基于AT89S52單片機(jī)的簡易頻率計(jì)設(shè)計(jì)

1、0簡易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)簡易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)中中 文文 摘要摘要頻率測量是電子學(xué)測量中最為基本的測量之一.頻率計(jì)主要是由信號輸入和放大電路、單片機(jī)模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。AT89S52 單片機(jī)是頻率計(jì)的控制核心，來完成它待測信號的計(jì)數(shù)，譯碼,顯示以及對分頻比的控制.利用它內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器完成待測信號頻率的測量。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，所制作的頻率計(jì)采用外部分頻，實(shí)現(xiàn) 10Hz2MHz 的頻率測量，而且可以實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換流程.以 AT89S52 單片機(jī)為核心,通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的門控時(shí)間,方便對頻率計(jì)的測量.其待測頻率值使用四位共陽極數(shù)碼管顯示，并可以自動(dòng)切換量程,單位分別由紅、黃、綠 3

2、 個(gè) LED 指示.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)，具有測量準(zhǔn)確度高,響應(yīng)速度快,體積小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：頻率計(jì)；單片機(jī)；計(jì)數(shù)器；量程自動(dòng)切換關(guān)鍵詞：頻率計(jì)；單片機(jī)；計(jì)數(shù)器；量程自動(dòng)切換 1The design of simple Frequency MeasurementABSTRACTFrequency measurement is the most basic measurement in Electronic field。 A simple frequency meter mainly by the signal input and amplifying circuit, m

3、icrocontroller module， subfrequency circuit module and display module. AT89S52 MCU is the control core frequency 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

4、 under test cycle / frequency of measurement。Throughout the design process， periodic measurement of the frequency meter application and the corresponding mathematical treatment to achieve 10Hz 2MHz frequency measurements， and can automatically switch the flow to achieve scale。 To the core of AT89S52

5、 microcontroller， with the MCU internal timer / counter gate time， it can be easier for frequency measurement。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.KEY WORD： Frequency meter; single

6、 chip； counter； range automatically switch2目錄第一章前言 11。1 頻率計(jì)概述 11。2 頻率計(jì)發(fā)展與應(yīng)用 11。3 頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 1第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22。1 測頻的原理 22。2 總體思路 32。3 具體模塊 3第三章硬件電路具體設(shè)計(jì) 53。1 AT89S52 主控制器模塊 53.1。1 AT89S52 的介紹 53.1。2 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路 63。1。3 引腳功能 73.1.4 單片機(jī)引腳分配 83。2 電源模塊 93。2.1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 93.2。2 電源電路設(shè)計(jì) 103.3 放大整形模塊 113。4 分頻設(shè)計(jì)模塊 11

7、3.4.1 分頻電路分析 113.4.2 74LS161 芯片介紹 123。4.3 74LS151 芯片介紹 133.4.4 分頻電路 143.5 顯示模塊 143。5。1 數(shù)碼管介紹 153。5。2 頻率值顯示電路 153。5。3 檔位轉(zhuǎn)換指示電路 16第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 174。1 軟件模塊設(shè)計(jì) 174.2 中斷服務(wù)子程序 184。3 顯示子程序 194。4 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序 204。5 應(yīng)用軟件簡介 204。5。1 Keil 簡介 214。5.2 protues 簡介 22第五章頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試 2335。1 硬件調(diào)試 235.1.1 電源模塊調(diào)試 235。1。2 整形模塊調(diào)試 2

8、45。1.3 分頻模塊調(diào)試255。2 軟件調(diào)試 255。2。1 Pouteus 軟件調(diào)試 255.2。2 功能調(diào)試 265。3 系統(tǒng)調(diào)試 275。3。1 系統(tǒng)軟件調(diào)試 275.3。2 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 275.4 誤差分析 28第六章總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 24致謝 25附錄 141第一章第一章前言前言頻率測量是電子學(xué)測量中最為基本的測量之一。由于頻率信號抗干擾性強(qiáng)，易于傳輸,因此可以獲得較高的測量精度。隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，頻率測量成為一項(xiàng)越來越普遍的工作，測頻原理和測頻方法的研究正受到越來越多的關(guān)注。1.11.1 頻率計(jì)概述頻率計(jì)概述數(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

9、的測量儀器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號、方波信號及其他各種單位時(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)試過程中,由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速,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)采用測頻法測量頻率，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)行速度慢而且測量低頻信號不準(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)，測量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點(diǎn)1。1 1。2 2 頻率計(jì)發(fā)展與應(yīng)用頻率計(jì)發(fā)展與應(yīng)用在我國,單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的里程碑事件.單片機(jī)作為最

10、為典型的嵌入式系統(tǒng),它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)的中最普遍的應(yīng)用。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快，它已成為在現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)控制與計(jì)量測試、數(shù)據(jù)采集與信號處理等技術(shù)中日益普及的一項(xiàng)新興技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛。其中以 AT89S52 為內(nèi)核的單片機(jī)系列目前在世界上生產(chǎn)量最大，派生產(chǎn)品最多,基本可以滿足大多數(shù)用戶的需要2。1 1。3 3 頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容頻率計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容利用電源、單片機(jī)、分頻電路及數(shù)碼管顯示等模塊，設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的頻率計(jì)能夠粗略的測量出被測信號的頻率. 參數(shù)要求如下:1測量范圍 10HZ2MHZ；2用四

11、位數(shù)碼管顯示測量值；3能根據(jù)輸入信號自動(dòng)切換量程;4?？梢詼y量方波、三角波及正弦波等多種波形；2第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2 2。1 1 測頻的原理測頻的原理測頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時(shí)間內(nèi)對被測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)”.被測信號，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3。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,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信號所產(chǎn)生的矩形波,至十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路進(jìn)行直接計(jì)數(shù)和顯示。若在一定的時(shí)間間隔 T 內(nèi)累計(jì)周期性的重復(fù)變化次數(shù) N，則

12、頻率的表達(dá)式為式:（1）Nfx=T圖 1 說明了測頻的原理及誤差產(chǎn)生的原因。時(shí)基信號待測信號丟失（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 1 測頻原理在圖 1 中，假設(shè)時(shí)基信號為 1KHZ，則用此法測得的待測信號為 1KHZ5=5KHZ。但從圖中可以看出，待測信號應(yīng)該在 5.5KHZ 左右，誤差約有 0。5/5。59。1%。這個(gè)誤差是比較大的，實(shí)際上，測量的脈沖個(gè)數(shù)的誤差會(huì)在1 之間.假設(shè)所測得的脈沖個(gè)數(shù)為 N，則所測頻率的誤差最大為 =1（N1）100%.顯然,減小誤差的方法，就是增大 N。本頻率計(jì)要求測頻誤差在 1以下，則 N 應(yīng)大于 1000。通過計(jì)算，對

13、1KHZ 以下的信號用測頻法，反應(yīng)的時(shí)間長于或等于 10S， 。由此可以得出一個(gè)初步結(jié)論:測頻法適合于測高頻信號。頻率計(jì)數(shù)器嚴(yán)格地按照公式進(jìn)行測頻4.由于數(shù)字測量的離散性，被測頻率在計(jì)數(shù)Nf=T器中所記進(jìn)的脈沖數(shù)可有正一個(gè)或負(fù)一個(gè)脈沖的量化誤差，在不計(jì)其他誤差影響的情況下,測量精度將為:1()fAN3應(yīng)當(dāng)指出,測量頻率時(shí)所產(chǎn)生的誤差是由 N 和 T 倆個(gè)參數(shù)所決定的，一方面是單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)越多時(shí)，精度越高，另一方面 T 越穩(wěn)定時(shí)，精度越高。為了增加單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，一方面可在輸入端將被測信號倍頻，另一方面可增加 T 來滿足，為了增加T 的穩(wěn)定度,只需提高晶體振蕩器的穩(wěn)定度和分頻

14、電路的可靠性就能達(dá)到.上述表明，在頻率測量時(shí)，被測信號頻率越高，測量精度越高。2.22.2 總體思路總體思路頻率計(jì)是我們經(jīng)常會(huì)用到的實(shí)驗(yàn)儀器之一,頻率的測量實(shí)際上就是在單位時(shí)間內(nèi)對信號進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值就是信號頻率.本文介紹了一種基于單片機(jī) AT89S52 制作的頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法，所制作的頻率計(jì)測量比較高的頻率采用外部十分頻,測量較低頻率值時(shí)采用單片機(jī)直接計(jì)數(shù),不進(jìn)行外部分頻。該頻率計(jì)實(shí)現(xiàn) 10HZ2MHZ 的頻率測量,而且可以實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換功能，四位共陽極動(dòng)態(tài)顯示測量結(jié)果，可以測量正弦波、三角波及方波等各種波形的頻率值。2 2。3 3 具體模塊具體模塊根據(jù)上述系統(tǒng)分析，頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)共包括五

15、大模塊：單片機(jī)控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊.各模塊作用如下：1、單片機(jī)控制模塊：以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，來完成它待測信號的計(jì)數(shù)，譯碼，和顯示以及對分頻比的控制.利用其內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器完成待測信號周期頻率的測量.單片機(jī) AT89S52 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。（因?yàn)?AT89C51 所需外圍元件少，擴(kuò)展性強(qiáng)，測試準(zhǔn)確度高。）2、電源模塊:為整個(gè)系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機(jī)、信號調(diào)理電路以及分頻電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小及性價(jià)高的電源.3、放大整形模塊:放

16、大電路是對待測信號的放大,降低對待測信號幅度的要求。整形電路是對一些不是方波的待測信號轉(zhuǎn)化成方波信號，便于測量。4、分頻模塊：考慮單片機(jī)外部計(jì)數(shù),使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為 500 kHz，因此需要外部分頻。分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)頻率測量范圍，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率測量使用統(tǒng)一信號，可使單片機(jī)測頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測頻誤差。可用 74161 進(jìn)行外部十分頻。5、顯示模塊：顯示電路采用四位共陽極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，為了加大數(shù)碼管的亮度，使4用 4 個(gè) PNP 三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，便于觀測。綜合以上頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有單片機(jī)控制模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊等組成，頻率

17、計(jì)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2 所示。微控制器AT89S52信號放大整形分頻電路驅(qū)動(dòng)電路數(shù)碼管顯示5V電源圖 2 頻率計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖5第三章硬件電路具體設(shè)計(jì)第三章硬件電路具體設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，頻率計(jì)實(shí)際需要設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊，下面將分別給予介紹.3 3。1 1 AT89S52AT89S52 主控制器模塊主控制器模塊3。1。1 AT89S52 的介紹8 位單片機(jī)是 MSC51 系列產(chǎn)品升級版5,有世界著名半導(dǎo)體公司 ATMEL 在購買 MSC51 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后,利用自身優(yōu)勢技術(shù)-(掉電不丟數(shù)據(jù))閃存生產(chǎn)

18、技術(shù)對舊技術(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 033M 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、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù).可以在 4V 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

19、機(jī)支持計(jì)算機(jī)并口下載，簡單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，僅僅幾塊錢的價(jià)格讓該型號單片機(jī)暢銷 10 年不衰。根據(jù)不同場合的要求,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 DIP40 的封裝。AT89S52 引腳如下圖 3 所示。圖 3AT89S52 引腳圖63。1.2 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路復(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 4）和手動(dòng)復(fù)位(圖 5）.RST于于于C1R1GNDVCCRST于于于C2R2GNDVCCR3S?SW-PB圖 4 上電復(fù)位圖 5 手動(dòng)復(fù)位有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況

20、，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動(dòng)復(fù)位。所以本次設(shè)計(jì)選用手動(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)更高的信號采樣率,從而實(shí)現(xiàn)更多的功能6。但是告訴對系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻.考慮到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號采樣處理，所以選取合適的頻率即可。合適頻率的晶振對于選頻信號強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好處，本次設(shè)計(jì)選取 12.000M 無源晶振接入 XTAL1 和 XTAL2 引腳。并聯(lián) 2 個(gè)30pF 陶瓷電容幫助起振。AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 6 所示。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.5/M OSI6P1.6/M ISO7P1.7

21、/SC K8R ST9P3.0/R xD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/W R16P3.7/R D17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PR OG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VC C40

22、U10AT89S52S3SW -PB10KR 1310uFC 1212Y2XTAL30pFC 1030pFC 11P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37P00P01P02P03P04P05P06P07112233445566778899U9SHANGLAXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2R ESR ES5V5V5V5VADDR 0ADDR 1ADDR 2C LEARLED1LED2LED3SPEKER圖 6 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖73。1。3 引腳功能VCC:電源電壓；GND：地；P0 口：P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/

23、O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用.在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí),P0 口用來接收指令字節(jié);在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié).程序校驗(yàn)時(shí),需要外部上拉電阻7.P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用.作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流。此外，P1。0 和 P1

24、.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入，P1 口功能具體如表 1 所示.在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí),P1 口接收低 8 位地址字節(jié).表 1P1 口的第二種功能說明表引腳號第二功能P1.0T2(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入）,時(shí)鐘輸出P1。1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI(在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用)P1。7SCK（在系統(tǒng)編程用)P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻

25、把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中,P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1.在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口,P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平.對 P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉

26、低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。P3 口亦作為 AT89C518特殊功能（第二功能）使用，P3 口功能如表 2 所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號。表 2P3 口的第二種功能說明表引腳號第二功能P3。0RXD（串行輸入)P3。1TXD （串行輸出)P3.2（外部中斷 0）INT0P3.3（外部中斷 1）P3。4T0（定時(shí)器 0 外部輸入）P3。5T1（定時(shí)器 1 外部輸入）P3。6(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)WRP3。7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RDRST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位.看門狗計(jì)時(shí)完成后,RST 腳輸出

27、96 個(gè)晶振周期的高電平.特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端.3.1。4 單片機(jī)引腳分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各模塊的分析得出，單片機(jī)的引腳分配如表 3 所示。表 3 單片機(jī)端口分配表模 塊端口功能P0。0P0.4、 P2。0P2.7數(shù)碼管頻率值顯示顯示模塊P1。4-P1.6LED 單位顯示9P1。0P1。2通道選擇分頻模塊P1。3清零3 3。2 2 電源模塊電源模塊3。2。1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器

28、T、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成8，基本框圖如圖 7所示。圖 7 直流穩(wěn)壓電源框圖及波形（1）電源變壓器T的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui.變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。（2)整流電路:整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓.再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分,輸出波紋較小的直流電壓U1.常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 圖8 整流電路（3）濾波電路:各濾波電路C滿足RLC=（35)T/2,式中T為輸入交流信號周期,RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。10圖9 濾波電路（4）穩(wěn)壓電路：常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一

29、是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路.二者的工作原理有所不同.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn),通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負(fù)載電流變化較小的場合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓的.集成穩(wěn)壓電源事實(shí)上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。3.2。2 電源電路設(shè)計(jì)根據(jù)上述介紹設(shè)計(jì)，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用 LED 進(jìn)行電源工作狀態(tài)指示.LM78XX 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少9，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，

30、使用起來可靠、方便,而且價(jià)格便宜 ，因此使用 LM7805 穩(wěn)壓芯片進(jìn)行 5V 的電源電路設(shè)計(jì)。具體的 5V 電源電路如下圖 10 所示。T1TransD1Bridge2200uFC2100uFC40.1uFC30.1uFC5D2S1SW-SPST220R1IN12OUT3GNDU2LM 7805220V5V圖 105V 直流電源電路113.33.3 放大整形模塊放大整形模塊由于輸入的信號可以是正弦波，三角波.而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路則在測量的時(shí)候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號的強(qiáng)弱的情況.所以在通過整

31、形之前通過放大衰減處理.當(dāng)輸入信號電壓幅度較大時(shí)，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低.當(dāng)輸入信號電壓幅度較小時(shí),前級輸入衰減為零時(shí)若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路,則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時(shí)被測信號得以放大10.根據(jù)上述分析，放大電路放大整形電路采用高頻晶體管 3DG100 與 74LS00 等組成。其中3DG100 為 NPN 型高頻小功率三極管，組成放大器將輸入頻率為 fx 的周期信號如正弦波、三角波及方波等波形進(jìn)行放大。與非門 74LS00 構(gòu)成施密特觸發(fā)器,它對放大器的輸出波形信號進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖11.具體放大整形電路如圖 11 所示。5VQ103DG1001KR 2410R 2247KR

32、 2010KR 1939KR 23111213U7D74LS00123U15A74LS00564U15B74LS0047uFC 17100uFC 1847KR 21D6F1Vx圖 11 放大整形電路3 3。4 4 分頻設(shè)計(jì)模塊分頻設(shè)計(jì)模塊分頻電路用于擴(kuò)展單片機(jī)頻率測量范圍，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)頻率和周期測量使用統(tǒng)一信號,可使單片機(jī)測頻更易于實(shí)現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測頻誤差?？捎?74161 進(jìn)行分頻。3。4.1 分頻電路分析本頻率計(jì)的設(shè)計(jì)以 AT89S51 單片機(jī)為核心，利用他內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器完成待測信號周期頻率的測量。單片機(jī) AT89S51 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

33、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.在定時(shí)器工作方式下,在被12測時(shí)間間隔內(nèi)，每來一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1（使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí),每 1s 加 1），這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可以用來測量時(shí)間間隔。在計(jì)數(shù)器工作方式下,加至外部引腳的待測信號發(fā)生從 1 到 0 的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加 1，這樣在計(jì)數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。外部輸入在每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次,這樣檢測一次從 1 到 0 的跳變至少需要 2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）,所以最大計(jì)數(shù)速率為時(shí)鐘頻率的 124（使用 12 MHz 時(shí)鐘時(shí)，最大計(jì)數(shù)速率為 500 kHz）,因此采用 74LS161 進(jìn)行

34、外部十分頻使測頻范圍達(dá)到 2MHz.為了測量提高精度，當(dāng)被測信號頻率值較低時(shí)，直接使用單片機(jī)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)測得頻率值;當(dāng)被測信號頻率值較高時(shí)采用外部十分頻后再計(jì)數(shù)測得頻率值.這兩種情況使用 74LS151 進(jìn)行通道選擇,由單片機(jī)先簡單測得被測信號是高頻信號還是低頻信號，然后根據(jù)信號頻率值的高低進(jìn)行通道的相應(yīng)導(dǎo)通,繼而測得相應(yīng)頻率值.3。4.2 74LS161 芯片介紹74LS161 是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器12，可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路,以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。74LS161 引腳如圖 12 所示。圖 1274LS161 引腳圖時(shí)鐘 CP 和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端

35、P0P3,清零/MR，使能 CEP，CET，置數(shù) PE,數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3，以及進(jìn)位輸出 TC （TC=Q0Q1Q2Q3CET） 。表 4 為 74161 的功能表.表 4 74161 的功能表清零RD預(yù)置LD使能EP ET時(shí)鐘CP預(yù)置數(shù)據(jù)輸入A B C D輸出Q0 Q1 Q2 Q3LL L L LHL上升沿A B C DA B C DHHL 保 持HH L保 持13HHH H上升沿計(jì) 數(shù)其中 RD 是異步清零端 ,LD 是預(yù)置數(shù)控制端， A、B、C、D 是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端， EP和 ET 是計(jì)數(shù)使能端 ,RCO（=ET。QA。QB.QC.QD）是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級聯(lián)提供了

36、方便。計(jì)數(shù)過程中 ,首先加入一清零信號 RD0，使各觸發(fā)器的狀態(tài)為 0，即計(jì)數(shù)器清零 .RD 變?yōu)?1 后，加入一置數(shù)信號 LD0，即信號需要維持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的正跳變到來后 .在這個(gè)置數(shù)信號和時(shí)鐘脈沖上升的共同作用下，各觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與預(yù)置的輸入數(shù)據(jù)相同 ,這就是預(yù)置操作。接著 EP=ET=1,在此期間 74161一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài) .一直到 EP=0,ET1，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)結(jié)束 .從 74LS161 功能表功能表中可以知道,當(dāng)清零端 CR=“0”,計(jì)數(shù)器輸出 Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng) CR=“1”且 LD=“0”時(shí),在 CP 信號上升沿作用后，74L

37、S161 輸出端 Q3、Q2、Q1、Q0 的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端 D3，D2,D1，D0 的狀態(tài)一樣,為同步置數(shù)功能.而只有當(dāng) CR=LD=EP=ET=“1”、CP 脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161 還有一個(gè)進(jìn)位輸出端 CO，其邏輯關(guān)系是 CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片 74LS161 可以組成 16 進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器.3.4.3 74LS151 芯片介紹數(shù)據(jù)選擇端（ABC）按二進(jìn)制譯碼,以從 8 個(gè)數(shù)據(jù)(D0D7）中選取 1 個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在選通端 STROBE 為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。74LS151 有互補(bǔ)輸出端（Y、W

38、） ，Y 輸出原碼，W 輸出反碼13.74LS151 引腳如圖 13 所示。圖 13 74151 管腳圖74LS151 的功能如下表 所示.其中 A、B、C 為選擇輸入端，D0D7 為 數(shù)據(jù)輸入端，14STROBE 為選通輸入端(低電平有效)，W 為反碼數(shù)據(jù)輸出端，Y 為數(shù)據(jù)輸出端。表 5 74151 功能表3。4。4 分頻電路根據(jù)以上分析,采用 74LS161 和 74LS151 設(shè)計(jì)分頻電路如圖 14 所示。A3B4C5D6ENP7ENT10C LK2LOAD9M R1GND8VC C16R C O15Q311Q212Q113Q014U1674161X04X13X22X31X415X514

39、X613X712A11B10C9E7GND8VC C16Y5Y6U1474151I111I122O13I214I225O26GND7O38I319I3210O411I4112I4213VC C14U1374005VC LEAR5VP355V5VC LEARADDR 0ADDR 1ADDR 2F1圖 15 分頻電路原理圖3.53.5 顯示模塊顯示模塊顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。頻率值顯示電路采用四位共陽極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示頻率計(jì)被測數(shù)值,使用三極管 8550 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使數(shù)碼管亮度變亮,便于觀察15測量。量程轉(zhuǎn)換指示電路由紅、黃、綠三個(gè) LED 分別指示 Hz、KHz 及 MHz

40、 檔,使讀數(shù)簡單可觀。3。5.1 數(shù)碼管介紹常見的數(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。根據(jù)管腳資料,可以判斷使用的是何種接口類型14。兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理如圖 16 所示。圖 16 兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理圖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。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）的電路信號相接時(shí),一定要串加限流電阻,以免

41、損壞器件。3.5。2 頻率值顯示電路數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)不加三極管驅(qū)動(dòng)時(shí),數(shù)碼管顯示數(shù)值看不清,不便于頻率值的測量與調(diào)試。因此加入三極管 8550 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管.使用 4 位數(shù)碼管進(jìn)行頻率值顯示,如果選擇共陰極數(shù)碼管顯示，則需要 8 個(gè)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng),而采用共陽極數(shù)碼管則需要 4 個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，為了節(jié)約成本,因此選用共陽極數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示,具體數(shù)碼管設(shè)計(jì)電路如圖 17 所示.ABCDEFGDP1234U?7-LEDQ?8550Q?8550Q?8550Q?85504K7R ?4K7R ?4K7R ?4K7R ?5VP20P21P22P23P24P25P26P27P00P01P02P03圖 17 數(shù)

42、碼管顯示電路163。5。3 檔位轉(zhuǎn)換指示電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用紅、黃、綠三個(gè) LED 分別指示 Hz、KHz 及 MHz 檔，根據(jù)被測信號的頻率值大小，可以自動(dòng)切換量程單位，無需手動(dòng)切換,便于測量和讀數(shù)，簡單方便。具體設(shè)計(jì)的檔位轉(zhuǎn)換 LED 指示電路如圖 18 所示.D7R EDD9GR EEND8YELLOW220R 25220R 26220R 275VLED1LED2LED3圖 18 LED 檔位指示電路17第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要采用模塊化設(shè)計(jì)，敘述了各個(gè)模塊的程序流程圖，并介紹了軟件Keil 和 Proteus 的使用方法和調(diào)試仿真。4.14.1 軟件模

43、塊設(shè)計(jì)軟件模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊，信號頻率測量模塊，自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換和顯示模塊等模塊組成。系統(tǒng)軟件流程如圖 19 所示.頻率計(jì)開始工作或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測量初始化.測量初始化模塊設(shè)置堆棧指針（SP）、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式。定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，即用來測量信號頻率15。開始系統(tǒng)初始化頻率測量頻率是否超過1KHz硬件十分頻計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)測頻率值測量數(shù)據(jù)顯示NY圖 19 系統(tǒng)軟件流程總圖首先定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清 0，運(yùn)行控制位 TR 置 1,啟動(dòng)對待測信號的計(jì)數(shù).計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值

44、(即測量頻率的高量程）開始測量，計(jì)數(shù)閘門結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù).計(jì)數(shù)寄存器中的數(shù)值經(jīng)過數(shù)制轉(zhuǎn)換程序從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。判斷該數(shù)的最高位，若該位不為 0,滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求,測量值和量程信息一起送到顯示模塊；若該位為 0，將計(jì)數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大 10 倍，重新對待測信號的計(jì)數(shù)，直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求.定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作被設(shè)置為定時(shí)器方式，定時(shí)計(jì)數(shù)18器的計(jì)數(shù)寄存器清 0，在判斷待測信號的上跳沿到來后，運(yùn)行控制位 TR 置為 1，以單片機(jī)工作周期為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，直至信號的下跳沿到來,運(yùn)行控制位 TR 清 0，停止計(jì)數(shù).16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)值為 65535,當(dāng)待測

45、信號的頻率較低時(shí),定時(shí)計(jì)數(shù)器可以對被測信號直接計(jì)數(shù),當(dāng)被測信號的頻率較高時(shí),先由硬件十分頻后再有定時(shí)計(jì)數(shù)器對被測信號計(jì)數(shù)，加大測量的精度和范圍。4 4。2 2 中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序T0中斷服務(wù)子程序流程如圖20所示。測頻時(shí),定時(shí)器T0工作在定時(shí)方式，每次定時(shí)50mS ,則T0中斷20 次正好為1秒,即T0用來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號，定時(shí)器T0 用作計(jì)數(shù)器,對待測信號計(jì)數(shù)，每秒鐘的開始啟動(dòng)T0 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉T0 ,則定時(shí)器T0 之值乘以分頻系數(shù)就為待測信號的頻率.中斷開始關(guān)外部計(jì)數(shù)器中斷計(jì)數(shù)器裝初值開外部計(jì)數(shù)器選擇相應(yīng)檔位判斷計(jì)數(shù)是否為1s中斷返回Y圖20 T0中斷服務(wù)子程序定時(shí)計(jì)數(shù)器T1

46、工作在計(jì)數(shù)方式， 對信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器1中斷流程圖如圖21所示。19中斷開始中斷開始計(jì)數(shù)器加1圖21 計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)子程序4 4。3 3 顯示子程序顯示子程序顯示子程序?qū)⒋娣旁陲@示緩沖區(qū)的頻率或周期值送往數(shù)碼管上顯示出來,由于所有 4 位數(shù)碼管的 8 根段選線并聯(lián)在一起由單片機(jī)的 P2 口控制，因此,在每一瞬間 4 位數(shù)碼管會(huì)顯示相同的字符,要想每位顯示不同的字符就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，即在每一瞬間只點(diǎn)亮某一位顯示字符,在此瞬間，段選控制口 P2 輸出相應(yīng)字符。由 P0。0-P0.3 逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè)數(shù)碼管, 每位保持 1mS ,在 10mS20mS 之內(nèi)再點(diǎn)亮一次,重復(fù)不止

47、，利用人的視角暫留,好像 4 位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。數(shù)碼管顯示子程序流程如圖 22 所示。開始選擇檔位數(shù)據(jù)各位分離送數(shù)據(jù)顯示延時(shí)結(jié)束圖 22 顯示子程序流程圖204 4。4 4 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序使用定時(shí)方法實(shí)現(xiàn)頻率測量時(shí)，外部的待測信號通過頻率計(jì)的預(yù)處理電路變成寬度等于待測信號周期的方波，該方波同樣加至定時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入腳（P3。5）。工作高電平是否加至定時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入腳；當(dāng)判定高電平加至定時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入腳,運(yùn)行控制位 TR 置1，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器對單片機(jī)的機(jī)器周期的計(jì)數(shù)，同時(shí)檢測方波高電平是否結(jié)束;當(dāng)判定高電平結(jié)束時(shí) TR 清 0，停止計(jì)數(shù)，然后從計(jì)數(shù)寄存器讀出測量數(shù)據(jù)。由顯

48、示電路顯示測量結(jié)果，根據(jù)測量結(jié)果判斷，進(jìn)行頻率計(jì)比較后，進(jìn)行檔位的自動(dòng)切換，具體檔位自動(dòng)切換流程圖如圖 23 所示。開始測量頻率值X顯示頻率值判斷X值X1KHzX1MHz調(diào)用Hz檔調(diào)用MHz檔結(jié)束NYYN調(diào)用KHz檔圖 23 量程檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序4 4。5 5 應(yīng)用軟件簡介應(yīng)用軟件簡介此設(shè)計(jì)需要在 Keil 軟件平臺(tái)上完成程序的調(diào)試，在 Proteus 軟件平臺(tái)上完成仿真顯示。因此介紹如何使用 Keil 和 Proteus 進(jìn)行軟件的仿真。214。5.1 Keil 簡介Keil 軟件是目前最流行開發(fā)系列單片機(jī)的軟件,Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)

49、試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。而 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況,也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況.因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講,是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象16。（1）建立工程文件點(diǎn)擊“Project-New project”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字,你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字

50、，點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對話框，按要求選擇目標(biāo)器件片。建立新文件并增加到組。分別設(shè)置“target1”中的“Target,output，debug”各項(xiàng)，使程序匯編后產(chǎn)生 HEX 文件.（2)匯編,調(diào)試系統(tǒng)程序Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個(gè)文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單“File New?！?、單擊對應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵Ctrl +N 將打開一個(gè)新的文本編輯窗口,完成匯編語言源文件的輸入,并且完成源程序向當(dāng)前工程的添加。然后在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單“FileSave As。”可以完成文件的第一次存儲(chǔ)。注意,匯編語言源文件的擴(kuò)展名應(yīng)該是“ASM

51、”,它應(yīng)該與工程文件存儲(chǔ)在同一文件夾之內(nèi)。在完成文件的第一次存儲(chǔ)以后，當(dāng)對匯編語言源文件又進(jìn)行了修改，再次存儲(chǔ)文件則應(yīng)該選擇菜單“FileSave、單擊對應(yīng)的工具按鈕或者快捷鍵Ctrl +S 實(shí)現(xiàn)文件的保存.接著的工作需要把匯編語言源文件加入工程之中.選擇工程管理器窗口的子目“Source Group 1”,再單擊鼠標(biāo)右鍵打開快捷菜單。在快捷菜單中選擇“Add File toGroup Source Group 1，加入文件對話框被打開。在這個(gè)對話框的“查找范圍（I）下拉列表框中選擇存儲(chǔ)匯編語言源文件的文件夾,在“文件類型（T）” 下拉列表框選擇“Asm Source file(*。a*;。s

52、rc）”，這時(shí)存儲(chǔ)的匯編語言源文件將顯示出來。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“Add按鈕即可完成把匯編語言源文件加入工程。文件加入以后，加入文件對話框并不消失,更多的文件也可以利用它加入工程。如果不需要加入其它文件,單擊“Close”按鈕可以關(guān)閉加入文件對話框。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄“Source Group 1”下出現(xiàn)一個(gè)匯編語言源文件。 需要注意，當(dāng)把匯編語言源文件加入工程但還沒有關(guān)閉加入文件對話框,這時(shí)有可能被誤認(rèn)為文件沒有成功地加入工程而22再次進(jìn)行加入操作，系統(tǒng)將顯示所需的文件已經(jīng)加入的提示。在這種情況下，單擊提示框中的“確定”按鈕，再單擊“Close”

53、按鈕可以關(guān)閉加入文件對話框.(3)編譯源程序，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，返回上一級對錯(cuò)誤更改后重新編譯,直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。4.5。2 protues 簡介protues是Labcenter公司出品的電路分析、實(shí)物仿真系統(tǒng)，而KEIL是目前世界上最好的51單片機(jī)匯編和C語言的集成開發(fā)環(huán)境.他支持匯編和C的混合編程,同時(shí)具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能17。Protues能夠很方便的和KEIL、Matlab IDE等編譯模擬軟件結(jié)合。Proteus提供了大量的元件庫有RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備,可以仿真51系列、AVR,PI

54、C等常用的MCU,與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真,只要給出電路圖就可以仿真。這里我將 keil 和 Protues 兩個(gè)軟件的快速集成起來使用。（1）首先將 keil 和 Protues 兩個(gè)軟件安裝好.（2)然后在 C:Program FilesLabcenter EletronicsProtues 6 ProfessionalMODELS(我的 Protues 是安裝 C 盤里面的）目錄下的 VDM51。DLL 動(dòng)態(tài)連接庫文件復(fù)制到 C：KEILC51BIN 目錄下面(我的 keil 也安裝在 C 盤)這個(gè)文件將在 keil 的debug 設(shè)置時(shí)用到.（3）打開 p

55、rotues 軟件,新建一文件將硬件原理圖繪入圖中.（4)將 KEIL 生成的 HEX 文件下載入單片機(jī)中，點(diǎn)擊“開始”進(jìn)行仿真.(5）在 keil 中進(jìn)行 debug，同時(shí)在 proteus 中查看直觀的結(jié)果（如 LCD 顯示)。這樣就可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。利用 Proteus 與 Keil 整合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢，當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。利用仿真實(shí)驗(yàn)可以做全部的軟件實(shí)驗(yàn)和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,因極少硬件投入、所以經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯,不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器和元器件缺乏帶來的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素。23第五章第五章 頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試

56、頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試包括系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合調(diào)試。硬件調(diào)試包括電源模塊、整形模塊、分頻模塊等模塊,軟件調(diào)試就是通過修改程序，使頻率計(jì)功能完善，提高頻率計(jì)的測量精度。使用軟件仿真，調(diào)試仿真結(jié)果，同時(shí)使用數(shù)字萬用表和示波器測試輸出電壓值和輸出波形，調(diào)試出正確的軟硬件電路。5 5。1 1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試5。1.1 電源模塊調(diào)試電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成,使用 LED 進(jìn)行電源工作狀態(tài)指示。搭建好硬件電路,檢查線路連接正確，通電，LED 燈亮，LM7805 芯片不發(fā)燙，并用數(shù)字萬用表測得電壓為 5.01V,證明電路基本正常工作。具體實(shí)物圖如圖 24 所示。圖 24 5V 電源

57、實(shí)物圖同時(shí)，使用數(shù)字示波器測量輸出電壓波形，看有無較大的紋波，經(jīng)測量觀察，基本上不存在紋波,沒有太大的干擾，電壓電路工作正常，示波器測的輸出波形如圖 24 所示。圖 24 5V 輸出波形245。1。2 整形模塊調(diào)試整形電路采用與非門 74LS00 構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對正弦波、三角波等各種波形信號進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。整形電路在 Multisim10 中進(jìn)行電路的仿真與調(diào)試，在 Multisim10 繪制的整形電路如圖25 所示.選擇虛擬函數(shù)發(fā)生器輸入不同的信號，同時(shí)使用數(shù)字示波器測的輸出波形，經(jīng)測試施密特觸發(fā)器可以把 10Hz2MHz 的正弦波等波形整形為方波信號，仿真結(jié)果如圖 26

58、所示。U1A74LS00DU2B74LS00DU3C74LS00D23XFG10XSC1ABExt Trig+_+_4D31N414851圖 25 整形電路仿真圖 26 整形電路輸出波形仿真搭建整形電路模塊，測試電路基本正確，使用數(shù)字示波器測得輸入輸出波形如圖 27 所示。25圖 27 整形電路實(shí)際輸出波形5。1。3 分頻模塊調(diào)試為了達(dá)到 10Hz2MHz 的頻率范圍，使用外部分頻，搭建分頻電路，測試電路基本正確，選擇函數(shù)發(fā)生器輸入 2MHz 以下不同頻率的的方波信號，同時(shí)使用數(shù)字示波器測的輸出波形，經(jīng)觀察分頻電路可以把 2MHz 以下不同頻率的方波波形進(jìn)行十分頻，示波器測得輸入輸出波形如圖

59、28 所示.圖 28 分頻電路實(shí)際輸出波形5.25.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試5。2.1Pouteus 軟件調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行 Keil 和 Proteus 系統(tǒng)仿真，不斷調(diào)試程序,直到符合功能要求。Proteus 總體仿真圖 29 所示。26圖 29 頻率計(jì)整體仿真圖5.2.2 功能調(diào)試當(dāng)測量頻率值小于 1KHz 以下時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值,并紅色 LED 燈亮，作為 Hz 檔單位指示.例如輸入信號 123Hz，仿真顯示如圖 30 所示。圖 30 HZ 檔頻率仿真當(dāng)測量頻率值大于且等于 1KHz 并小于 1MHz 時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值,并黃色 LED 燈亮,作為 KHz 檔單位指示。例如輸入

60、信號 456KHz,仿真顯示如圖 31 所示.圖 31KHZ 檔頻率仿真27當(dāng)測量頻率值大于 1MHz 時(shí)，數(shù)碼管顯示頻率值，并綠色 LED 燈亮，作為 MHz 檔單位指示。例如輸入信號 1.89MHz,仿真顯示如圖 32 所示。圖 32MHZ 檔頻率仿真經(jīng)上述測試，基本功能都以實(shí)現(xiàn)，可以測出波形頻率值,并可以自動(dòng)切換量程單位，符合要求。5 5。3 3 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試5。3。1 系統(tǒng)軟件調(diào)試經(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)成基本測量電路,外加整形和分頻電路，由系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可以測出 1HZ5MHZ 的量程范圍，可以實(shí)現(xiàn)量程