用5單片機(jī)完成等精度頻率陽(yáng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

1、摘要摘 要 頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。頻率計(jì)主要是由信號(hào)輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。at89c51單片機(jī)是頻率計(jì)的控制核心，來(lái)完成它待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，譯碼，顯示以及對(duì)分頻比的控制。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。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，所制作的頻率計(jì)采用外部分頻，實(shí)現(xiàn)10hz-500khz的頻率測(cè)量，而且可以實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換流程。以at89c51單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的門(mén)控時(shí)間，方便對(duì)頻率計(jì)的測(cè)量。其待測(cè)頻率值使用lcd液晶顯示器顯示，并可以自動(dòng)切換量程。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度

2、快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：周期測(cè)頻法，單片機(jī)控制，軟硬件結(jié)合。iiiabstractabstractfrequency measurement is the most basic measurement in electronic field. frequency meter is mainly composed of a signal input and an amplifying circuit, scm module, frequency module and a display circuit module. at89c51 mcu is the control core freque

3、ncy of dollars to complete its count of the signal under test, decoding, display and control of the frequency division ratio. using its internal timer or counter to complete the signal of the under test cycle / frequency of measurement. throughout the design process, periodic measurement of the freq

4、uency meter application and the corresponding mathematical treatment to achieve 1hz 500 khz frequency measurements, and can automatically switch the flow to achieve scale. to the core of at89c51 micro-controller, with the mcu internal timer / counter gate time, it can be easier for frequency measure

5、ment. the use of microcomputer technology to design a digital display of frequency meter, have a measurement of high accuracy, fast response, small size and so on.keywords: the cycle frequency measurement, single chip control, the combination of hardware and software.目錄目 錄1 緒 論71.1 數(shù)字頻率計(jì)簡(jiǎn)介71.2 單片機(jī)系統(tǒng)

6、的研究現(xiàn)狀71.3頻率計(jì)的研究現(xiàn)狀21.4論文的主要工作和難點(diǎn)32 等精度頻率計(jì)的原理與應(yīng)用52.1 等精度頻率計(jì)的原理52.1.1 d觸發(fā)器52.1.2 等精度頻率計(jì)測(cè)量的原理52.2 等精度頻率計(jì)的誤差分析62.3本章小結(jié)73硬件電路設(shè)計(jì)93.1單片機(jī)周邊電路框圖以及電路設(shè)計(jì)93.2 51單片機(jī)及at89c52介紹103.2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介103.2.2 at89c52簡(jiǎn)介113.2.3 管腳說(shuō)明11at89c52管腳圖如圖3-4所示。113.2.4 at89c52主要性能133.3各部分電路圖及電路工作原理分析133.3.1時(shí)鐘脈沖電路133.3.2同步門(mén)邏輯控制電路143.3.3靜態(tài)顯示

7、電路154軟件設(shè)計(jì)174.1 keil51軟件簡(jiǎn)介174.2軟件的模塊化設(shè)計(jì)及各部說(shuō)明174.2.1定時(shí)中斷模塊174.2.3測(cè)量模塊184.2.4顯示模塊184.3軟件流程圖185 系統(tǒng)仿真與調(diào)試195.1 proteus軟件簡(jiǎn)介195.2 proteus的電路仿真205.3誤差分析22總 結(jié)35致 謝35參考文獻(xiàn)37附 錄391程序3951.緒論1 緒 論1.1 數(shù)字頻率計(jì)簡(jiǎn)介數(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。它是一種用十進(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)量正弦信號(hào)，方波信號(hào)以及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電

8、路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過(guò)程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。 若在一定時(shí)間間隔t內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)n，則其頻率可表示為f=n/t。其中脈沖形成電路的作用是將被測(cè)信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測(cè)頻率fx。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則門(mén)控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確地等于1s。閘門(mén)電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門(mén)送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖數(shù)n是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測(cè)頻率fx=nhz。 本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了

9、該系統(tǒng)的原理與構(gòu)成，并以mcs-51系列單片機(jī)和數(shù)碼顯示電路為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件電路。硬件電路中，選用單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的單片微機(jī)和計(jì)數(shù)器，并通過(guò)編程計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測(cè)頻率進(jìn)行同步檢測(cè)計(jì)數(shù)，顯示電路選擇了六位顯示，在制作上選擇了6個(gè)74lc164和6個(gè)led制作完成。單片微機(jī)完成對(duì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理功能。通過(guò)相關(guān)資料運(yùn)用proteus軟件設(shè)計(jì)相應(yīng)的等精度頻率計(jì)電路原理圖以及顯示電路原理圖。在軟件設(shè)計(jì)中，在keil51軟件平臺(tái)下編寫(xiě)了應(yīng)用程序，采用模塊化編程，使得所編程序具有可讀性強(qiáng)，易于調(diào)試、修改方便的特點(diǎn)。論文中提到具體方案是將基于單片機(jī)控制的等精度頻率計(jì)中的電路部分包括電源，

10、同步門(mén)邏輯控制電路，顯示電路等幾部分。重點(diǎn)為同步門(mén)邏輯控制電路，同步門(mén)邏輯控制電路以單片機(jī)芯片at89c52為核心，接復(fù)位電路和晶體振蕩器，與d觸發(fā)器相連，分別用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率脈沖和被測(cè)頻率脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)由單片機(jī)at89c52的石英晶體振蕩器產(chǎn)生。d觸發(fā)器用于控制計(jì)數(shù)的同步啟動(dòng)和停止。本設(shè)計(jì)在深入討論等精度頻率測(cè)量原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出相應(yīng)的由單片機(jī)控制的的等精度測(cè)量裝置，運(yùn)用了proteus，keil51對(duì)電路的軟硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。1.2 單片機(jī)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀在我國(guó)，單片機(jī)的推廣、普及、開(kāi)發(fā)應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)過(guò)十多個(gè)年頭，在此期間也涌現(xiàn)出了不少單片機(jī)的專家和技術(shù)成果，使我國(guó)在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用方

11、面獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。由于我國(guó)單片機(jī)發(fā)展起步晚，盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用較為廣泛的是intel公司的mcs-51單片機(jī)系列。近年來(lái)32位單片機(jī)已進(jìn)入實(shí)用階段。也向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化及片內(nèi)存儲(chǔ)容量增加的方向發(fā)展。1.3頻率計(jì)的研究現(xiàn)狀 頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。由于頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，易于傳輸，因此可以獲得較高的測(cè)量精度。隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，頻率測(cè)量成為一項(xiàng)越來(lái)越普遍的工作，測(cè)頻原理和測(cè)頻方法的研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注。 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。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信

12、號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過(guò)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，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。傳統(tǒng)的頻率計(jì)采用測(cè)頻法測(cè)量頻率，通常由組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運(yùn)行速度慢而且測(cè)量低頻信號(hào)不準(zhǔn)確。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)際國(guó)內(nèi)通用數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)：1頻率測(cè)量范圍：電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻范圍，低端大部分從10hz開(kāi)始；高端則以不同型號(hào)的頻率計(jì)而異。因此高端頻率是確定低、中、高速計(jì)數(shù)器的依據(jù)。如

13、果裝配相應(yīng)型號(hào)的變頻器，各種類型的數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)量上限頻率，可擴(kuò)展十倍甚至幾十倍。2周期測(cè)量范圍：數(shù)字頻率計(jì)最大的測(cè)量周期，一般為10s，可測(cè)周期的最小時(shí)間，依不同類型的頻率計(jì)而定。對(duì)于低速通用計(jì)數(shù)器最小時(shí)間為1ys；對(duì)中速通用計(jì)數(shù)器可小到0.1ys。3晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度：是決定頻率計(jì)測(cè)量誤差的一個(gè)重要指標(biāo)?？捎妙l率準(zhǔn)確度、日波動(dòng)、時(shí)基穩(wěn)定度、秒級(jí)頻率穩(wěn)定度等指標(biāo)，來(lái)描述晶體振蕩器的性能。4輸入靈敏度：輸入靈敏度是指在側(cè)頻范圍內(nèi)能保證正常工作的最小輸入電壓。目前通用計(jì)數(shù)器一般都設(shè)計(jì)二個(gè)輸入通道，即d通道和月通道。對(duì)于4通道來(lái)說(shuō)，靈敏度大多為50mv。靈敏度高的數(shù)字頻率計(jì)可達(dá)30mv、20m

14、v。5.輸入阻抗：輸入阻抗由輸入電阻和輸入電容兩部分組成。輸入阻抗可分為高阻(1m25pf、500k30pf)和低阻(50)。一般說(shuō)來(lái)，低速通用計(jì)數(shù)器應(yīng)設(shè)計(jì)成高阻輸入；中速通用計(jì)數(shù)器，測(cè)頻范圍最高端低于100mhz，仍設(shè)計(jì)為高阻輸入；對(duì)于高速通用計(jì)數(shù)器，測(cè)頻100mhz， 設(shè)計(jì)成低阻 (50q) 輸入，測(cè)頻100mhz，設(shè)計(jì)成高阻(500k30pf)輸入。1.4論文的主要工作和難點(diǎn) 論文研究設(shè)計(jì)了一套基于at89c52單片機(jī)技術(shù)的等精度頻率計(jì)，由標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)和被測(cè)信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)等精度頻率的測(cè)量。設(shè)計(jì)要求： 頻率測(cè)量 幅度：0.5v5v 頻率：1hz500khz 測(cè)量誤差0.5%。主要工作如

15、下： (1）學(xué)習(xí)理解單片機(jī)的原理及應(yīng)用，掌握單片機(jī)的編程； (2）了解等精度的頻率測(cè)量的工作原理； (3）proteus上進(jìn)行畫(huà)圖； (4）編寫(xiě)軟件； (5）系統(tǒng)調(diào)試，仿真。西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.等精度頻率計(jì)的原理應(yīng)用2 等精度頻率計(jì)的原理與應(yīng)用2.1 等精度頻率計(jì)的原理 頻率計(jì)的核心為單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，而此等精度測(cè)量方法是以同步門(mén)邏輯控制電路為核心的。同步門(mén)邏輯控制電路由d觸發(fā)器構(gòu)成?；绢l率測(cè)量要求： 幅度：0.5v5v 頻率：1hz500khz 測(cè)量誤差0.5%。2.1.1 d觸發(fā)器圖2-1 如圖2-1所示，此為所需d觸發(fā)器74hc164物理形狀，74hc1

16、64為十四管腳的芯片，同步門(mén)邏輯控制電路由d觸發(fā)器來(lái)產(chǎn)生產(chǎn)生同步門(mén)信號(hào)。d觸發(fā)器（74hc164）控制單片機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)開(kāi)始和停止。2.1.2 等精度頻率計(jì)測(cè)量的原理 等精度的測(cè)量原理是利用對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)頻信號(hào)同時(shí)計(jì)數(shù)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間相同來(lái)講計(jì)算被測(cè)信號(hào)的頻率。等精度測(cè)量原理如圖2-2所示。西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2-2等精度測(cè)量原理圖 當(dāng)測(cè)量開(kāi)始時(shí)，由被測(cè)信號(hào)的上升沿同時(shí)打開(kāi)預(yù)置門(mén)和同步門(mén)啟動(dòng)兩個(gè)計(jì)時(shí)器同時(shí)對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)同時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)。到達(dá)預(yù)置時(shí)間ts后，預(yù)置門(mén)關(guān)閉，但兩個(gè)計(jì)數(shù)器不停止計(jì)數(shù)，隨后而至的被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，同步門(mén)關(guān)閉，兩個(gè)計(jì)數(shù)器

17、才同時(shí)停止計(jì)數(shù)。測(cè)得的計(jì)數(shù)值分別為n1,n2.輸入到單片機(jī)里進(jìn)行運(yùn)算處理，由顯示電路顯示運(yùn)算結(jié)果。 由測(cè)量原理可以知道: （1） 由此可以推出： （2）2.2 等精度頻率計(jì)的誤差分析 設(shè)所測(cè)頻率的準(zhǔn)確值為fx。在一次測(cè)量中，由于f1計(jì)數(shù)的起停時(shí)間是由該信號(hào)的上升沿控制的，因此，在ts時(shí)間內(nèi)對(duì)f1的計(jì)數(shù)n1無(wú)誤差。在此時(shí)間內(nèi)f2的計(jì)數(shù)n2最多相差一個(gè)脈沖，即n11，則下式成立： （3）由此可分別推得： （4）根據(jù)相對(duì)誤差公式有： （5）將式(2)和式(4)代人式(5)整理后可得： （6）因?yàn)?： 所以 ： （7）即相對(duì)誤差： （8）其中： （9）由上式可以得出結(jié)論：(1)相對(duì)誤差與被測(cè)信號(hào)頻率無(wú)

18、關(guān)；(2)增大或提高,可以增大,從而減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度；(3)測(cè)量精度與預(yù)置門(mén)寬度和標(biāo)準(zhǔn)頻率有關(guān)，與被測(cè)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)；(4)標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差為，由于石英晶體的頻率穩(wěn)定度很高，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差很小。在系統(tǒng)時(shí)鐘頻率：, =. 由式(9)可以計(jì)算出不同時(shí)的相對(duì)誤差如圖表2-1所示。表2-1等精度頻率計(jì)的相對(duì)誤差：同步門(mén)時(shí)間ts（s）相對(duì)誤差0.011040.11051106101072.3本章小結(jié) 本章就等精度頻率計(jì)原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，主要介紹了等精度頻率計(jì)所用到的元器件及相關(guān)知識(shí)，和等精度頻率計(jì)的計(jì)量原理。以及對(duì)頻率計(jì)的誤差進(jìn)行了分析。193.硬件電路設(shè)計(jì)3硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)周邊電路框圖以

19、及電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，涉及整體電路設(shè)計(jì)時(shí)，倘若能將整體電路分割為幾部分別設(shè)計(jì)，就會(huì)使思路變得清晰，效率會(huì)大大提高。如圖3-1所示，本系統(tǒng)被分為：同步門(mén)邏輯控制電路、at89c52、時(shí)鐘脈沖電路、顯示電路。p1.7int0int1t0顯示電路d q 被測(cè)信號(hào)圖3-1 單片機(jī)周邊電路框圖在本系統(tǒng)中，等精度測(cè)量硬件電路需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)。選擇了單片機(jī)添加的晶振電路來(lái)產(chǎn)生。需要的啟計(jì)信號(hào)和清零信號(hào)由單片機(jī)at89c52來(lái)產(chǎn)生。具體電路設(shè)計(jì)如圖2-1所示。圖3-2 單片機(jī)周邊電路3.2 51單片機(jī)及at89c52介紹3.2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介 51單片機(jī)是對(duì)所有兼容intel 8031指令系統(tǒng)的單

20、片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是intel的8031單片機(jī)，后來(lái)隨著flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是atmel公司的at89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門(mén)的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。當(dāng)前常用的51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有： intel的：80c31、80c51、87c51，80c32、80c52、87c52等； atmel的：89c51、89c52、89c2051等； p

21、hilips、華邦、dallas、siemens(infineon)等公司的許多產(chǎn)品 國(guó)產(chǎn)宏晶stc單片機(jī)以其低功耗、廉價(jià)、穩(wěn)定性能，占據(jù)著國(guó)內(nèi)51單片機(jī)較大市場(chǎng)。 8位cpu4kbytes程序存儲(chǔ)器(rom) (52為8k) 128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram) （52有256bytes的ram） 32條i/o口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令 21個(gè)專用寄存器 2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)（52有6個(gè)） 一個(gè)全雙工串行通信口 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kb 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kb 邏輯操作位尋址功能雙列直插40pindip封裝 單一+5v電源供電 cpu：由

22、運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； ram：用以存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； rom：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； i/o口：四個(gè)8位并行i/o口，既可用作輸入，也可用作輸出； t/c：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式； 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 一個(gè)全雙工uart（通用異步接收發(fā)送器）的串行i/o口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12m。3.2.2 at89c52簡(jiǎn)介 at89c52是51系列單片機(jī)的一個(gè)

23、型號(hào)，它是atmel公司生產(chǎn)的。at89c52是一個(gè)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，at89c52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在

24、線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。at89c52有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3.2.3 管腳說(shuō)明at89c52管腳圖如圖3-4所示。圖3-4 at89c52管腳圖 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向i/o 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)ttl邏輯門(mén)電路，對(duì)端口p0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)

25、用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 p1口：p1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口， p1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)ttl 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，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)輸出一個(gè)電流(iil)。與at89c51 不同之處是，p1.0 和p1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex）， p2口：p2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8

26、 位雙向i/o 口，p2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)ttl 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口p2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，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)輸出一個(gè)電流(iil)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）時(shí)，p2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行movx ri 指令）時(shí)，p2 口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 p3口：p3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口。p3 口輸出

27、緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)ttl 邏輯門(mén)電路。對(duì)p3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3 口除了作為一般的i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能p3 口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 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)器存儲(chǔ)以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 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（地址存儲(chǔ)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

28、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)特殊功能存儲(chǔ)器（sfr）區(qū)中的8eh 單元的d0 位置位，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。 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)at89c52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器存儲(chǔ)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)

29、。 ea/vpp：外部訪問(wèn)允許。欲使cpu 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)（地址為0000hffffh），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，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)中的指令。flash存儲(chǔ)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。 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。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.2.4 at89c52主要性能 1、兼容mcs51指令系統(tǒng)； 2、8kb可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）flash rom； 3、32個(gè)

30、雙向i/o口； 4、256x8bit內(nèi)部ram； 5、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷； 6、時(shí)鐘頻率0-24mhz； 7、2個(gè)串行中斷，可編程uart串行通道； 8、2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源； 9、2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線，3級(jí)加密位； 10、低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； 11、有pdip、pqfp、tqfp及plcc等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3.3各部分電路圖及電路工作原理分析3.3.1時(shí)鐘脈沖電路時(shí)鐘脈沖電路的主要作用是對(duì)外發(fā)出時(shí)序控制信號(hào)，在at89c52芯片上，xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出，其中，當(dāng)與本試驗(yàn)線路相同時(shí)，即使用內(nèi)部時(shí)鐘方式

31、時(shí)，xtal1和xtal2必須外接石英晶體和微調(diào)電容，其中電容c1、c2對(duì)振蕩頻率起穩(wěn)定的作用，振蕩頻率應(yīng)在1.2mhz12mhz。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部分，時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的節(jié)拍越快，運(yùn)算速度也越快。時(shí)鐘電路可以簡(jiǎn)單定義如下：1.就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路;2.任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時(shí)

32、鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時(shí)鐘電路、電子表的時(shí)鐘電路以及mp3mp4的時(shí)鐘電路。如圖3-5所示。 圖3-5 時(shí)鐘方式3.3.2同步門(mén)邏輯控制電路 同步門(mén)邏輯控制電路由d觸發(fā)器構(gòu)成，由它來(lái)產(chǎn)生同步門(mén)信號(hào)ts。在測(cè)試開(kāi)始后，利用單片機(jī)的p1.7作為預(yù)置門(mén)信號(hào)ts的輸出線。當(dāng)p1.7=1時(shí)，在被測(cè)信號(hào)的上升沿作用下d觸發(fā)器的輸出q=1，使得單片機(jī)的int0和int1同時(shí)為1，啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。其中，t0對(duì)被測(cè)信號(hào)的輸出q仍然為1，因此兩個(gè)計(jì)數(shù)器并不停止計(jì)數(shù)，直到隨后而至的待測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，才使得d觸發(fā)器的輸出為0，同步門(mén)關(guān)閉，兩個(gè)計(jì)數(shù)器才同時(shí)停止計(jì)數(shù)。如圖3-6所示。圖3

33、-6同步門(mén)邏輯控制電路3.3.3靜態(tài)顯示電路 顯示電路是六位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示電路。（1）單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展led數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)led:共陽(yáng)數(shù)碼管每個(gè)段筆畫(huà)是用低電平(“0”)點(diǎn)亮的,要求驅(qū)動(dòng)功率很??；而共陰數(shù)碼管段筆畫(huà)是用高電平(“0”)點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率較大。通常每個(gè)段筆畫(huà)要串一個(gè)數(shù)百歐姆的降壓電阻。（2）靜態(tài)顯示：各個(gè)數(shù)碼管在現(xiàn)實(shí)過(guò)程中持續(xù)得到送顯信號(hào)，與各數(shù)碼管接口的i/o口線是專用的。（3）動(dòng)態(tài)顯示：各個(gè)數(shù)碼管在現(xiàn)實(shí)過(guò)程中輪流得到送顯信號(hào)，與各數(shù)碼管接口的i/o口線是共用的。 （4）靜態(tài)電路顯示特點(diǎn)：無(wú)閃爍，用元器件多，占i/o線多，無(wú)須掃描，節(jié)省cpu時(shí)間，編程簡(jiǎn)單。（5）動(dòng)態(tài)顯示電

34、路特點(diǎn)：有閃爍，用元器件少，占i/o線少，必須掃描，花費(fèi)cpu時(shí)間，編程復(fù)雜。共陰極共陽(yáng)極數(shù)碼管如圖3-7所示。圖3-7 共陰極與共陽(yáng)極數(shù)碼管4.軟件設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)4.1 keil51軟件簡(jiǎn)介 keil ide(u vision2)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是keil software inc/keil elektronik gmbh開(kāi)發(fā)的基于mcs 8051內(nèi)核的微處理器軟件平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具，可以完成從工程的建立和管理、編譯、連接、目標(biāo)代碼的生成到軟件仿真、硬件仿真等完整的開(kāi)發(fā)流程。尤其是c語(yǔ)言編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開(kāi)發(fā)

35、大型項(xiàng)目時(shí)是非常理想的工具。keil 本身是一個(gè)純軟件工具，不能直接進(jìn)行硬件仿真，必須掛接類似tks系列仿真器的硬件才可以進(jìn)行仿真。4.2軟件的模塊化設(shè)計(jì)及各部說(shuō)明 一個(gè)程序在編程以前，功能的分析和總結(jié)非常重要。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自上而下的模塊化劃分，這樣可以縮短程序的編制周期，而且維護(hù)方便。還可以做成數(shù)據(jù)和操作分離的面向?qū)ο蟮哪Ｊ?，這樣更加增強(qiáng)了程序的靈活性。通過(guò)對(duì)軟件功能的分析，基于單片機(jī)控制測(cè)量的恒精度頻率計(jì)可以用4個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4-1所示，它們分別是：定時(shí)中斷模塊，計(jì)數(shù)模塊，測(cè)量模塊，顯示模塊。這些模塊的具體功能如下：主程序定時(shí)中斷模塊計(jì)數(shù)模塊測(cè)量模塊顯示模塊圖4-1軟件模塊圖4.2.

36、1定時(shí)中斷模塊定時(shí)中斷模塊對(duì)預(yù)置門(mén)控制信號(hào)進(jìn)行啟動(dòng)中斷。在系統(tǒng)時(shí)鐘頻率f=12mhz時(shí)，f0=f/12=1mhz。對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的測(cè)量的時(shí)間進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉，對(duì)預(yù)置門(mén)信號(hào)定時(shí)中斷。4.2.2計(jì)數(shù)模塊 在閘門(mén)信號(hào)開(kāi)啟時(shí)對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，閘門(mén)信號(hào)開(kāi)啟時(shí)間為1s，所以計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)的頻率，計(jì)數(shù)值從0999999，計(jì)數(shù)模塊要求的輸出為6位10進(jìn)制數(shù)。計(jì)數(shù)模塊的復(fù)位信號(hào)也是閘門(mén)信號(hào)，其復(fù)位電平與其它模塊相反，低電平復(fù)位，所以在閘門(mén)閉合時(shí)，計(jì)數(shù)模塊復(fù)位，準(zhǔn)備下一次計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)超過(guò)999999時(shí)給出溢出標(biāo)志，計(jì)數(shù)模塊輸出111111111111111111111111。4.2.3測(cè)量模塊 對(duì)計(jì)數(shù)所

37、得的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。通過(guò)對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的周期測(cè)量，根據(jù)公式：f1/n1=f2/n2得到：f1= f2n1/n2測(cè)得被測(cè)信號(hào)的實(shí)際頻率。通過(guò)顯示電路顯示出來(lái)。4.2.4顯示模塊顯示模塊先將輸入的6位十進(jìn)制數(shù)的個(gè)位譯碼，加在七段數(shù)碼管的段控制線上，在顯示掃描時(shí)鐘的作用下，選通個(gè)位上的數(shù)碼管，個(gè)位上的數(shù)碼管亮，其它數(shù)碼管滅。然后輸出十位上數(shù)碼管要顯示的內(nèi)容，選通十位上的數(shù)碼管。這樣依次輸出各位上的譯碼值，逐個(gè)選通數(shù)碼管。由于掃描頻率為1khz，看起來(lái)不會(huì)有閃爍的感覺(jué)。4.3軟件流程圖 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要是保證和硬件電路相結(jié)合，正確地實(shí)現(xiàn)等精度測(cè)量。整個(gè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)采用了自頂向下的模塊化

38、的結(jié)構(gòu)方式，將各個(gè)功能分成獨(dú)立模塊，由系統(tǒng)的監(jiān)控程序統(tǒng)一管理執(zhí)行。系統(tǒng)的軟件程序框圖如圖4-2所示：開(kāi)始開(kāi)中斷初始化定時(shí)/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器等待gate變低計(jì)數(shù)停止數(shù)據(jù)處理計(jì)算顯示等待gate變高4-2軟件程序框圖5.系統(tǒng)仿真與調(diào)試5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試5.1 proteus軟件簡(jiǎn)介 proteus軟件是英國(guó)labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、

39、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年又增加了cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。資源豐富： 1proteus可提供的仿真元器

40、件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。 2proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、spi調(diào)試器、i2c調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 3除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 4proteus可提供的調(diào)試手段 proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)

41、用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。編輯本段電路仿真： 在proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.hex，可以在proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 proteus 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。 proteus不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 課程設(shè)計(jì)、畢

42、業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于proteus提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門(mén)重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中proteus也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。使用proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在

43、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 proteus 開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。5.2 proteus的電路仿真電路圖完成后，首先在keil軟件中調(diào)程序，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試將程序中的錯(cuò)誤和警告全部改正，并生成.hex文件，再運(yùn)行程序，程序正確無(wú)誤后開(kāi)始做設(shè)計(jì)的仿真，首先在仿真軟件proteus中畫(huà)好電路圖。等精度頻率計(jì)的調(diào)試比較簡(jiǎn)單，在電平轉(zhuǎn)換前的

44、輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)，把編譯好的程序指定到proteus中的單片機(jī)中。運(yùn)行proteus即可在顯示器中觀測(cè)到顯示結(jié)果。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于proteus提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái) 使用proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 proteus開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬

45、件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。顯示結(jié)果如圖5.1所示。圖5.1仿真演示圖當(dāng)在proteus中的信號(hào)源處加10hz時(shí)，仿真結(jié)果如下圖所示：圖5.2 仿真結(jié)果演示圖當(dāng)在proteus中的信號(hào)源處加500khz時(shí)，仿真結(jié)果如下圖所示： 圖5.3 仿真結(jié)果演示圖 經(jīng)軟件的調(diào)試修改再調(diào)試，如此反復(fù)，排除各種故障最終基本完成了設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器計(jì)數(shù)器構(gòu)成基本測(cè)量電路，外加整形和分頻電路，

46、由系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可以測(cè)出1hz-500khz的量程范圍，可以實(shí)現(xiàn)量程檔的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使用的動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，但顯示數(shù)值準(zhǔn)確，穩(wěn)定時(shí)顯示不閃爍。 軟件仿真測(cè)量數(shù)據(jù)如下表6.1所示。表5.3測(cè)量得到結(jié)果：待測(cè)10hz50hz100hz500hz1khz50khz實(shí)測(cè)10hz50.5hz100hz501hz1.0khz50.010khz 待測(cè)100khz200khz300khz400khz500khz實(shí)測(cè)100.018khz200.032khz300.025khz400.019khz499.420khz表5.35.3誤差分析 經(jīng)過(guò)分析，本次設(shè)計(jì)的頻率計(jì)的誤差來(lái)源主要有兩部分，分頻所帶來(lái)的誤差

47、和單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)帶來(lái)的誤差。 分頻誤差：由于采用74hc164來(lái)作為分頻電路，74hc164通過(guò)計(jì)數(shù)，將會(huì)把一部分信號(hào)脈沖給省略掉，所以因?yàn)榉诸l必然會(huì)帶來(lái)誤差和精度降低。因此，在編寫(xiě)程序的，過(guò)程中，我盡可能的選擇用分頻少和沒(méi)分頻的信號(hào)來(lái)計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。定時(shí)計(jì)數(shù)誤差：因?yàn)槎〞r(shí)和計(jì)數(shù)都是由單片機(jī)本身來(lái)完成的，在計(jì)數(shù)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生誤差。這個(gè)誤差的大小是用單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘決定的，采用高頻率的晶振來(lái)為單片機(jī)提供內(nèi)部時(shí)鐘，則能減少此誤差。本次設(shè)計(jì)我們用的是12mhz的晶振，而測(cè)頻的范圍是1hz500khz。所以定時(shí)計(jì)數(shù)的誤差在本系統(tǒng)基本可以忽略不計(jì)。23西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總結(jié)3

48、7總 結(jié) 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的頻率計(jì)有有較高的精度，頻率范圍較高，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。當(dāng)然本設(shè)計(jì)只是基于各種理想的實(shí)驗(yàn)條件下得出的結(jié)論，設(shè)計(jì)當(dāng)中不可避免的存在一些問(wèn)題。例如在信號(hào)轉(zhuǎn)換的電路中只是粗略的將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，而沒(méi)有對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理；在信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻后也沒(méi)有對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，這將降低測(cè)量的精度。如果在以上兩個(gè)地方加入相關(guān)的處理電路，系統(tǒng)的精度將得到進(jìn)一步的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次綜合性的實(shí)踐，它將各種知識(shí)結(jié)合到一起綜合運(yùn)用到實(shí)踐上來(lái)擴(kuò)展、彌補(bǔ)、串聯(lián)所學(xué)的知識(shí)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多收獲。首先，了解了單片機(jī)的基本知識(shí)和在控制領(lǐng)域的作用和

49、地位。其次掌握了c語(yǔ)言的編寫(xiě)程序，學(xué)會(huì)了使用protutes和keil的仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用文獻(xiàn)資料，如何根據(jù)實(shí)際需要有選擇的閱讀書(shū)籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類型。再次，在精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。面對(duì)存在的困難首先分析問(wèn)題根據(jù)目的要求確定可實(shí)現(xiàn)的部分，定出那不準(zhǔn)的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神?？傊颐靼琢死碚摵蛯?shí)踐之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動(dòng)手才能將所學(xué)的知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)踐上來(lái)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機(jī)軟件編程方面讓我感觸頗深。我個(gè)人認(rèn)為軟件設(shè)

50、計(jì)是個(gè)即靈活又細(xì)膩的工作，它要求耐心和細(xì)心去不斷完善，同時(shí)還需要有良好的邏輯思維能力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉自己的獨(dú)立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。不足及展望:雖然投入了大量的時(shí)間和精力，由于課題涉及的知識(shí)比較全面，加上個(gè)人的能力有限，還有一些待解決的問(wèn)題：（1）實(shí)際設(shè)計(jì)電路中存在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題沒(méi)有注意到，電路板的設(shè)計(jì)，元器件的位置排放與實(shí)際情況略有差異，還需更深入理解。（2）在程序編寫(xiě)方面還需要進(jìn)一步完善。由于自身對(duì)等精度頻率的測(cè)量的理解還不是很成熟，所做的工作還很粗糙，希望將來(lái)能夠改進(jìn)！西安交

51、通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）致謝致 謝 在論文完成之際，我的心情萬(wàn)分激動(dòng)。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫(xiě)編排整個(gè)過(guò)程中，我得到了許多的熱情幫助。 我首先要感謝老師，本課題在選題及研究過(guò)程中得到老師的悉心指導(dǎo)。金老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。金老師花費(fèi)大量了的時(shí)間和心血在我的論文上，才有我今天的定稿。還有在我大學(xué)四悉心教導(dǎo)我的老師們，是你們教會(huì)我很多有用的知識(shí)，特別是教會(huì)了我解決問(wèn)題思考問(wèn)題的方式和習(xí)慣，我在做論文的時(shí)候才能有自己的思想和規(guī)劃，論文工作才有了目標(biāo)和方向。在此我代表大家向所有老師表示最誠(chéng)摯的謝意。 最后，感謝各位評(píng)審老師

52、在百忙中抽出時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行審稿、參加答辯，并對(duì)加答辯會(huì)的老師和同學(xué)表示謝意。37參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 申忠如.mcs-51單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.西安：西安交通大學(xué)出版社，2007年.2 楊栓科.模擬電子技術(shù)m.西安：高等教育出版社，2003年.3 張克農(nóng).數(shù)字電子技術(shù)m.西安：高等教育出版社，2003年4月.4 張超琦 鐘明哲 盧世彬.單片機(jī)原理及實(shí)例m.上海：上海交通大學(xué)出版社，2007 年.5 裴立云 朱靜?；趩纹C(jī)控制的等精度頻率計(jì)設(shè)計(jì)制作n，電腦學(xué)習(xí)，2007年2月.6 朱運(yùn)利.單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年.7 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制m.遼寧：北京航天大學(xué)出版社，2007年8月.8 談學(xué).基于單片機(jī)的等精度頻率計(jì)設(shè)計(jì)n，重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2004年4月，第21卷第2期.9 于殿泓 王新年.單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程m.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007年.10 micrel inc.