(jì)的原理圖知，數(shù)據(jù)是從A端傳送到B端，因此設(shè)T/=1，即是高電平有效。另外，由于51單片機(jī)的P0口沒有上拉電阻，在將P0口設(shè)置為輸出端時(shí)，必須考慮在段驅(qū)動(dòng)的每一段位上接入上拉電阻，使LED顯示管能夠工作。我們知道，單片機(jī)的P1口掃描輸出時(shí)總有一位為高電平，如果沒有反相驅(qū)動(dòng)器將這一位的高電平變成低電平，那在LED上顯示出來的將是亂碼。所以在編程與設(shè)計(jì)電路的時(shí)候格外注意段選與位選碼的設(shè)定。因?yàn)?，?dāng)?shù)匾淮螌?shí)物做出來后，數(shù)碼管是沒有任何顯示的（位選碼，

33、與原理圖不符）。下圖4.5便是集體頻率測(cè)量仿真電路。圖4.5 測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路第五章 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與仿真電路的基本功能是實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)和功能，使電路具有某種特定功能，必須進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和制作。設(shè)計(jì)是是某一電路具有某種功能，制作則是設(shè)計(jì)過程的電路實(shí)物化。5.1電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)既是一門科學(xué)，又是一門藝術(shù)，實(shí)現(xiàn)同樣的技術(shù)指標(biāo)，不同的人有不同的設(shè)計(jì)方案。5.1.1電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法電路設(shè)計(jì)一般包括：擬定性能指標(biāo)，電路的預(yù)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)和修改設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是：工作穩(wěn)定可靠，能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚浑娐泛?jiǎn)單，成本低；所采用的元器件品種少、體積小，且貨源充足；

34、便于生產(chǎn)、測(cè)試和維修。電路設(shè)計(jì)的基本方法為：借鑒設(shè)計(jì)法、近似設(shè)計(jì)法、分解組合設(shè)計(jì)法。1、電路設(shè)計(jì)的方法步驟（1）、用萬用表的電阻檔檢查每條線是否連接好，避免短路或者斷路現(xiàn)象；（2）、檢查單片機(jī)的31管腳是否接高電平；（3）用示波器檢查單片機(jī)最小系統(tǒng)中的復(fù)位電路的晶振是否起振，即輸出12MHz矩形波；（4）、用示波器檢查74LS393的1管腳處是否有信號(hào)輸入，即檢查有無函數(shù)發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)的、一定頻率的矩形波；（5）、用示波器檢查74LS393的3、4、5、6、11、10、9管腳處是否分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的2、4、8、16、32、64、128次分頻；（6）、用示波器檢查CD4051的13、14、

35、15、12、1、5、2、4管腳處是否分別接收到來自74LS393的分頻信號(hào)；（7）、用示波器檢查CD4051的3管腳處是否有矩形波的輸出；并檢查單片機(jī)的13管腳是否有矩形波的輸入；（8）、用示波器檢查單片機(jī)的25、26、27、28管腳是否有循環(huán)出現(xiàn)高電平；（9）、用示波器檢查數(shù)碼管的6、8、9、12管腳是否循環(huán)出現(xiàn)高電平，并觀察數(shù)碼管是否點(diǎn)亮。（8）、用示波器檢查單片機(jī)的25、26、27、28管腳是否有循環(huán)出現(xiàn)高電平；（9）、用示波器檢查數(shù)碼管的6、8、9、12管腳是否循環(huán)出現(xiàn)高電平，并觀察數(shù)碼管是否點(diǎn)亮。2、電路設(shè)計(jì)的基本方法(1)借鑒設(shè)計(jì)法接到設(shè)計(jì)任務(wù)或確定設(shè)計(jì)目標(biāo)后，設(shè)者應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品，進(jìn)行

36、調(diào)查研究，選取可以借用或借鑒的實(shí)用電路。一般情況下，有許多原理和技術(shù)上可以借用的電路，設(shè)計(jì)人員得對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)和元件調(diào)整，以適應(yīng)設(shè)計(jì)需要。借用的電路已經(jīng)經(jīng)過實(shí)踐和時(shí)間的考驗(yàn)，更有工程價(jià)值，這樣做不僅可以縮短設(shè)計(jì)周期，而且新設(shè)計(jì)的電路在技術(shù)，性能，成本等各方面都得到提高；這樣才會(huì)被工程上接受。(2)近似設(shè)計(jì)法近似設(shè)計(jì)法是電路設(shè)計(jì)的又一種方法。在實(shí)際應(yīng)用中，理論可以給設(shè)計(jì)者一個(gè)清晰的思路，但理論與實(shí)際不同。在電路設(shè)計(jì)中，由于元件受多方因素的影響，往往采取“定性分析、定量估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整”的方法，所以只需進(jìn)行粗略計(jì)算，幫助近似確定電路參數(shù)的取值范圍，參數(shù)的具體確定借助于實(shí)驗(yàn)調(diào)整和計(jì)算機(jī)仿真來完成。(3

37、)分解、組合設(shè)計(jì)法在設(shè)計(jì)電路時(shí)，電子線路按照功能的不同可以劃分為各個(gè)子模塊，各模塊參照具體電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后組合統(tǒng)調(diào)。由功能電路組合成大系統(tǒng)時(shí)，由于子模塊之間存在負(fù)載效應(yīng)的影響，而使電子產(chǎn)品整體性能下降。因此，在由大系統(tǒng)分解為子系統(tǒng)時(shí)，不僅要注意功能分解，而且還要合理分配性能指標(biāo)。5.1.2電路設(shè)計(jì)的步驟1課題分析根據(jù)論文的要求，先弄清楚論文要實(shí)現(xiàn)的功能和原理，再確定電路的基本形式，根據(jù)論文的可行性作出估計(jì)和判斷，確定論文的技術(shù)關(guān)鍵解決的問題。2設(shè)計(jì)方案論證選題不管那種（除了調(diào)查研究之外）都要論證它的可行性。論證分立論和駁論兩種。3總體方案的選擇根據(jù)任務(wù)書提出的任務(wù)、要求和性能指標(biāo)，用具有一定

38、功能的單元電路組成一個(gè)整體，來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，滿足設(shè)計(jì)題目提出的要求和技術(shù)指標(biāo)。4單元電路的設(shè)計(jì)與確定在確定總體方案、畫出詳細(xì)框圖之后，便可進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)。（1）在電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，性能強(qiáng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和總體方案的原理框圖來確定各單元電路要求。（2）設(shè)計(jì)每一個(gè)單元的電路圖（3）根據(jù)相關(guān)資料確定單元電路的結(jié)構(gòu)形式。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，調(diào)整元件，估算參數(shù)來選擇元器件，。5總電路圖畫法總電路圖的一般方法如下：（1）根據(jù)信號(hào)的流向，從左到右或從上到下按信號(hào)流向依次畫出各單元電路。（2）盡量把總電路圖畫在一張圖樣上（3）電路中所有連線都要表示清楚，各元件間的絕大多數(shù)連線應(yīng)在圖樣上直接畫出。（

39、4）符號(hào)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。（5）先畫草圖，調(diào)整好布局和連線后，再畫出正式的總電路圖。5審圖由于有些問題考慮不周，各種計(jì)算可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以，在畫出總電路圖并計(jì)算全部參數(shù)之后，要進(jìn)行全面審查。5.2 數(shù)字頻率計(jì)的仿真 根據(jù)電路圖，各單元電路之間的連接關(guān)系，以及用哪些元器件進(jìn)行仿真，由于是初學(xué)者經(jīng)驗(yàn)不足，沒有實(shí)際應(yīng)用過，單憑看資料很難掌握它們內(nèi)容。設(shè)計(jì)時(shí)難免考慮不周、出現(xiàn)差錯(cuò)，單是紙上談兵，想使自己設(shè)計(jì)的電路完美無誤是不可能的，所以，必須進(jìn)行仿真。在仿真過程中會(huì)遇到問題要善于理論聯(lián)系實(shí)際，深入思考，分析原因，找出解決問題的辦法。通過前面總的設(shè)計(jì)框圖，我們初步搭建了數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)。下面仿真結(jié)果如圖

40、5.1所以： 圖5.1 系統(tǒng)仿真電路圖輸入信號(hào)為1.2kHZ時(shí)，仿真如下： 圖5.2 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為100HZ時(shí)，仿真如下： 圖5.3 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為500HZ時(shí)，仿真如下： 圖5.4 系統(tǒng)仿真圖從以上的仿真結(jié)果可以得出：在所測(cè)量的頻率范圍，頻率越高真結(jié)果越精確，頻率越低就會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，當(dāng)頻率超過10MHZ時(shí)，就仿真不出其正確結(jié)果。補(bǔ)充：之所以沒有附5k以上的仿真圖，是因?yàn)榉抡孳浖陬l率大于5k時(shí)會(huì)刷新的十分慢，一次只刷新一位。（軟件版本問題）。但是，在實(shí)物效果中，本組的成品在高頻方面表現(xiàn)優(yōu)異誤差基本在%0.125上下浮動(dòng)，低頻部分當(dāng)頻率小于10Hz時(shí)，便會(huì)有較大的誤差。經(jīng)討論

41、，本組成員一致決定對(duì)程序代碼進(jìn)行不懈的進(jìn)一步優(yōu)化。最終，在王江老師的提點(diǎn)下，實(shí)物達(dá)成了較為滿意的效果。第六章 減小誤差措施及擴(kuò)展方面 6.1實(shí)際操作中遇到的問題6.1.1 硬件上的問題當(dāng)本組成員第一次發(fā)現(xiàn)實(shí)物測(cè)量出來的頻率，無論輸入在什么范圍，顯示頻率一直在5000KHz左右上下浮動(dòng)時(shí)便懷疑是分頻模塊（74LS393）出了問題。于是，便以256KHz為標(biāo)準(zhǔn)頻率（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器為信號(hào)源），分別對(duì)3、4、5、6；8、9、10、11等8個(gè)管腳進(jìn)行的頻率的測(cè)量，并且在示波器上顯示出了處理后的頻率。結(jié)果顯示，分頻模塊工作正常在11、10、9、8；3、4、5、6上分別產(chǎn)生了2、4、8、16、32、64、1

42、28、256的分頻效果。故，74LS393工作正常。緊接下來，經(jīng)過本組成員討論，又認(rèn)為是CD4051芯片工作異常。于是，我們改變了源碼，讓A、B、C三個(gè)管腳的數(shù)值多次變化，然后測(cè)量X0-X7的點(diǎn)位高（4.93V）低情況。結(jié)果顯示，CD4051完全能正常選通管腳的高低電位。然后，我們又更換了STC89C52單片機(jī)，結(jié)果依然正常。同時(shí)，也仔細(xì)檢查了焊接情況有無虛焊、漏焊。最終，完全排除了硬件問題的可能性。6.1.2 軟件上的問題最初的時(shí)候，我們嘗試顯示函數(shù)放在主函數(shù)中，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管刷新的非常慢。經(jīng)過討論，決定把顯示函數(shù)放到定時(shí)中斷里，結(jié)果恢復(fù)正常。在第一次燒錄程序的時(shí)候，數(shù)碼管完全無顯（此時(shí)，仿真顯

43、示已完全正常）。經(jīng)過仔細(xì)的排查，發(fā)現(xiàn)原因是由于剛開始設(shè)計(jì)的時(shí)候畫原理圖的成員沒有跟編寫軟件的成員做好溝通。導(dǎo)致仿真圖管腳接法與原理圖、PCB圖不符，故在程序編寫的時(shí)候?qū)苣_的控制出現(xiàn)了重大失誤（數(shù)碼管段選）。這次失誤，讓組員們對(duì)軟硬件分工人員的溝通問題上的認(rèn)識(shí)得到了全面的提升。組員們還曾經(jīng)對(duì)算法的設(shè)計(jì)有過分歧，即：分頻是從大系數(shù)（256）向小系數(shù)（2）盡心處理還是從小系數(shù)向大系數(shù)處理。經(jīng)過仿真軟件的效果與實(shí)物實(shí)際效果的對(duì)比分析，最終選擇了后者（在低頻測(cè)量方面更穩(wěn)定、迅速）。6.1.3 軟硬件連調(diào)遇到的問題在排除了上述所有問題后，我們進(jìn)行了軟硬件連調(diào)的工作。在接上函數(shù)信號(hào)發(fā)生器后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管上顯

44、示的數(shù)字進(jìn)行了沒有規(guī)律的顯示。于是，我們又進(jìn)行了一系列的工作，包括重復(fù)以上步驟、重新制版、重新焊接、更換電子元器件、重新編寫程序等。最后，在排除一切錯(cuò)誤的可能性下，問題依然沒有解決。于是，抱著試一試的態(tài)度，我們換了臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，一切顯示正常。以上失誤，皆讓我們受益匪淺，并且極大地磨礪了我們的耐心跟看待事物心態(tài)。6.2減小誤差措施（1）選用頻率較高和穩(wěn)定性好晶振。如選32MHZ的晶振可使測(cè)量范圍擴(kuò)大，穩(wěn)定性好的晶振可以減小誤差。（2）測(cè)量頻率低的信號(hào)時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整程序，延長(zhǎng)門限時(shí)間，減少原理上1的相對(duì)誤差。（3）測(cè)量頻率高的信號(hào)時(shí)，可先對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻，在進(jìn)行測(cè)量。 （4）可以先設(shè)定一個(gè)數(shù)組，

45、對(duì)同一時(shí)間段的計(jì)數(shù)取平均值，以求減少偶然誤差。6.3功能上的完善6.3.1 增加鍵盤控制通過按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻率，周期，占空比，脈寬等各項(xiàng)功能。按不同的鍵起到不同的作用，也就是完成不同的功能。還可以根據(jù)按鍵數(shù)的多少來選擇不同的鍵盤。所以我們可以從實(shí)際操作中知道鍵盤的擴(kuò)展是非常方便的。6.3.2 液晶顯示器（LCD）進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示LED顯示管只能顯示09和一些簡(jiǎn)單的英文字母，頻率計(jì)的功能就受到極大的限制，而LCD顯示管能夠解決LED的不足，增強(qiáng)顯示功能。LCD具有體積小、低耗電量、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于各種儀表設(shè)備中去。LCD顯示器主要有字符型和點(diǎn)

46、陣型兩種。6.3.3 實(shí)時(shí)上位機(jī)顯示上位機(jī)相關(guān)畫圖源碼如下（VB）：Dim d As IntegerPublic num As IntegerDim X1Dim a(300) As LongPrivate Sub Command1_Click()Timer1.Enabled = True For k = 1 To 9 Pic1.Line (0, 1000000 * k)-(9000, 1000000 * k) Next kPic1.CurrentX = 0Pic1.CurrentY = 0End SubPrivate Sub Command2_Click()If m1.PortOpen = T

47、rue = True Then m1.OutBufferCount = 0 .清空輸出寄存器 m1.Output = b .發(fā)送數(shù)據(jù) Else MsgBox please open the port first End IfEnd SubPrivate Sub Command3_Click() If m1.PortOpen = True Then m1.OutBufferCount = 0 .清空輸出寄存器 m1.Output = s .發(fā)送數(shù)據(jù) Else MsgBox please open the port first End IfEnd SubPrivate Sub Form_Load(

48、)Static jjPic1.Scale (0, 10000000)-(9000, 0)num = 0d = 0Sum = 0ii = 0jj = jj + 1If m1.PortOpen = False Then m1.PortOpen = Truem1.Settings = 9600,n,8,1m1.DTREnable = TrueEnd SubPrivate Sub Timer1_Timer()Static dDoDoEventsLoop Until m1.InBufferCount = 12tt = m1.InputText1 = tttX1 = Mid(tt, 1, 1)tX2 =

49、Mid(tt, 2, 1)tX3 = Mid(tt, 3, 1)tX4 = Mid(tt, 4, 1)tX5 = Mid(tt, 5, 1)tX6 = Mid(tt, 6, 1)tX7 = Mid(tt, 7, 1)X1 = 1000000 * CInt(tX1) + 100000 * CInt(tX2) + 10000 * CInt(tX3) + 1000 * CInt(tX4) + 100 * CInt(tX5) + 10 * CInt(tX6) + CInt(tX7)Text1 = X1 If num = 300 Then d = 0 Pic1.CurrentX = 0 Pic1.Cur

50、rentY = a(d) For m = 0 To 299 Pic1.Line -(30 * m, a(m) Next m End IfEnd SubPrivate Sub 結(jié)束_Click()If m1.PortOpen = True Then m1.PortOpen = FalseEndEnd Sub上位機(jī)顯示界面如下：由于時(shí)間有限，串口通訊相關(guān)程序沒有連調(diào)成功，故在驗(yàn)收時(shí)被判定為失敗。其大致核心思想就是：通過2個(gè)數(shù)據(jù)接受倉存放X、Y軸的數(shù)據(jù)情況，再在程序設(shè)定密集的方格中對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)部分的填充以達(dá)到顯示圖形的效果。（代碼已完全可用）但不可否認(rèn)的是，對(duì)上位機(jī)的了解從無到有，也是一筆寶貴的財(cái)富

51、。結(jié) 語數(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。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(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(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，會(huì)被經(jīng)常使用到。在這次的自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)制作過程中，班上的同學(xué)、王江老師等，給我們提供了極大的幫助與悉心的指導(dǎo)，在此表示誠摯的感謝。本報(bào)告主要介紹了一種基于單片機(jī)AT89C52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)誤差在0.125%左右，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)際制作和測(cè)試過程中，由于

52、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)了一些問題和需要繼續(xù)改進(jìn)、完善的地方。比如：在制PCB板時(shí)，單面布線的布通率始終無法達(dá)到100%，因此焊接電路板時(shí)必須采用導(dǎo)線連接（跳線），測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確性受外部因素影響比不用導(dǎo)線連接時(shí)大，造成的測(cè)量誤差就大些。在編寫程序時(shí)，各個(gè)子函數(shù)調(diào)用的先后不同，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。參考文獻(xiàn)1 張國(guó)興.用單片機(jī)制作數(shù)字頻率計(jì)J.電子制作，2005

53、，(2)：32. 2 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2002.1.3 唐俊翟，許雷，張群瞻.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.6.4 公茂法，孫皓，呂常智.簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與分析J.山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 1999，18(2)：44-495 王保強(qiáng)，竇文，白紅.高精度測(cè)頻方案設(shè)計(jì)J.成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，17(2)：77-81.6 徐煜明，韓雁.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005.57 VASILIS HAMILAKIS，N.C VOULGARIS.An Accurate Method for the M

54、easurementand Its Deviation Using a Micro-computer.IEEE Trans InstrMeas IM-36，1987.No.1.8 劉雪根.數(shù)字頻率計(jì)的誤差分析J.自動(dòng)化與儀表，1996，11(3)：23-24.9 徐成，劉彥，李仁發(fā)等一種全同步數(shù)字頻率測(cè)量方法的研究M電子技術(shù)應(yīng)用，2004，07.10 Dawei Fan，Centeno，VPhasor-Based Synchronized Frequency Measurement in Power SystemsPower Delivery,IEEE Transactions Oil，200

55、7.11 李廣明，楊雷一種多周期測(cè)量頻率的方法及應(yīng)用J現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，12：155-157.12 李爽TMS320F2812在電力系統(tǒng)測(cè)頻裝置中的應(yīng)用J工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，2l(8)：71-73.13 邵楊帆，李宏準(zhǔn)全同步頻率測(cè)量方法的研究與實(shí)現(xiàn)J電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2008，03：105-108.14 赫建國(guó)，劉立新，黨劍華.基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)J.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，8(3)： 31-34致 謝 本課題的設(shè)計(jì)和制作是在我們小組老師的精心指導(dǎo)下完成的。王老師對(duì)我們的設(shè)計(jì)給予了極大的關(guān)注，在硬件原理電路的分析、PCB板的制作以及軟件編程實(shí)現(xiàn)中都給予了我們莫大的支持、鼓勵(lì)

56、和幫助，王老師耐心地給我分析原因，解決問題。王老師兢兢業(yè)業(yè)的工作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、踏實(shí)真誠的處事態(tài)度，使我深受感動(dòng)，是我在現(xiàn)在和今后的學(xué)習(xí)、工作中學(xué)習(xí)的楷模。衷心地感謝王老師！是您的辛勤勞動(dòng)，才能使我能夠順利地完成論文的撰寫和實(shí)物的完成！ 同時(shí)，也向我的父母致以真心的謝意！他們?cè)谖业拇髮W(xué)階段以及整個(gè)人生中給予了我無私的關(guān)懷，使我能夠安心的在學(xué)校里完成學(xué)業(yè)。 最后，衷心感謝王老師！感謝您在百忙之中參與我組的文檔評(píng)閱工作。謝謝！ 附 錄硬件設(shè)計(jì)原理圖：硬件設(shè)計(jì)原理圖2 設(shè)計(jì)硬件PCB圖硬件設(shè)計(jì)PCB圖3 自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率程序：#include #define uchar unsigne

57、d char#define uint unsigned intsbit A0 = P15;sbit A1 = P16;sbit A2 = P17;long FREQUENCY = 0; /頻率定義/uchar count = 0; /溢出標(biāo)志uchar flag = 0; /定時(shí)次數(shù)20uchar qian, bai, shi, ge;uchar flag1 = 0; /判斷頻率是否超出數(shù)碼管顯示范圍uchar FREQUENCY_DIVIDE_MODE;/定義分頻模式 從低到高，依次判斷uchar DISBUF4 = 0,0,0,0;/定義位選uchar flag2 = 0; /判斷是否完成

58、一次一秒測(cè)頻uchar flag3 = 0;/發(fā)送完成標(biāo)志void DisPlay(void);/void Delay(uint z);void Timeinit(void);void UNIT_SWITCH(long x);/單位轉(zhuǎn)換void CHANEL_SET(uchar y); /通道選擇void chuankouInit(void);/串口定義void tx_str(long x);/串口發(fā)送void jishu(void);uchar FREQUENCY_DIVIDE_MODE_CULCULATE(void);/分頻模式判定 調(diào)節(jié)ABC開關(guān)，改變通道void main(void)T

59、imeinit();chuankouInit();FREQUENCY_DIVIDE_MODE = 0;/初始化通道，先使用最低分頻進(jìn)行判定CHANEL_SET(FREQUENCY_DIVIDE_MODE);while (1) if (flag2 = 1) /完成了一次頻率測(cè)量flag2 = 0;if(FREQUENCY_DIVIDE_MODE_CULCULATE()/若返回值為1，證明數(shù)據(jù)范圍合適 switch (FREQUENCY_DIVIDE_MODE) /在數(shù)據(jù)范圍合適的前提下，進(jìn)行頻率復(fù)原case 0: FREQUENCY = FREQUENCY * 2;break;case 1: F

60、REQUENCY = FREQUENCY * 4;break;case 2: FREQUENCY = FREQUENCY * 8;break;case 3: FREQUENCY = FREQUENCY * 16;break;case 4: FREQUENCY = FREQUENCY * 32;break;case 5: FREQUENCY = FREQUENCY * 64;break;case 6: FREQUENCY = FREQUENCY * 128;break;case 7: FREQUENCY = FREQUENCY * 256;break;default: break; UNIT_S