基于at89c51的頻率設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）</p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 基于AT89C51單片機(jī)的頻率計(jì) </p><p>　　專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　班 級(jí): 應(yīng)電07-2班 </p><p>　　學(xué) 號(hào):

2、 </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　二00九年十二月五日</p><p>　　信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。

3、其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第1章 緒 論2</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案論證與比較3</p><p>　　2.1 基于集成電路的簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)

4、設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 基于AT89C51的頻率計(jì)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.3 方案的可行性和優(yōu)點(diǎn)4</p><p>　　第3章 頻率計(jì)電路的工作原理6</p><p>　　3.1 單元電路工作原理6</p><p>　　3.1.1 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路6</p><p>

5、　　3.1.2 分頻電路7</p><p>　　3.1.3 數(shù)據(jù)選擇電路8</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1.5 顯示電路12</p><p>　　3.2 基于AT89C51的頻率計(jì)總體硬件電路圖12</p><p>　　第4章 基于AT89C51頻率計(jì)的軟件設(shè)

6、計(jì)15</p><p>　　第5章 電路的仿真20</p><p><b>　　總 結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，

7、信號(hào)頻率的測(cè)量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用日益重要。傳統(tǒng)的頻率計(jì)通常是使用很多的邏輯電路和時(shí)序電路來實(shí)現(xiàn)的，這種電路一般運(yùn)行緩慢，而且測(cè)量頻率的范圍比較小。考慮到上述問題，本電路設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)技術(shù)的數(shù)字頻率計(jì)，可使測(cè)量頻率范圍大、運(yùn)行速度快。在線路實(shí)現(xiàn)上更加可靠。</p><p>　　本文從頻率計(jì)的原理出發(fā)，首先把待測(cè)正弦信號(hào)經(jīng)過整形；然后把信號(hào)送入單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器里進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得頻率值；最后把測(cè)得的頻率數(shù)

8、值送入顯示電路里進(jìn)行顯示。利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)，選擇了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種電路元器件，并對(duì)硬件電路進(jìn)行了仿真。</p><p>　　關(guān)鍵詞 單片機(jī)；數(shù)字頻率計(jì)；測(cè)量</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的

9、測(cè)量就顯得更為重要。測(cè)量頻率的方法有多種，其中電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速，以及便于測(cè)量過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測(cè)量的重要手段之一。電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式：一是直接測(cè)頻法，即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)；二是間接測(cè)頻法如周期測(cè)頻法，直接測(cè)頻法適用于高頻信號(hào)的頻率測(cè)量，間接測(cè)頻法適用于低頻信號(hào)的頻率測(cè)量。本設(shè)計(jì)采用的測(cè)頻方法是直接測(cè)頻。</p><p>　　隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信

10、號(hào)作為其最基礎(chǔ)的元素，其頻率的測(cè)量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用日益重要，而且需要測(cè)頻的范圍也越來越寬。傳統(tǒng)的頻率計(jì)通常采用組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運(yùn)行速度慢，而且測(cè)量范圍低，精度低。因此，隨著對(duì)頻率測(cè)量的要求的提高，傳統(tǒng)的測(cè)頻的方法在實(shí)際應(yīng)用中已不能滿足要求。因此，我們需要尋找一種新的測(cè)頻的方法。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成熟，用單片機(jī)來做為一個(gè)電路系統(tǒng)的控制電路逐漸顯示出其無與倫比的優(yōu)越性。因此本論文采用

11、單片機(jī)來做為電路的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量高頻率的數(shù)字頻率計(jì)。用單片機(jī)來做控制電路的數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率精度高，測(cè)量頻率的范圍得到很大的提高。</p><p>　　本論文的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)技術(shù)的數(shù)字頻率計(jì)。主要介紹了信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、分頻處理電路、數(shù)據(jù)選擇電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路的構(gòu)成原理，以及其測(cè)頻的基本方法。進(jìn)行了相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案論證與

12、比較</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的頻率計(jì)。設(shè)計(jì)指標(biāo)為，可測(cè)量輸入信號(hào)為峰值+5v的正弦信號(hào)；頻率測(cè)量范圍10Hz~10KHz正弦信號(hào)；頻率測(cè)量精度為0.1%；采用1602液晶顯示器顯示測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　2.1 基于集成電路的簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)</p><p>　　基于集成電路的簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)由信號(hào)衰

13、減放大電路、信號(hào)整形電路、閘門電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼顯示電路、時(shí)基電路、控制電路等部分組成。其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示，測(cè)量頻率共有三個(gè)檔，當(dāng)被測(cè)信號(hào)經(jīng)整形后變成脈沖信號(hào)（矩形波或方波），送入閘門，等待時(shí)基信號(hào)的到來，時(shí)基信號(hào)由555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)較穩(wěn)定的多諧振蕩器，經(jīng)整形分頻后，

14、產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基信號(hào)作為閘門開通的基準(zhǔn)時(shí)間。當(dāng)被測(cè)信號(hào)通過閘門，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器即開始記錄時(shí)鐘的個(gè)數(shù)，從而達(dá)到了測(cè)量頻率的要求。</p><p>　　2.2 基于AT89C51的頻率計(jì)設(shè)計(jì)</p><p>　　基于AT89C51的頻率計(jì)由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、分頻處理電路、數(shù)據(jù)選擇電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路組成，其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。</p><p&g

15、t;　　圖2-2 基于AT89C51的頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　測(cè)量一個(gè)信號(hào)的頻率有兩種方法：第一種是計(jì)數(shù)法，用基準(zhǔn)信號(hào)去測(cè)量被測(cè)信號(hào)的高電平持續(xù)的時(shí)間，然后轉(zhuǎn)換成被測(cè)信號(hào)的頻率。第二種是計(jì)時(shí)法，計(jì)算在基準(zhǔn)信號(hào)高電平期間通過的被測(cè)信號(hào)個(gè)數(shù)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)量10Hz~10KHz的正弦信號(hào)，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)，首先要將正弦信號(hào)通過過零比較

16、轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，然后變成測(cè)量方波信號(hào)的頻率。在本設(shè)計(jì)中采用的是計(jì)數(shù)法，當(dāng)信號(hào)頻率超過1KHz的時(shí)候測(cè)量精度將超出測(cè)量極度要求，所以當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率高于1KHz的時(shí)候需要將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行分頻處理直到達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，由外部中斷輸入被測(cè)信號(hào)，通過定時(shí)方式計(jì)算被測(cè)信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間。通過單片機(jī)計(jì)算得出結(jié)果，最后由1602液晶顯示器顯示測(cè)量結(jié)果。<

17、;/p><p>　　2.3 方案的可行性和優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　基于集成電路的簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，由555定時(shí)器、RC阻容件構(gòu)成多諧振蕩器作為時(shí)基電路，由于被測(cè)信號(hào)范圍為10Hz~10KHz，所以將頻率分為幾檔：多諧振蕩器經(jīng)二級(jí)10分頻后，可提取應(yīng)檔位變化所需的時(shí)間1s、0.1s、0.01s。在電路中引進(jìn)電位器來調(diào)節(jié)震蕩器產(chǎn)生的頻率。在閘門導(dǎo)通情況下，開始計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)中有多少個(gè)上升沿，使用數(shù)碼

18、管顯示輸出。</p><p>　　基于AT89C51的頻率計(jì)，基準(zhǔn)頻率由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生，被測(cè)正弦信號(hào)經(jīng)過過零比較器變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)，經(jīng)過分頻處理后，通過數(shù)據(jù)選擇電路將被測(cè)信號(hào)輸入到單片機(jī)的P3.2口，通過定時(shí)方式計(jì)算被測(cè)信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間，由單片機(jī)分析是否分頻以及分頻次數(shù)，并由P2.0口輸出到液晶顯示1602顯示。</p><p>　　對(duì)比以上兩種方案，前一方案由555構(gòu)成的振蕩器輸

19、出方波信號(hào)時(shí)，由于電路里使用的電容元件，隨著溫度的變化，輸出信號(hào)的頻率也會(huì)發(fā)生變化，而基于單片機(jī)的頻率計(jì)中的基準(zhǔn)頻率由單片機(jī)內(nèi)部T0產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，因此基準(zhǔn)頻率穩(wěn)定。前一方案采用數(shù)碼管顯示輸出，基于單片機(jī)的頻率計(jì)采用液晶顯示輸出，相比兩種輸出方式，液晶顯示相對(duì)于數(shù)碼管顯示值更加清晰明確；同時(shí)基于單片機(jī)的頻率計(jì)的整體硬件電路相對(duì)于基于集成電路的頻率計(jì)的硬件電路簡(jiǎn)單。綜合對(duì)比之下確定基于單片機(jī)的頻率計(jì)的作為本次設(shè)計(jì)的最終方案。</p&g

20、t;<p>　　第3章 頻率計(jì)電路的工作原理</p><p>　　3.1 單元電路工作原理</p><p>　　硬件電路主要由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、數(shù)據(jù)選擇電路、單片機(jī)硬件電路和顯示電路五部分組成，現(xiàn)在對(duì)硬件電路各組成部分進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1.1 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　電路要求測(cè)量為峰值+5v

21、的正弦信號(hào)，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)，因此需要將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，需要一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，該電路主要由LM833N器件組成，具體電路如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　當(dāng)反相端參考電壓為零，則輸入信號(hào)每次過零時(shí)，輸出電壓產(chǎn)生一次跳變，從一個(gè)電平變到另一個(gè)電平，這種比較器稱為過零比較器，將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)用過零比較電路實(shí)現(xiàn)。

22、在圖3-1的同相輸入端輸入正弦信號(hào)，由于在U1的正半周，U1>0，則UO=UOH；在U1的負(fù)半周，U1<0，則UO=UOL；因此輸出波形為方波(這種高、低電平各占周期時(shí)間一半的矩形波稱為方波），其輸出幅度與電源電壓和運(yùn)放的最大輸出電壓有關(guān)，因此在正弦信號(hào)通過LM833N與零電平比較，電壓大于零的時(shí)候輸出LM833N的正電源+5v，電壓小于零的時(shí)候輸出負(fù)電源0v。</p><p>　　3.1.2 分頻電

23、路</p><p>　　為了滿足設(shè)計(jì)精度要求，當(dāng)外部被測(cè)信號(hào)頻率高于1KHz時(shí)，由于受單片機(jī)基準(zhǔn)頻率1MHz的限制，會(huì)使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)不精確，從而使得輸出頻率不精確。為了避免這種情況的發(fā)生，通過外部電路進(jìn)行分頻處理，分頻電路采用十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器74HC4017來分頻。74HC4017引腳圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 74HC4017引腳圖</p><

24、p>　　74HC4017的12腳CO，作為進(jìn)位輸出端，每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，就可得一個(gè)進(jìn)位輸出脈沖，因此進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。13腳E為控制端，低電平有效；14腳CLK為時(shí)鐘輸入端，脈沖上升沿有效；15腳MR為清零輸入端，在“MR”端加高電平或正脈沖時(shí)，74HC4017計(jì)數(shù)器中各計(jì)數(shù)單元輸出低電平“0”，74HC4017有10個(gè)譯碼輸出端Q0~Q9，它隨時(shí)鐘脈沖的輸入而依次出現(xiàn)高電平。</p>&

25、lt;p>　　由74HC4017構(gòu)成的分頻電路圖如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-3 分頻電路</b></p><p>　　由圖知，74HC4017工作的時(shí)鐘信號(hào)來自信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中過零比較器的輸出，當(dāng)被測(cè)正弦信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路脈沖個(gè)數(shù)達(dá)到10個(gè)時(shí)，74HC4017產(chǎn)生溢出，CO端輸出頻率為輸入頻率的1/10，達(dá)到十分頻的作用。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率高

26、于1KHz時(shí)，就需要將分頻處理后的輸入信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)選擇電路，由于題目要求測(cè)量的輸入頻率最高為10KHz，用一個(gè)74HC4017即可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.3 數(shù)據(jù)選擇電路</p><p>　　被測(cè)信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路，一路輸入到數(shù)據(jù)選擇電器的數(shù)據(jù)輸入端X0，另一路經(jīng)過分頻電路輸入到數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端X1，由數(shù)據(jù)選擇電路來選擇由不同的輸入信號(hào)輸出到單片機(jī)的P3.2口，

27、這里選用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇，它的真值表如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 74LS151真值表</p><p>　　74LS151作為數(shù)據(jù)選擇器，它有3個(gè)地址輸入端A、B、C，8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端X0~X7，兩個(gè)互補(bǔ)的數(shù)據(jù)輸出端Y和，還有一個(gè)控制輸入端。從功能表可以看出，低電平有效。當(dāng)=1時(shí)，電路處于禁止?fàn)顟B(tài)，Y始終為0；當(dāng)=0時(shí)，電路處于工作狀態(tài)，由地址輸

28、入端A、B、C的狀態(tài)決定哪一路信號(hào)送到Y(jié)和輸出。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以用74LS151來選擇分頻次數(shù)。其具體電路如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 數(shù)據(jù)選擇電路</p><p>　　將74LS151的端接地，單片機(jī)P2.0、P2.1、P2.2口輸入到74LS151的A、B、C三個(gè)地址輸入端，在本設(shè)計(jì)中選擇X0或X1中某一路被測(cè)信號(hào)輸入，并由Y輸入到單片機(jī)的外部中斷P3.2口。通過程序

29、將數(shù)據(jù)選擇器的控制端A、B、C的初始值設(shè)為0、0、0，即選擇信號(hào)由數(shù)據(jù)輸入端X0輸入，當(dāng)頻率小于或等于1KHz時(shí)，單片機(jī)計(jì)得的基準(zhǔn)頻率大于等于500次，信號(hào)由數(shù)據(jù)輸入端X0輸入；當(dāng)頻率大于1KHz時(shí)，單片機(jī)計(jì)得的基準(zhǔn)頻率小于500次，此時(shí)A、B、C的值為1、0、0，即選擇由數(shù)據(jù)輸入端X1輸入。</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)作為控制系統(tǒng)和計(jì)數(shù)

30、器，是本次設(shè)計(jì)的最重要的部分，AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)產(chǎn)生，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，它的引腳功能如下。</p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收TTL門電流。當(dāng)P1

31、口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這

32、是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八

33、位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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

34、。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 （外部中斷0）</p><p>　　P3.3 （外部中斷1）</p><p>　　

35、P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器

36、復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SF

37、R8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，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禁止，置位無效。</p><p>　　：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（00

38、00H～FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　單片機(jī)構(gòu)成的硬件電

39、路如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)硬件系統(tǒng)</p><p>　　在AT89C51單片機(jī)中，有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器。12MHz石英晶體振蕩器及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2的大小沒有十分嚴(yán)格的

40、要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難以程序及溫度穩(wěn)定性，通常C1、C2使用電容使用20PF～40PF，本設(shè)計(jì)中使用的是30PF的電容器。</p><p>　　單片機(jī)的P3.2口接收來自數(shù)據(jù)選擇器Y的被測(cè)信號(hào)；P0口接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端，ALE，，，P0.0，P0.1通過外接控制電路連接到液晶顯示器的控制端；單片機(jī)的RST信號(hào)輸入由復(fù)位電路控制，該復(fù)位電路由一個(gè)按鍵開關(guān)和

41、一個(gè)4.7K電阻組成，當(dāng)復(fù)位電路開關(guān)按下時(shí)，單片機(jī)RST端變?yōu)楦唠娖?，單片機(jī)開始工作。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)單片機(jī)RST端變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C(jī)停止工作。</p><p>　　3.1.5 顯示電路</p><p>　　由單片機(jī)的P0口輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端，顯示電路由液晶顯示器1602、八D鎖存器74LS373和一個(gè)與非門組成，它的具體電路如圖3-6所示。</p><p&g

42、t;<b>　　圖3-6 顯示電路</b></p><p>　　在八D鎖存器74LS373中，當(dāng)為高電平時(shí),Q0～Q7呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動(dòng)總線，也不是總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時(shí)，Q隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時(shí)，Q被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平中。</p><p>　　由單片機(jī)的P0口輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端D0~D7，液晶

43、顯示器的工作方式由RS、RW、E控制，當(dāng)液晶顯示器1602的D0、D1端有信號(hào)輸入時(shí)，液晶顯示器的D0、D1信號(hào)輸入到八D鎖存器74LS373輸入端，通過由Q0、Q1端分別輸出到液晶顯示器的RS、RW端，單片機(jī)的P3.6、P3.7口輸入到與非門74LS00，由74LS00的輸出端輸入到液晶顯示器的E端。LCD控制器的信號(hào)功能如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 LCD控制器的信號(hào)功能表</p>

44、;<p>　　3.2 基于AT89C51的頻率計(jì)總體硬件電路圖</p><p>　　根據(jù)以上單元電路所得到的總體電路，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 基于AT89C51的頻率計(jì)總體電路圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求頻率范圍是10Hz~10KHz，當(dāng)頻率為10Hz時(shí)，T=100000us，高電平為50000us，0.1%的誤差為10

45、0us，由單片機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率為1MHz，T0=1us，最大誤差為1us，計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為50000（方式1）,滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)頻率增加到1KHz時(shí)，產(chǎn)生的誤差剛剛能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這時(shí)計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為500。當(dāng)頻率大于1KHz時(shí)（即計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)小于500）就需要將被測(cè)頻率分頻后再測(cè)量，如當(dāng)頻率為10KHz時(shí)，先計(jì)算計(jì)得的脈沖數(shù)等于50，小于了500，所以將10KHz的信號(hào)10分頻得到1KHz，這時(shí)就滿足要求了。最后得到的頻率f=，其中n為計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)

46、，i為分頻的次數(shù)。</p><p>　　被測(cè)正弦信號(hào)經(jīng)過過零比較器，轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，一路直接輸入到數(shù)據(jù)選擇電器的數(shù)據(jù)輸入端X0，另一路經(jīng)過分頻電路輸入到數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端X1，由程序?qū)?shù)據(jù)選擇器的控制端A、B、C的初始值設(shè)置為0、0、0，即選擇信號(hào)由數(shù)據(jù)輸入端X0輸入，當(dāng)頻率小于或等于1KHz時(shí)，單片機(jī)計(jì)得的基準(zhǔn)頻率大于等于500次，信號(hào)由數(shù)據(jù)輸入端X0輸入；當(dāng)頻率大于1KHz時(shí)，單片機(jī)計(jì)得的基準(zhǔn)頻率小于50

47、0次，此時(shí)A、B、C的值為0、0、1，即選擇由數(shù)據(jù)輸入端X1輸入，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算后，由1602液晶顯示器顯示信號(hào)頻率。</p><p>　　第4章 基于AT89C51頻率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置分頻選通信號(hào)P2=0x00，選通0通道。設(shè)置T0工作方式，采用硬件啟動(dòng)方式，GATE=1，當(dāng)INT0和TR0同時(shí)為1時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)方式為方式1（16位

48、），TH0和TL0都置零。當(dāng)外部中斷INT0=1時(shí)等待，當(dāng)外部中斷為0時(shí)啟動(dòng)T0即TR0=1，當(dāng)INT0一直為0時(shí)就等待，一旦INT0=1就啟動(dòng)計(jì)數(shù)同時(shí)等待，當(dāng)INT0為0時(shí)跳出并關(guān)閉T0即TR0=0。這樣就計(jì)得高電平期間基準(zhǔn)脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)脈沖個(gè)數(shù)小于500時(shí)就選擇10分頻信號(hào)，即P2自加1，同時(shí)記錄分頻一次；如果分頻后脈沖個(gè)數(shù)還小于500則再次分頻，直到計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)大于500。</p><p>　　其示意圖如圖4-1

49、所示，</p><p>　　圖4-1 計(jì)數(shù)工作示意圖</p><p>　　主程序流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 主程序流程圖</p><p><b>　　程序清單：</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p&

50、gt;　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<lcd.c>;</p><p>　　#include<math.h></p><p>　　sbit p32=P3^2;</p><p&g

51、t;<b>　　main()</b></p><p>　　{ unsigned int period,k,j,i=0;</p><p>　　float f,m;</p><p>　　char buff[30];</p><p>　　init_LCD();</p><p><b>　　P2

52、=0x00;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0X09;</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>

53、　　TL0=0;</b></p><p>　　while(p32==1);</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(p32==0);</p><p>　　while(p32==1);</p><p><b>　　TR0=0;</

54、b></p><p>　　period=TH0*256+TL0;</p><p>　　while(period<=500) /*判斷是否分頻及計(jì)算分頻次數(shù)*/</p><p><b>　　{ P2++;</b></p><p><b>　　i++;</b></p>

55、<p>　　period=period*10;</p><p><b>　　if(i==6)</b></p><p><b>　　{P2=0x00;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b&g

56、t;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　k=pow(10,i); /* 10的i次方*/</p><p>　　f=(1000000.0/(2*period))*k;</p><p>　　if(f<1000)</p><p>　　sprintf

57、(buff,"f=%5.2fHZ",f);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{m=f/1000.0;</p><p>　　sprintf(buff,"f=%5.2fKHZ",m);</p><p><b>　　}</b><

58、;/p><p>　　lcdprintf(0,0,buff);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　顯示子程序：</b></p><p>　　#include <lcd.h>&

59、lt;/p><p>　　char code CGRAM_TABLE[]={0x08,0x0F,0x12,0x0F,0x0A,0x1F,0x02,0x02,//;年</p><p>　　0x0F,0x09,0x0F,0x09,0x0F,0x09,0x11,0x00,//;月</p><p>　　0x0F,0x09,0x09,0x0F,0x0,0x09,0x0F,0x0

60、0}; //;日</p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<250;i++);</p><p><b>　　}</b><

61、/p><p>　　void init_LCD()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　WR_COM=0x38; //設(shè)置為8位數(shù)據(jù)總線，16*2，5*7點(diǎn)陣</p><p>　　for(i=0;i<100;i+

62、+)</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　WR_COM=0x01; //清屏幕</p><p>　　for(i=0;i<50;i++)</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　WR_C

63、OM=0x06; //光標(biāo)移動(dòng)，顯示區(qū)不移動(dòng)，讀寫操作后，地址計(jì)數(shù)器AC加1</p><p>　　for(i=0;i<50;i++)</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　WR_COM=0x0c;</p><p>　　for(i=0;i<50;i++)</

64、p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_cgram()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;

65、 //;設(shè)置自定義字符</p><p>　　WR_COM=0x40;</p><p>　　for(i=0;i<24;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　WR_DAT=CGRAM_TABLE[i];</p><p><b>　　}</b>

66、</p><p>　　for(i=0;i<40;i++)</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PutChar(char t)</p><p><b>　　{</b&g

67、t;</p><p><b>　　WR_DAT=t;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay(); </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　

68、void clr_lcd()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　WR_COM=0x01;</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b&g

69、t;　　}</b></p><p>　　void lcdprintf(char x,char y,char *s)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//clr_lcd();</p><p>　　if(y>1)y=1;</p><p>　　WR_COM=

70、(y*0x40+x)|0x80;</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　while(*s!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　WR_

71、DAT=*s;</p><p><b>　　s++;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

72、;b>　　}</b></p><p><b>　　第5章 電路的仿真</b></p><p>　　本次基于AT89C51單片機(jī)頻率計(jì)的電路仿真整體圖如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1電路仿真整體圖</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p>&l

73、t;p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。我所設(shè)計(jì)的是基于AT89C51單片機(jī)的頻率計(jì)，這是一種用于測(cè)量信號(hào)頻率的電路。基于AT89C51單片機(jī)頻率計(jì)的設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。下面我對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的過程做一下簡(jiǎn)單的總結(jié)。</p><p>　　頻率計(jì)在我們信號(hào)測(cè)量方面幾乎都可以看到它的身影。拿到設(shè)計(jì)課題，通過一個(gè)星期的時(shí)間收集資料后，我已經(jīng)對(duì)我所要設(shè)計(jì)的基

74、于AT89C51的單片機(jī)有了一定了的認(rèn)識(shí)，也開始研究設(shè)計(jì)方向和方法。測(cè)量一個(gè)信號(hào)的頻率有兩種方法：第一種是計(jì)數(shù)法，用基準(zhǔn)信號(hào)去測(cè)量被測(cè)信號(hào)的高電平持續(xù)的時(shí)間，然后轉(zhuǎn)換成被測(cè)信號(hào)的頻率。第二種是計(jì)時(shí)法，計(jì)算在基準(zhǔn)信號(hào)高電平期間通過的被測(cè)信號(hào)個(gè)數(shù)。最終確定用第一種方式實(shí)現(xiàn)我的設(shè)計(jì)。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)即將完成之際，我很明確自己的設(shè)計(jì)在分頻計(jì)算過程中反應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)，在現(xiàn)在科技發(fā)展水平的基礎(chǔ)上采用復(fù)雜可編程

75、邏輯器件CPLD和單片機(jī)AT89C51共同來設(shè)計(jì)成的等精度頻率計(jì)，實(shí)現(xiàn)等精度、精度高、寬頻帶的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。其中，CPLD/FPGA模塊具有定時(shí)精確及時(shí)和速度快的特點(diǎn)，同時(shí)，單片機(jī)AT89C51在數(shù)值的運(yùn)算上非常簡(jiǎn)單方便。所以，兩者相結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。這樣就最大限度地縮短了開發(fā)的周期，精簡(jiǎn)了系統(tǒng)的體積，還保證了頻率計(jì)的高精度和良好的可靠性,使本設(shè)計(jì)具備了開發(fā)周期短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)。</p>&

76、lt;p>　　但是由于個(gè)人水平有限，以及條件的限制。該設(shè)計(jì)存在著一定的缺陷，以及并沒在實(shí)際生活中進(jìn)行使用，測(cè)試，而只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的部分檢測(cè)。該設(shè)計(jì)往后還可在輸出功率加大，和減小失真等幾個(gè)方向給予改進(jìn)。</p><p>　　通過為期十周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到了自己知識(shí)的匱乏。設(shè)計(jì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路，所要考慮的問題，要比考試的時(shí)候考慮的多的多。這樣，在很大程度上提高了我考慮問題的全面性。設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要考慮到它

77、的前因后果。什么功能需要什么電路來實(shí)現(xiàn)。另外，還要考慮它的可行性，實(shí)用性等等。以前，我們學(xué)習(xí)的電路只是一個(gè)理論知識(shí)，通過這次實(shí)踐，使我的理論知識(shí)上升到了一個(gè)實(shí)踐的過程。同時(shí)在實(shí)踐中也加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］李群芳編著 單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用-嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ).北京.清華大學(xué)出版社，2005

78、</p><p>　　［2］康華光主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第四版）.北京.高等教育出版社，2000</p><p>　　［3］康華光主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第五版）.北京.高等教育出版社，2006</p><p>　　［4］李雷等編 集成電路應(yīng)用實(shí)驗(yàn).國(guó)防工業(yè)出版社，2003</p><p>　　［5］李雷等編 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教

79、程.電子科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　［6］朱紅等編 電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn).電子科技大學(xué)出版社，2005</p><p>　?。?］馮熙昌編 電子電話機(jī)集成電路手冊(cè).人民郵電出版社，1996</p><p>　?。?］李華等編 MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，1993</p><p>　?。?］徐惠民等