AT89C51數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

1、AT89C51數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書工學(xué)院機(jī)械系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)x 級(jí)x 班學(xué)號(hào)xxxx 姓名xxxx 指導(dǎo)教師xxxx題目: AT89C51數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)課程:單片機(jī)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間 2021年10月28 日至2021年11 月10 日共2 周課程設(shè)計(jì)工作內(nèi)容與基本要求(設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)任務(wù)、工作計(jì)劃、所需相關(guān)資料)（紙張不夠可加頁）基本要求：利用單片機(jī)AT89C51設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)，能將所測(cè)量的頻率在LED顯示器上顯示。創(chuàng)新設(shè)計(jì)：可采用不同方法進(jìn)行頻率測(cè)量；具有鍵盤操作功能等。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求選擇所用元器件，設(shè)

2、計(jì)硬件電路。要求用Proteus繪制整個(gè)系統(tǒng)電路原理圖。2.2軟件設(shè)計(jì)根據(jù)該系統(tǒng)要求的功能進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，繪制整個(gè)系統(tǒng)的軟件流程圖；根據(jù)流程圖編寫程序并匯編調(diào)試通過；列出軟件清單，軟件清單要求逐條加以注釋。2.3 Proteus仿真用Proteus對(duì)系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行仿真調(diào)試并通過。2.4 編寫設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容包括任務(wù)書、設(shè)計(jì)方案分析、硬件部分設(shè)計(jì)、軟件部分設(shè)計(jì)、調(diào)試結(jié)果整理分析、設(shè)計(jì)調(diào)試的心得體會(huì)等，字?jǐn)?shù)不少于5000字；硬件部分設(shè)計(jì)要繪制整個(gè)系統(tǒng)電路原理圖，對(duì)各部分電路設(shè)計(jì)原理做出說明；軟件設(shè)計(jì)部分要（用visio2021畫圖軟件）繪制整個(gè)系統(tǒng)及各部分的軟件流程圖，列出程序清單，逐條加以注釋，并注

3、明各程序功能塊的功能。3工作計(jì)劃4主要參考資料單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書皮大能北京理工大學(xué)出版社2021.7 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用吳金戎清華大學(xué)出版社2021.8 單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教程與實(shí)踐夏路易電子工業(yè)出版社2021.1單片機(jī)原理及應(yīng)用張毅剛高等教育出版社 2021.11基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例蔣輝平機(jī)械工業(yè)出版社2021.7指導(dǎo)老師簽字:日期:目錄1緒論 (1)1.1 課題背景及目的 (1)1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 (1)1.3 課題研究方法 (1)2測(cè)量方案的論證與分析 (2)2.1 測(cè)量方法的分析 (2)2.1.1 直接測(cè)頻法 (2)2.1.2 間接測(cè)量法（測(cè)周期法） (

4、2)2.1.3 直接與間接相結(jié)合的方法 (3)2.2 硬件電路設(shè)計(jì)方案分析 (3)2.2.1 中小規(guī)模數(shù)字集成電路 (3)2.2.2 單片機(jī)AT89C51 (4)3基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) (5)3.1 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 (7)3.1.1 AT89C51單片機(jī)及其引腳說明 (8)3.1.2信號(hào)輸入放大和整形電路 (9)3.1.3時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路 (10)3.2 數(shù)字頻率計(jì)軟件設(shè)計(jì) (11)3.2.1 主程序設(shè)計(jì) (11)3.2.2 子程序設(shè)計(jì) (12)4系統(tǒng)調(diào)試 (17)4.1 硬件調(diào)試 (17)4.2 軟件調(diào)試 (17)4. 2.1 軟件調(diào)試的步驟 (17)4.2.2調(diào)試過程中遇到的問題及

5、解決方法 (20)結(jié)論 (20)致謝 (20)參考文獻(xiàn) (21)附錄 (21)附錄A (21)附錄B (30)1緒論頻率計(jì)又稱為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。其最基本的工作原理為：當(dāng)被測(cè)信號(hào)在特定時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率f=N/T。頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：時(shí)基（T）電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。在一個(gè)測(cè)量周期過程中，被測(cè)周期信號(hào)在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個(gè)輸入端。主門的另外一個(gè)輸入端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進(jìn)入計(jì)數(shù)

6、器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測(cè)信號(hào)的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測(cè)量功能之間的切換并實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)置。1.1課題背景及目的本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是使用AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)頻率計(jì)系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)為主控單元，主要用于對(duì)方波頻率的測(cè)量，51系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種 8 位單片機(jī)之一，隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用。51 系列及其衍生單片機(jī)還會(huì)在繼后很長(zhǎng)一段時(shí)間占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場(chǎng)，因此，作為新世紀(jì)的大學(xué)生，在信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，掌握單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理和使用是非常重要的。本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是使用AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7、頻率計(jì)系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)為主控單元，主要用于對(duì)方波頻率的測(cè)量1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況在傳統(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，無法實(shí)時(shí)快速的跟蹤捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化。正是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(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。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計(jì)被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測(cè)試中。頻率計(jì)能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計(jì)能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率計(jì)被用來對(duì)各種電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。在無線通訊測(cè)

8、試中，頻率計(jì)既可以被用來對(duì)無線通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以被用來對(duì)無線電臺(tái)的跳頻信號(hào)和頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析。1.3課題研究方法本論文主要闡述了以AT89C51單片機(jī)為核心，利用它內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量。單片機(jī)AT89C51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。其基本模塊包括輸入、切換邏輯、計(jì)數(shù)、單片機(jī)控制及顯示模塊，采用匯編語言。2測(cè)量方案的論證與分析2.1測(cè)量方法的分析測(cè)量方法通常有三種：直接測(cè)量法、間接測(cè)量法、直接與間接測(cè)量結(jié)合法。 2.1.1直接測(cè)頻法這種方法的測(cè)量原理是：由于頻率是單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生周

9、期變化的次數(shù)，使得我們可以在給定的單位時(shí)間1S 內(nèi)（稱為閘門）對(duì)被測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)計(jì)數(shù)，得到的脈沖個(gè)數(shù)就是被測(cè)信號(hào)的頻率。 經(jīng)分析，本測(cè)量法在低頻段的相對(duì)測(cè)量誤差較大，即在低頻段不能滿足本設(shè)計(jì)的要求2.1.2間接測(cè)量法（測(cè)周期法） 1S 基準(zhǔn)閘門信號(hào)被測(cè)信號(hào)實(shí)際檢出信號(hào)雖然直接測(cè)頻法可以測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)即頻率，但是對(duì)于較低頻率的信號(hào)其檢測(cè)誤差會(huì)大大增大，例如1.8Hz 的信號(hào)，在通過1秒的閘門時(shí)間內(nèi)其0.8會(huì)被淹沒，這是在設(shè)計(jì)中所不允許的。解決這種現(xiàn)象的辦法就是改直接測(cè)頻法為測(cè)周期法。其原理是用被測(cè)信號(hào)的周期作為閘門，在該閘門時(shí)間內(nèi)允許已知標(biāo)準(zhǔn)的短周期間隔的較高頻率的信號(hào)通過，通過數(shù)字電

10、路或微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，通過閘門的已知信號(hào)頻率的個(gè)數(shù)越多，其被測(cè)頻率就越低。 測(cè)周期法時(shí)序圖經(jīng)誤差分析，可得結(jié)論：用該測(cè)量法測(cè)量時(shí)，被測(cè)信號(hào)的頻率越高，測(cè)量誤差越大。2.1.3直接與間接相結(jié)合的方法該方法的出發(fā)點(diǎn)是避開1量化誤差的影響較大的頻段，尋找有利因素而產(chǎn)生的。對(duì)信號(hào)不采用直接測(cè)頻法，而是改為測(cè)周期，并通過切換求得頻率。該方法可以滿足測(cè)量誤差的要求。由此可見，為了獲得較高的測(cè)量精度，在高頻段，宜采用直接測(cè)頻法；在低頻段，宜采用測(cè)周期法。把測(cè)量工作分為兩種方法：（1）當(dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率100 Hz 時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器構(gòu)成為計(jì)數(shù)器，以機(jī)器周期為基準(zhǔn)，由軟件產(chǎn)生計(jì)數(shù)閘門，計(jì)數(shù)閘門寬度1 s 時(shí)，即可滿

11、足頻率測(cè)量結(jié)果為4位有效數(shù)字；（2）當(dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率100 Hz 時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器構(gòu)成為定時(shí)器，由頻率計(jì)的予處理電路把待測(cè)信號(hào)變成方波，方波寬度等于待測(cè)信號(hào)的周期。2.2硬件電路設(shè)計(jì)方案分析 2.2.1中小規(guī)模數(shù)字集成電路系統(tǒng)測(cè)頻部分采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路，用機(jī)械式功能轉(zhuǎn)換開關(guān)換檔，完成測(cè)頻被測(cè)閘門信號(hào)高頻基準(zhǔn)信號(hào)實(shí)際檢出已知信號(hào) 率、測(cè)周期及測(cè)脈寬等功能。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，能可靠的完成頻率計(jì)的基本功能，但由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路過于復(fù)雜，而且多量程換檔開關(guān)使用不便。原理框圖如2.1所示。2.1原理框圖2.2.2單片機(jī)AT89C51系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)AT89

12、C51作為控制核心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的測(cè)試信號(hào)控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、鍵盤掃描和控制數(shù)碼管的顯示輸出完成各種時(shí)序邏輯控制、計(jì)數(shù)功能。系統(tǒng)組成框圖如圖2.2所示，所有信號(hào)包括基準(zhǔn)頻率信號(hào)、被測(cè)信號(hào)AT89C51單片機(jī)的控制下進(jìn)行計(jì)數(shù)或定時(shí)，單片機(jī)將每次測(cè)試結(jié)果經(jīng)運(yùn)算處理后，以十進(jìn)制的形式送到4位數(shù)碼管顯示電路顯示。按鍵接口電路，因?yàn)榘存I數(shù)量較少，所以采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)頻、測(cè)周功能。圖2.2 原理框圖顯然，單片機(jī)AT89C51的電路簡(jiǎn)潔、新穎，數(shù)字集成電路從系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)上看，要實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量范圍10Hz10KHz，實(shí)現(xiàn)比較困難，還要進(jìn)行周期換算頻率，因此采用單片機(jī)AT89C51系統(tǒng)。3.基于單

13、片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件的構(gòu)成本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89C51，由它完成對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有以下幾個(gè)模塊：放大整形模塊、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生模塊、按鍵模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、LED顯示模塊。各模塊關(guān)系圖如圖2所示：+5v3.1.1AT89C51單片機(jī)及其引腳說明89C51是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。引腳說明：電源電壓VCCGND:地P0

14、口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低

15、時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（I）。ILP2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)）。會(huì)輸出電流（IILP2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制

16、信號(hào)。P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（I）。ILP3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:表1 P3口的第二功能RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（PROG）。一般情況下，ALE是以晶振頻

17、率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。PSEN：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將跳過兩個(gè)信號(hào)。EA/V:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H PP到FFFH單元的指令，EA必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。端。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，EA應(yīng)該接到VCCXTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸

18、出端。Array3.1.2信號(hào)輸入放大和整形電路放大整形系統(tǒng)包括衰減器、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,幅值過大的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過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)成的射級(jí)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，整形后的方波送到閘門以便計(jì)數(shù)。由于輸入的信號(hào)幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對(duì)于輸入信號(hào)的測(cè)量就不方便了，過大可能會(huì)把器件燒毀，過小可能器件檢測(cè)不到，所以在設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)輸入的波形進(jìn)行阻抗變換、放

19、大限幅和整形，信號(hào)調(diào)理部分電路具體實(shí)現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如下圖4所示：3.1.3時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路時(shí)鐘是一切微處理器、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(gè)自激振蕩電路，它是定時(shí)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(dòng)內(nèi)部時(shí)鐘電路產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。內(nèi)部方式：在XTAL1、XTAL2跨接定時(shí)元件和兩個(gè)電容就構(gòu)成了自激振蕩器。C1、C2取5-30PF，起微調(diào)和穩(wěn)定作用。晶振頻率：f=1.212MHZ，常用頻率為6、12、11.0592 MHz。外部方式：外部振蕩脈沖信號(hào)直接由XTAL2端輸入，此時(shí)，XTAL1應(yīng)接地，而片內(nèi)振蕩電路不起作用，。常用于單片機(jī)同時(shí)工作，

20、以便同步，要求信號(hào)低于12MHz。時(shí)鐘周期：振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖頻率的倒數(shù)。為單片機(jī)中最小、最基本的時(shí)間單位。狀態(tài)周期：振蕩信號(hào)經(jīng)2分頻后獲得的信號(hào)周期，稱S，顯然，S為時(shí)鐘周期的2倍。機(jī)器周期：12個(gè)時(shí)周鐘期為一個(gè)機(jī)器周期，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)基本操作所需的時(shí)間。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間，至少包含一個(gè)機(jī)器周期。指令字節(jié)：指令占用存儲(chǔ)空間的字節(jié)數(shù)，有單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)三類。當(dāng)時(shí)鐘頻率為12MHz和6MHz時(shí)，時(shí)鐘周期分別為1/12s和1/6s ，機(jī)器周期分別為1s和2s。這里使用12MHz晶振和兩個(gè)電容就構(gòu)成的自激振蕩器。3.2數(shù)字頻率計(jì)軟件設(shè)計(jì)3.2.1主程序設(shè)計(jì)程序要求：要能實(shí)現(xiàn)

21、量程切換，超量程指示，準(zhǔn)確定時(shí)。3.2.2子程序設(shè)計(jì)子程序主要包括：按鍵中斷子程序、定時(shí)中斷子程序、計(jì)數(shù)中斷子程序、周期中斷子程序、超量程判斷子程序、除法子程序、二進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD子程序、顯示程子序。3.2.2.1按鍵中斷子程序按鍵中斷子程序流程圖3.2.2.2定時(shí)中斷和計(jì)數(shù)中斷子程序3.2.2.3周期中斷子程序周期中斷子程序流程圖3.2.2.4超量程判斷子程序判斷大小，小于量程輸出“0.”，大于量程輸出“1.”。3.2.2.5除法子程序Array該子程序用于周期轉(zhuǎn)換頻率，因?yàn)橹芷跒閮傻饺止?jié)，所以使用移位除法。移位除法模擬手算方法：1）從被除數(shù)高位開始對(duì)齊除數(shù)，比較。2）若前者大于或等于后者，商

22、位為1，并把被除數(shù)減除數(shù)，形成部分余數(shù)。若前者小于后者，商位為0。3）部分余數(shù)左移一位，商也左移一位。4）整個(gè)余數(shù)若小于除數(shù)，則退出。5）部分余數(shù)從高位開始與除數(shù)比較。6）到第2）步。若被除數(shù)大于或等于除數(shù)，則溢出。二進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD分為小數(shù)部分和整數(shù)部分。二進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD子程序流程圖3.2.2.7顯示程子序先進(jìn)行查碼，然后由串行口發(fā)送到移位寄存器中。程序：DISP:JB ALLOW,OUT;顯示更新是否允許MOV R2,#04H;位數(shù)MOV R1,#40H;顯示數(shù)據(jù)首地址DL0:MOV A,R1MOV DPTR,#TAB2MOVC A,A+DPTRMOV SBUF,A;發(fā)送JNB TI,$CLR

23、TIINC R1DJNZ R2,DL0RETTAB2:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHXTAL1XTAL24.系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試，由大到小，從整體到局部，進(jìn)行調(diào)試。本設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，所以不一一調(diào)試，就最復(fù)雜的顯示電路進(jìn)行調(diào)試。先由仿真器連接顯示電路，循環(huán)發(fā)送四位（1-9）顯示編碼，如果四位都不能顯示，檢查信號(hào)傳輸電路，時(shí)鐘電路，電源。如果四位都能顯示，但有的位顯示不正確，檢查L(zhǎng)ED與移位寄存器的連線順序是否正確。如果還顯示不正確，與正常的位調(diào)換LED數(shù)碼管。調(diào)換后，正常的位顯示不正常，則數(shù)碼管壞了，換數(shù)碼管。調(diào)換后，不正常的位顯示不

24、正常，則移位寄存器壞了，換移位寄存器。4.2軟件調(diào)試4.2.1軟件調(diào)試的步驟(1) 源文件的建立：使用菜單“File-New”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個(gè)新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序（4.2小節(jié)所示）。保存該文件，加上擴(kuò)展名（.asm或a51），這里將文件保存為examl.asm。（2）建立工程文件：點(diǎn)擊“Project-New Project”菜單，出現(xiàn)以個(gè)對(duì)話框，要求給工程起一個(gè)名字，我們輸入examl,不需要擴(kuò)展名，點(diǎn)擊保存按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框。這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo)CPU（即我們所使用的芯片型號(hào)80C51）點(diǎn)擊ATMEL前面的“+”號(hào)，

25、展開該層，點(diǎn)擊其中的80C51，然后點(diǎn)擊確定按鈕。回到主界面，此時(shí)，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Targ et1”，前面有“+”號(hào)，點(diǎn)擊“+”展開，可以看到下一層的“Source Group1”,這時(shí)的工程還是一個(gè)空工程，里面什么文件也沒有，需要手動(dòng)把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊“Souce Group”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單。選中其中的“Add file to Group”Souce Group1”，對(duì)話框，要求尋找源文件，注意該對(duì)話框下面的“文件類型“默認(rèn)為C Souce file (*.c),也就是以C為擴(kuò)展名的文件，而我們的文件是以asm 為擴(kuò)展名的，所以

26、在列表框中找不到examl1.asm,要將文件類型該掉，點(diǎn)擊對(duì)話框中”文件類型后的下拉列表，找到并選中“Asm Souce File(*.asm,*.a51)”,這樣，在列表框中就可以找到examl1.asm文文件了。雙examl1.asm文件，將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對(duì)話框并不消失，等待繼續(xù)加入其他文件，但初學(xué)時(shí)常會(huì)認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)對(duì)話框，提示你所選的文件以在列表中，此時(shí)點(diǎn)擊確定，返回前一對(duì)話框，然后，點(diǎn)擊”Close”即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“Souce Goup 1”前的加號(hào)，會(huì)發(fā)現(xiàn)examl1.asm 文件以在其中。雙擊文件名，即打開

27、源程序。（3）工程的詳細(xì)設(shè)置：首先點(diǎn)擊左邊Project窗口的Target 1,然后使用菜單“Proget-Option for target target 1”即出現(xiàn)對(duì)工程設(shè)置的對(duì)話框，對(duì)這個(gè)對(duì)話框可謂非常復(fù)雜，共有8個(gè)頁面，要全部高清可不容易，好在絕大部分設(shè)置項(xiàng)取默認(rèn)值就行了。設(shè)置完成以后安確認(rèn)返回主界面，工程建立、設(shè)置完畢。（4）編譯、連接：在設(shè)置好工程后，既可以進(jìn)行編譯、連接。選擇菜單Project-Build target,對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行比阿尼，然后在連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序有語法錯(cuò)

28、誤，會(huì)有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定到出錯(cuò)的位置，對(duì)源程序反復(fù)修改后，最終會(huì)得到如圖5-1所示的結(jié)果，提示獲得了名為examl.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時(shí)還產(chǎn)生了一些其他相關(guān)文件可被用于KEIL的仿真與調(diào)試。正確編譯之后的結(jié)果4.2.2調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法在進(jìn)入環(huán)境以后，遇到了很多問題，總結(jié)如下：(1)提示無asm文件編譯時(shí)候提示：F:.XX.asmFile has been changed outside the editor, reload ？解決方法：重新生成項(xiàng)目，產(chǎn)生examl.asm即可。(2)在進(jìn)入Keil的調(diào)試環(huán)境以后，發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)解決方法

29、：將光標(biāo)定位于需要修改的程序上，用菜單，DebugInline Assambly即可出現(xiàn)對(duì)話框，Enter New 后面的編輯框內(nèi)直接輸入需要修改的程序語句，輸入完之后鍵入回車將自動(dòng)指向下一條語句，可以繼續(xù)修改，如果不在需要修改，可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。（3）程序調(diào)試時(shí)，一些程序必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到解決方法：這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù)先設(shè)定的，這類問題使用的單步實(shí)行方法是很難調(diào)試的，這時(shí)就要使用發(fā)哦程序調(diào)試中的另一種非常重要是方法-斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，

30、以確定問題所在。在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行，使用菜單Debug/Insert/RemoveBreakPoint設(shè)置或移除斷點(diǎn)（也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實(shí)現(xiàn)同樣的功能）；Debug/Enable/Disable BreakPoint是開啟或暫停光標(biāo)所在懂行的斷點(diǎn)功能；Dubug/Disale All BreakPoint暫停所有斷點(diǎn)；Debug/Kill All BreakPoint清除所有的斷點(diǎn)設(shè)置。這些功能也可以用工具條上的快捷鍵進(jìn)行設(shè)置。（4）輸入程序時(shí)，有中文標(biāo)點(diǎn)，用keil編譯時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤解決方法：程序里有帶中文標(biāo)點(diǎn)，用英文重輸入一遍（5）匯編出現(xiàn)數(shù)字、

31、字母混淆解決方法：字母“O” 和數(shù)字“0”。主要錯(cuò)在這里。注意細(xì)節(jié)！結(jié)論基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)具有原理簡(jiǎn)單、易于調(diào)試和測(cè)量方便等優(yōu)點(diǎn)，主要用來測(cè)量低頻信號(hào)的頻率。由于其測(cè)量范圍會(huì)受單片機(jī)計(jì)數(shù)速率的限制，其測(cè)量量程較小，所以可以從原理上進(jìn)行改進(jìn)以提高其測(cè)頻范圍，比如通過增加分頻電路，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的測(cè)量。致謝通過這三個(gè)月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢論文設(shè)計(jì)。在論文設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師郭曉君老師給我悉心的幫助和

32、對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的論文較為復(fù)雜煩瑣，但是郭曉君老師仍然細(xì)心地糾正圖中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問題。同時(shí)感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的教導(dǎo)和關(guān)注；感謝大學(xué)三年傳授我們專業(yè)知識(shí)的所有老師，謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，此次論文的完成將變得困難。他們?cè)谖以O(shè)計(jì)中給了我許多寶貴的意見和建議。同時(shí)也要感謝自己遇到困難的時(shí)候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。參考

33、文獻(xiàn)1李全利，單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)。北京：高等教育出版社，20212王曙霞，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20213及力，Protel 2021原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程。北京：電子工業(yè)出版社，20214何利民，單片機(jī)高級(jí)教程。北京：航空航天大學(xué)出版社，20215李朝青，單片機(jī)原理與接口技術(shù)。北京：航空航天大學(xué)出版社，19996張毅剛，MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19977李華，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)。北京：航空航天出版社，20218陳光東，單片微型計(jì)算機(jī)原理接口技術(shù)。武漢：華中理工大學(xué)出版社，19999王福瑞，單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)大全，北

34、京：航空航天大學(xué)出版社，1998附錄附錄A 程序ORG 0000HAJMP MAIN ;主程序ORG 0003HLJMP KAYBOARD;鍵盤中斷入口ORG 000BHLJMP TIME ;定時(shí)中斷入口ORG 0013HLJMP ZHOU ;周期測(cè)量入口ORG 002BHLJMP JSH ;計(jì)數(shù)中斷入口LC EQU 50H;量程存放TO EQU 51H;定時(shí)溢出次數(shù)存放NEW EQU 52H;量程切換狀態(tài)存放CHAO EQU 53H;超量程狀態(tài)存放ENTER BIT 00H;確定按鍵位ALLOW BIT 01H;顯示更新允許位MAIN:MOV P1,#FFH;按鍵初始化MOV IE,#83H

35、;允許定時(shí)T0,按鍵INT0中斷SETB IT0 ;按鍵中斷出發(fā)方式為下降沿觸發(fā)CLR P2.0 ;顯示初始化SETB P2.0MOV SCON,#00H;串口工作方式0MOV 40H,#00H;顯示緩存清零MOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00HHOME:MOV LC,#03H ;量程初始化ACALL DISPLC;顯示量程DOWN:JNB ENTER DOWN;確定量程？CLR ENTERCHOSE:CJNE LC,#01H,NEXT1AJMP ZQ ;周期測(cè)量（量程1）NEXT1:CJNE LC,#02H,NEXT2AJMP JS1;計(jì)數(shù)1（量程2）NEX

36、T2:CJNE LC,#03H,HOMEAJMP JS2;計(jì)數(shù)2（量程3)ZQ:CLR TR0 ;定時(shí)停止MOV TL0,#00HMOV TH0,#00HCLR ET1 ;不允許T1中斷SETB IT1 ;INT1下降沿觸發(fā)MOV TO,#00H ;定時(shí)溢出次數(shù)清零MOV R6,#00H ;計(jì)時(shí)中斷數(shù)清零MOV 30H,#00H ;計(jì)時(shí)存儲(chǔ)清零MOV 31H,#00HMOV 32H,#00HSETB EX1 ;允許INT1中斷A1:CJNE R6,#08H,A1 ;等待計(jì)時(shí)完成CLR EX1 ;停止INT1中斷ACALL PINGJUNDJNZ NEW,CHOSE;有量程切換返回MOV 33H

37、,#10H ;0.01S0.1S計(jì)時(shí)最大最小值MOV 34H,#27HMOV 35H,#00HMOV 36H,#0A0HMOV 37H,#86HMOV 38H,#01HACALL CHAOPANDJNZ CHAO,ZQACALL DAOSHU;1/T倒數(shù)DJNZ NEW,CHOSE;有量程切換返回ACALL BCD1 ;二進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD碼DJNZ NEW,CHOSE;有量程切換返回ACALL DISPAJMP ZQ;= PINGJUN:MOV R6,#01H;除以4LOOP: MOV A.32HRRC AMOV 32H,AMOV A,31HRRC AMOV 31H,AMOV A,30HRRC A

38、MOV 30H,ADJNZ R6,LOOPRET;= divdll data 39h ;定義被除數(shù)單元divdlh data 3Ahdivdhl data 3Bhdiv0 data 30h ;定義除數(shù)單元divl data 31hdivh data 32htempl data 26h ;定義余數(shù)單元temph data 27hDAOSHU：mov divdll,#40h ;1smov divdlh,#42hmov divdhl,#0fhdivd: push apush bmov a,divh ;判除數(shù)是否為零orl a,divlorl a,div0jnz divd0setb ov ;除數(shù)為零，

39、置溢出標(biāo)志pop bpop aretdivd0: mov templ,#00h ;除數(shù)不為零，進(jìn)行運(yùn)算 mov temph,#00hmov b,#24h ;置循環(huán)次數(shù)divd1:clr c ;進(jìn)位位、余數(shù)單元和mov a,divdll ;被除數(shù)單元全體逐個(gè)rlc a ;向左循環(huán)移位mov divdll,amov a,divdlhrlc amov divdlh,amov a,divdhlrlc amov divdhl,amov a,templrlc amov templ,axch a,temphrlc axch a,temphmov 04H,c ;保存進(jìn)位位clr csubb a,divl ;用

40、余數(shù)減去除數(shù)mov r7,amov a,temphsubb a,divhanl c,/04H ;判斷是否夠減jc divd2 ;不夠減，移下一位mov templ,r7 ;夠減，刷新余數(shù)單元mov temph,ainc divdll ;商上1divd2: djnz b,divd1clr ovpop bpop aret;= BCD1:MOV A,3AH ;頻率在10.0099.99HzMOV B,#0AHDIV AB ;整數(shù)MOV 43H,AMOV 42H,B;= MOV R6,#00H ;小數(shù)LP2: MOV R0,#39HCLR CRLC AMOV 03H,C;為0時(shí)該所有數(shù)不相加MOV A

41、,R6MOV B,#02HDIV ABMOV R1,A;小數(shù)的位數(shù)MOV DPTR,#TAB1MOV R5,#00H;列表相對(duì)位置LP1: MOV A,R5MOVC A,A+DPTRJNB 03H,NOADDAD: ADDC A,R0DA AMOV R0,ANOADD:INC R0INC R5DJNZ R1,LP1CLR AJC ADINC R6CJNE R6,#08H,LP2MOV R0,#39H ;拆開保存到顯示緩存XCHD A,R0MOV 40H,AMOV A,39HSWAP AMOV 41H,ARETTAB1:DB 50H,25H,50H,12H,25H,06HDB 50H,12H,0

42、3H,25H,56H,01HDB 50H,12H,78H,00H,25H,06H,39H,00H;= JS1: SETB ET1 ;允許T1中斷CLR EX1 ;不允許INT1中斷MOV TCON,#05H ;停止TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)MOV TL0,#0COH;定時(shí)初值，1000000=65535*15+16960 MOV TH0,#0BDH; 65535-16960=48576=BDC0H MOV TL1,#00H ;計(jì)數(shù)期清零MOV TH1,#00HMOV 30H,#00H ;計(jì)數(shù)存儲(chǔ)區(qū)清零MOV 31H,#00HMOV 32H,#00HMOV TO,#0FH ;定時(shí)溢出次數(shù)存MOV

43、TCON,#55H ;啟動(dòng)TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)A2:CJNE TO,#00H,A2DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切換MOV 33H,#63H;量程2MOV 34H,#00HMOV 35H,#00HMOV 36H,#0E7HMOV 37H,#03HMOV 38H,#00HACALL CHAOPANDJNZ CHAO,JS1MOV TL0,#0COH;定時(shí)初值MOV TH0,#0BDHMOV TL1,#00H ;計(jì)數(shù)期清零MOV TH1,#00HMOV TO,#0FH ;定時(shí)溢出次數(shù)存MOV TCON,#55H ;啟動(dòng)TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切

44、換ACALL BCD2DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切換ACALL DISPAJMP A2;= JS2: SETB ET1 ;允許T1中斷CLR EX1 ;不允許INT1中斷MOV TCON,#05H ;停止TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)MOV TL0,#0COH;定時(shí)初值，1000000=65535*15+16960MOV TH0,#0BDH; 65535-16960=48576=BDC0H MOV TL1,#00H ;計(jì)數(shù)期清零MOV TH1,#00HMOV 30H,#00H ;計(jì)數(shù)存儲(chǔ)區(qū)清零MOV 31H,#00HMOV 32H,#00HMOV TO,#0FH ;定時(shí)溢出次數(shù)存MOV

45、 TCON,#55H ;啟動(dòng)TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)A3:CJNE TO,#00H,A3DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切換MOV 33H,#0E7H;量程3MOV 34H,#03HMOV 35H,#00HMOV 36H,#0FHMOV 37H,#27HMOV 38H,#00HACALL CHAOPANDJNZ CHAO,JS2MOV TL0,#0COH;定時(shí)初值MOV TH0,#0BDHMOV TL1,#00H ;計(jì)數(shù)期清零MOV TH1,#00HMOV TO,#0FH ;定時(shí)溢出次數(shù)存MOV TCON,#55H ;啟動(dòng)TR1計(jì)數(shù) ,TR0定時(shí)DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切換ACALL BCD2DJNZ NEW,CHOSE;是否有量程切換ACALL DISPAJMP A3;= BCD2:MOV 33H,#0E8H;千位低MOV 34H,#64H;百位低MOV 36H,#03H;千位高M(jìn)OV 37H,#00H;百位高M(jìn)OV R0,#33HMOV