畢業(yè)設計（論文）基于單片機的頻率計設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目：基于單片機的頻率計設計</p><p>　　學 生 姓 名： 學號： 110105011118</p><p>　　學 部 （系）： 信息學部 </p><p>

2、　　專 業(yè) 年 級： 光信1班 </p><p>　　指 導 教 師： 職稱或學位： 副教授 </p><p>　　2015年 5 月 20 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I&l

3、t;/b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p>　　第一章　緒 論1</p><p>　　1.1 頻率計概述1</p><p>　　1.2 頻率計發(fā)展現狀及研究概況1</p><p&

4、gt;　　1.3 本課題研究背景及主要研究意義2</p><p>　　1.4數字頻率計的種類2</p><p>　　第二章　數字頻率計的結構設計3</p><p>　　2.1 控制電路4</p><p>　　2.2 單片機部分5</p><p>　　2.3 數據顯示電路6</p><p&

5、gt;　　2.4 軟件設計流程圖9</p><p>　　第三章　頻率測量原理10</p><p>　　3.1 測量頻率的原理10</p><p>　　3.2 直接測頻法10</p><p>　　第四章　系統設計11</p><p>　　4.1 功能實現11</p><p>　　4.2

6、 硬件部分設計11</p><p>　　4.2.1 信號放大電路11</p><p>　　4.2.2 單片機AT89C5212</p><p>　　4.2.3 測量數據顯示電路13</p><p>　　4.3 硬件電路工作過程14</p><p>　　4.3.1 直接測頻法的工作流程15</p>

7、<p>　　第五章 數字頻率計的設計與仿真17</p><p>　　5.1電路的設計17</p><p>　　5.1.1電路設計的內容和方法17</p><p>　　5.1.2電路設計的步驟18</p><p>　　5.2 數字頻率計的仿真19</p><p>　　第六章 減小誤差措施及擴展

8、方面23</p><p>　　6.1減小誤差措施23</p><p>　　6.2擴展方面23</p><p>　　6.3 功能上的完善24</p><p>　　6.3.1 增加鍵盤控制24</p><p>　　6.3.2 實現自動量程轉換24</p><p>　　6.3.3 液晶顯示

9、器（LCD）進行數據的顯示24</p><p><b>　　結 論25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　附 錄28</b><

10、/p><p>　　1硬件設計原理圖：28</p><p>　　2 數字頻率計測量頻率程序：29</p><p>　　基于單片機的頻率計設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文提出設計數字頻率計的方案，重點介紹以單片機AT89C52為控制核心，實現頻率測量的數字

11、頻率設計。測頻的基本原理是采用在底頻段直接測頻法，在底頻段直接測頻法的設計思路，硬件部分由放大電路和整形電路 ，單片機和數計顯示電路組成；軟件部分由信號頻率測量模塊和數據顯示模塊等模塊實現。應用單片機的控制功能和數學運算能力，實現計數功能和頻率的換算。設計的頻率計范圍能夠達到1HZ~1MHZ,滿足所要求的頻率范圍，測量精度較高。</p><p>　　關鍵詞:數字頻率計; 單片機AT89C52; 頻率測</p

12、><p>　　Design of frequency meter based on MCU</p><p>　　Abstract </p><p>　　This article proposes plan design digital frequency meter, highlighting the design taking monolithic integra

13、ted circuit AT89C52 as the control core, the realization frequency measurement of digital frequency meter .Selected design ideas which directly measuring frequency law in the high-band and testing cycle law in the low-ba

14、nd; The hardware partially is composed by enlarged circuit and the reshaping circuit、the microcontroller and the data display electric circuit; The software design is achi</p><p>　　Key Words : digital freque

15、ncy meter; microcontroller AT89C52; Frequency measurments </p><p><b>　　第一章　緒 論</b></p><p><b>　　1.1 頻率計概述</b></p><p>　　頻率是電子技術領域的一個基本參數，同時也是一個非常重要的參數，因此，頻率測

16、量已成為電子測量領域最基本最重要的測量之一。 隨著科學技術的不斷發(fā)展提高，人們對科技產品的要求也相應的提高，數字化的電子產品越來越受到歡迎。頻率計作為比較常用和實用的電子測量儀器，廣泛應用于科研機構、學校、家庭等場合，因此它的重要性和普遍性勿庸質疑。數字頻率計具有體積小、攜帶方便；功能完善、測量精度高等優(yōu)點，因此在以后的時間里，必將有著更加廣闊的發(fā)展空間和應用價值。比如：將數字頻率計稍作改進，就可制成既可測頻率，又能測周期、占空比、脈寬

17、等功能的多用途數字測量儀器。將數字頻率計和其他電子測量儀器結合起來，制成各種智能儀器儀表，應用于航空航天等科研場所，對各種頻率參數進行計量；應用在高端電子產品上，對其中的頻率參數進行測量；應用在機械器件上，對機器振動產生的噪聲頻率進行監(jiān)控；等等。研究數字頻率計的設計和開發(fā)，有助于頻率計功能的不斷改進、性價比的提高和實用性的加強。以前的頻率計大多采用TTL數字電路設計而成，其電路復雜、耗電多、體積大、成本高。隨后大規(guī)模專用IC（集成電路）

18、出現，如ICM7216，ICM7226頻率計專</p><p>　　1.2 頻率計發(fā)展現狀及研究概況</p><p>　　由于當今社會的需要，對信息傳輸和處理的要求不斷提高，對頻率的測量的精度也需要更高更準確的時頻基準和更精密的測量技術。而頻率測量所能達到的精度，主要取決于作為標準頻率源的精度以及所使用的測量設備和測量方法。目前，測量頻頻的方法有直接測頻法、內插法、游標法、頻差倍增法等等。

19、直接測頻的方法較簡單，但精度不高。頻差倍增多法和周期法是一種頻差倍增法和差拍法相結合的測量方法，這種方法是將被測信號和參考信號經頻差倍增使被測信號的相位起伏擴大，再通過混頻器獲得差拍信號，用電子計數器在低頻下進行多周期測量，能在較少的倍增次數和同樣的取樣時間情況下，得到比測頻法更高的系統分辨率和測量精度，但是仍然存在著時標不穩(wěn)而引入的誤差和一定的觸發(fā)誤差。</p><p>　　在電子系統廣泛的應用領域中，到處看見

20、處理離散信息的數字電路。供消費用的冰箱和電視、航空通訊系統、交通控制雷達系統、醫(yī)院急救系統等在設計過程中都用到數字技術。 數字頻率計是現代通信測量設備系統中必不可少的測量儀器，不但要求電路產生頻率的準確度和穩(wěn)定度都高的信號，也要能方便的改變頻率。 </p><p>　　數字頻率計的實現方法主要有：直接式、鎖相式、直接數字式和混合式</p><p><b>　?。?）直接式<

21、/b></p><p>　　優(yōu)點：速度快、相位噪聲低，但結構復雜、雜散多，一般只應用在地面雷達中。 </p><p><b>　　（2）鎖相式</b></p><p>　　優(yōu)點：相位同步的自動控制，制作頻率高，功耗低，容易實現系列化、小型化、模塊化和工程化。 </p><p><b>　　（3）直接數字式

22、</b></p><p>　　優(yōu)點：電路穩(wěn)定、精度高、容易實現系列化、小型化、模塊化和工程化。 </p><p>　　1.3 本課題研究背景及主要研究意義 </p><p>　　因為數字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等科研生產領域必不可少的測量儀器，所以頻率的測量就顯得更為重要。在數字電路中，頻率計屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構成。在計

23、算機及各種數字儀表中，都得到了廣泛的應用。本課題采用的是直接測頻式的頻率計，設計原理簡單、電路穩(wěn)定、測量精度高，大大的縮短了生產周期。 </p><p>　　1.4數字頻率計的種類</p><p>　　現在市面上通常使用的數字頻率計主要有以下幾種：</p><p>　?。?）采用中小規(guī)模數字集成電路，用機械式功能轉開關換擋，完成頻率，周期 以及脈寬等功能的計數器。

24、此種數字頻率計是較早時期的電子產品，到現在中小規(guī)模集成電路應用技術不斷完善時，它的應用也不斷得到加強。但很明顯，此種數字頻率計已處于淘汰階段，由于其自身不具備智能化、自動化，完全借助于機械示的操作，對一些智能的頻率計功能已無法完成，所以，現在使用這種數字頻率計的已經很少。</p><p>　　（2）采用現場可編程門陣列（CPLD/FPGA）作為系統控制核心制成的數字頻率計。它通過EDA技術和硬件描述語言（VHDL

25、）對進行數字頻率計的設計。這種技術是在近幾年才發(fā)展起來的新技術，具有很大的發(fā)展空間和應用價值?！?lt;/p><p>　　（3）采用單片機為系統控制核心的數字頻率計。這種數字頻率計具有非常明顯的優(yōu)勢：體積小，所用芯片少，精度高，測量范圍廣，易于擴展功能，智能化、自動化強度高，便于控制。因此采用單片機技術設計數字器件已逐漸成為主流?！?lt;/p><p>　　第二章　數字頻率計的結構設計</p

26、><p>　　本課題設計的是一種以單片機為主控制的頻率計。該頻率計首先是以信號放大整形后的方波對不同頻率范圍的信號直接由接口電路送給單片機, 由單片機的計數器對其進行計數,最后通過顯示電路顯示數值。數字頻率計主要由以下幾部分組成：（1）時基電路；（2）邏輯控制電路；（3）可控制的顯示電路。因為單片機內部振蕩頻率很高, 所以一個機器周期的量化誤差相當小, 可以提高低頻信號的測量的準確性。本課題主要是以單片機AT89C5

27、2 為核心, 通過計數電路, 以及軟件程序的編寫, 實現脈沖頻率的顯示。整體設計思路可用框圖2.1 表示?？驁D中各部分的作用及所采用的器件說明如下：</p><p>　　圖2.1 設計思路框圖</p><p><b>　　2.1控制電路</b></p><p>　　如圖2.2 ，圖2.3所示， 控制電路是整機電路設計成敗的關鍵。它邏輯性強，時

28、序關系配合得當?？刂齐娐返淖饔檬牵寒a生一鎖存保持信號，使1S內的計數結果顯示一段時間，以便觀察，下一步輸出一清零脈沖，使計數器的原紀錄數據清零，準備下次計數。</p><p>　　控制電路產生的鎖存信號應在1S計數結束，清零信號應在鎖存信號產生后產生。在實際應用中，選用可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路74HC00實現，用0.5S脈沖直接作為單穩(wěn)態(tài)電路的外觸發(fā)信號，其引腳如圖2.2所示。</p><p&g

29、t;<b>　　圖2.2 整形電路</b></p><p>　　圖2.3 邏輯控制電路</p><p><b>　　2.2 單片機部分</b></p><p>　　本次設計采用了AT89C52 單片機, AT89C52是低電壓, 高性能CMOS8 位單片機, 片內含8kbyte 的可反復擦寫的只讀程序存儲器。如圖2.4所示

30、 </p><p>　　圖2.4 AT89C52引腳圖</p><p>　　系統板上硬件連線 ：</p><p>　　（1）把“單片機系統”區(qū)域中的P0.0－P0.7與“動態(tài)數碼顯示”區(qū)域中ABCDEFGH端口用8芯排線連接。</p><p>　?。? 把“單片機系統”區(qū)域中的P2.0－P2.7與“動態(tài)數碼顯示”區(qū)域中的S1S2S3S4S

31、5S6S7S8端口用8芯排線連接。 </p><p>　?。?）把“單片機系統”區(qū)域中的P3.4（T0）端子用導線連接到“頻率產生器”區(qū)域中的WAVE端子上。 </p><p>　　2.3 數據顯示電路</p><p>　　數據顯示電路由限流電路和7段數碼管組成, 采用器件LED 顯示器。LED 顯示器的結構由發(fā)光二極管構成a、b、c、d、e、f和g 七段, 并由此

32、得名。本設計中采用了六個七段數碼管進行數據顯示, 將六個數碼管串接起來進行顯示, 顯示數據即是對頻率計的測量結果。如圖2.5所示：</p><p>　　圖2.5 顯示電路圖</p><p>　　其流程框圖如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 LED動態(tài)顯示流程圖</p><p>　　要顯示的數據以BCD碼的方式存放在單片機RAM的存

33、儲單元中。首先將位選碼、段選碼初始化賦值，分別送單片機端口，通過查表將存儲單元的數據送LED顯示；調延時程序，指向下一個顯示單元，直到所有位顯示完退出。</p><p>　　在通過軟件實現動態(tài)顯示的時候，需要用到字型碼查表圖，現將表1列出下：</p><p>　　表1 七段LED顯示器共陰極字型碼</p><p>　　2.4 軟件設計流程圖</p>&

34、lt;p>　　本設計中軟件流程如圖2.7 所示。為使圖1所示流程能順利地完成預期的功能, 在初始化部分, 計數部分, 4byte 除法部分, 數據顯示部分都分別設計了流程圖。完成信號的周期測量后, 需要做一次倒數運算才能獲得信號的頻率。為提高運算精度, 這里采用4byte 定點算術運算, 需要自行編寫4byte 出發(fā)指令, 即組成4byte除法部分。</p><p>　　圖2.7 軟件設計流程圖</p

35、><p>　　第三章　頻率測量原理</p><p>　　在電子技術中, 頻率是最基本的參數之一, 并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系,本次設計的頻率測量系統以單片機AT89C52 為核心, 采用C語言和直接測量方法, 成功地實現了寬領域, 高精度的數字頻率計的設計和仿真。</p><p>　　3.1 測量頻率的原理</p><p&

36、gt;　　在測量過程中定時/計數器T0和T1的工作方式設置，由圖可知，T0是工作在計數狀態(tài)下，對輸入的頻率信號進行計數，但對工作在計數狀態(tài)下的T0，最大計數值為fOSC/24，由于fOSC＝12MHz，因此：T0的最大計數頻率為1mHz。對于頻率的概念就是在一秒只數脈沖的個數，即為頻率值。所以T1工作在定時狀態(tài)下，每定時1秒中到，就停止T0的計數，而從T0的計數單元中讀取計數的數值，然后進行數據處理。送到數碼管顯示出來。T1工作在定時狀

37、態(tài)下，最大定時時間為65ms，達不到1秒的定時，所以采用定時50ms，共定時20次，即可完成1秒的定時功能。</p><p><b>　　3.2 直接測頻法</b></p><p>　　頻率測量的基本原理如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 直接測頻法的原理框圖</p><p>　　圖中晶體振蕩提供了測量的時間

38、基準，經放大整形后的測量信號進入計數器進行計數，再由顯示電路顯示數據結果。</p><p><b>　　第四章　系統設計</b></p><p><b>　　4.1 功能實現</b></p><p>　　本次采用單片機設計的數字頻率計主要實現以下幾個功能：</p><p>　?。?）用6位數碼管顯示

39、HZ、KHZ、MHZ三個頻段的待測脈沖信號的頻率值。</p><p>　?。?）頻率測量范圍從1HZ～1mHZ。</p><p>　?。?）能測量正弦波，三角波，鋸齒波等多種波形信號的頻率值。</p><p>　　4.2 硬件部分設計</p><p>　　頻率計由單片機AT89C52 、信號預處理電路、測量數據顯示電路所組成，其中信號預處理電

40、路包括待測信號放大、波形變換、波形整形和分頻電路。系統硬件實現框圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 系統硬件實現框圖</p><p>　　4.2.1 信號放大電路</p><p>　　采用兩個NPN三極管級聯方式實現對待測信號的放大,降低對待測信號的幅度要求。如圖4.2 所示。 前一個三極管采用共集電極方式，主要是為了獲得比較寬的頻帶，并不具有實質性的

41、放大作用。后一個三極管采用共發(fā)射極方式，主要作用是放大非常弱的輸入脈沖信號，一般通過它的放大后，其電壓可以達到3伏以上。為了消除不必要的噪聲信號干擾，在兩級放大電路中都可以加入濾波電容，保證待測信號的穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖4.2 放大電路</b></p><p>　　4.2.2 單片機AT89C52</p><p>　　在實際的

42、設計中，將AT89C52的P1口設置為接收數據端口，將P3口設置為第二功能。P3.4用于直接測頻率時脈沖信號的計數端；P3.5用于定時。將P0口和P2口設置為發(fā)送數據端口。P0口的各引腳接到RP1的輸入端，用于段驅動；P2口用于位驅動。單片機復位端（RST）可采用內部軟件復位，也可采用外部手動復位，實際操作也很方便。這里采用外部手動復位，如圖4.3且晶體振蕩器電路如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.3

43、單片機復位電路 圖4.4 晶體振蕩器電路 </p><p>　　4.2.3 測量數據顯示電路</p><p>　　如圖4.5所示。一般而言，數據顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管恒定地導通和截止。它的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，顯示亮度大；缺點是使用的數碼管數量少。正是因為它的這

44、個缺點和本設計的要求，數字頻率計的顯示電路選擇了采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)顯示，就是LED顯示器一位一位地輪流電亮（掃描）。對于每一位LED顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。LED 顯示器的亮度既與導通電流有關，也與LED顯示器點亮時間和間隔時間的比例有關。通過調整LED顯示器的導通電流和時間比例參數，可以實現較高亮度且穩(wěn)定的顯示。具體工作過程是：LED顯示器采用共陰極動態(tài)顯示形式，6位LED用兩塊四位集成的數碼管連接組成。頻率計數結果

45、以BCD碼的形式存放在89C52的存儲單元中，通過P0口接到74LS245上，控制6位LED的段選碼；通過P2口接到74AC08上，控制6位LED的位選碼。RP1是8位總線驅動器，由芯片上的T/引腳（1腳）控制數據的傳輸方向。當T/=1時，數據從A端傳送到B端；當T/=0時，數據從B端傳送到A端。根據本設計的原理圖知，數據是從A端傳送到B端，因此設</p><p>　　圖4.5 測量數據顯示電路</p>

46、;<p>　　4.3 硬件電路工作過程</p><p>　　首先討論一下定時器/計數器的工作原理。如圖4.6 所示。</p><p>　　圖4.6 定時器/計數器T0、T1的邏輯結構</p><p>　　當控制信號時，定時器工作在定時方式。加1計數器對脈沖f進行計數，每來一個脈沖計數器加1，直到計數器計滿溢出。由上圖可以看出，脈沖是振蕩器時鐘頻率的1

47、2分頻，即脈沖頻率為時鐘頻率的1/12。顯然，一個計數脈沖的周期為一個機器周期。計數器計數的是機器周期脈沖的個數，從而實現定時?？芍?，定時器的定時時間不僅與加1計數器的初值（計數器中的起始值,即計數長度）有關，而且還與系統振蕩器時鐘頻率有關。</p><p>　　當控制信號時，定時器工作在計數方式。加1計數器對來自輸入引腳T0和T1的外部信號脈沖計數。</p><p>　　4.3.1 直接

48、測頻法的工作流程</p><p>　　圖4.7 直接測頻法流程</p><p>　　如圖4.7 所示。前置放大器完成信號放大、電平平移的任務，被測的交流信號被放大、平移成脈沖直流信號，再經74HC00反相器整形成矩形脈沖。方波信號被送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入端連接1s門控信號，實際制作中連接AT89C52的11腳（P3.1）。11腳電平的高低可通過指令加以控制。AT89C52外

49、接晶振24MHz，該晶振的頻率穩(wěn)定性很重要，因為它也是門控信號的時間基準。內置計數器可通過軟件設置對振蕩頻率的l2分頻進行計數/定時，這里將T0置為方式1計數狀態(tài)，，GATE=0，即D3D2D1D0=0101（如圖12、表2、表3所示），待測脈沖信號通過T0引腳輸入單片機進行計數。T1置為方式1定時狀態(tài)，，GATE=0。</p><p>　　即D7D6D5D4=1001（如圖12、表2、表3所示），并將其初值置為

50、TH1=D8H，TL1=EF，這樣每產生一次定時器T1溢出中斷，在T1中斷的入口處（001BH）對中斷次數進行軟件計數。當中斷次數為次時，歷時1s。1s后關閉閘門，其計數結果通過P1口讀入，送至30H至33H（壓縮的BCD碼）單元，顯示子程序則將BCD碼經查表指令譯為7段LED字形碼，然后進行顯示。</p><p>　　表2 定時器/計數器方式控制寄存器TMOD</p><p>　　表3

51、 M1和M2方式選擇位對應關系</p><p>　　第五章 數字頻率計的設計與仿真</p><p>　　電路的基本功能是實現電子產品開發(fā)設計的技術和功能，使電路具有某種特定功能，必須進行電路的設計和制作。設計是是某一電路具有某種功能，制作則是設計過程的電路實物化。</p><p><b>　　5.1電路的設計</b></p>&

52、lt;p>　　電路的設計既是一門科學，又是一門藝術，實現同樣的技術指標，不同的人有不同的設計方案。</p><p>　　5.1.1電路設計的內容和方法</p><p>　　電路設計一般包括：擬定性能指標，電路的預設計，實驗和修改設計等環(huán)節(jié)。</p><p>　　衡量設計的標準是：工作穩(wěn)定可靠，能達到所要求的性能指標，并留有適當的余量；電路簡單，成本低；所采用的

53、元器件品種少、體積小，且貨源充足；便于生產、測試和維修。</p><p>　　電路設計的基本方法為：借鑒設計法、近似設計法、分解組合設計法。</p><p>　　1、電路設計的基本內容</p><p>　　電路設計的基本內容主要包括以下幾個方面：</p><p>　?、匐娐吩O計的技術的先結條件。</p><p>　　②

54、選擇合適的元器件的種類。</p><p><b>　?、墼O計電路原理圖。</b></p><p>　?、芙泳€圖、安裝圖、裝配圖。</p><p>　?、葜贫姍C和電子元器件明細表。</p><p>　　⑥畫出電路的總布局圖。</p><p>　?、咴O計電路板、接線板以及安裝零件。</p>

55、;<p>　?、嗑帉懗绦蚝陀嬎阏f明書。</p><p>　　2、電路設計的基本方法</p><p><b>　　(1)借鑒設計法</b></p><p>　　接到設計任務或確定設計目標后，設者應結合產品，進行調查研究，選取可以借用或借鑒的實用電路。一般情況下，有許多原理和技術上可以借用的電路，設計人員得對電路進行改進和元件調整，以

56、適應設計需要。借用的電路已經經過實踐和時間的考驗，更有工程價值，這樣做不僅可以縮短設計周期，而且新設計的電路在技術，性能，成本等各方面都得到提高；這樣才會被工程上接受。</p><p><b>　　(2)近似設計法</b></p><p>　　近似設計法是電路設計的又一種方法。在實際應用中，理論可以給設計者一個清晰的思路，但理論與實際不同。在電路設計中，由于元件受多方

57、因素的影響，往往采取“定性分析、定量估算、實驗調整”的方法，所以只需進行粗略計算，幫助近似確定電路參數的取值范圍，參數的具體確定借助于實驗調整和計算機仿真來完成。</p><p>　　(3)分解、組合設計法</p><p>　　在設計電路時，電子線路按照功能的不同可以劃分為各個子模塊，各模塊參照具體電路進行設計，然后組合統調。由功能電路組合成大系統時，由于子模塊之間存在負載效應的影響，而使

58、電子產品整體性能下降。因此，在由大系統分解為子系統時，不僅要注意功能分解，而且還要合理分配性能指標。</p><p>　　5.1.2電路設計的步驟</p><p><b>　　1．課題分析</b></p><p>　　根據論文的要求，先弄清楚論文要實現的功能和原理，再確定電路的基本形式，根據論文的可行性作出估計和判斷，確定論文的技術關鍵解決的問

59、題。</p><p><b>　　2．設計方案論證</b></p><p>　　選題不管那種（除了調查研究之外）都要論證它的可行性。論證分立論和駁論兩種。</p><p><b>　　3．總體方案的選擇</b></p><p>　　根據任務書提出的任務、要求和性能指標，用具有一定功能的單元電路組成一

60、個整體，來實現各項功能，滿足設計題目提出的要求和技術指標。</p><p>　　4．單元電路的設計與確定</p><p>　　在確定總體方案、畫出詳細框圖之后，便可進行單元電路設計。</p><p>　　①在電路結構簡單，成本低，性能強的基礎上，根據設計要求和總體方案的原理框圖來確定各單元電路要求。</p><p>　?、谠O計每一個單元的電路

61、圖</p><p>　　③根據相關資料確定單元電路的結構形式。</p><p>　?、芨鶕O計要求，調整元件，估算參數來選擇元器件，。</p><p><b>　　5．總電路圖畫法</b></p><p>　　總電路圖的一般方法如下：</p><p>　?、俑鶕盘柕牧飨?，從左到右或從上到下按信號

62、流向依次畫出各單元電路。</p><p>　?、诒M量把總電路圖畫在一張圖樣上</p><p>　　③電路中所有連線都要表示清楚，各元件間的絕大多數連線應在圖樣上直接畫出。</p><p><b>　?、芊枒獦藴驶?。</b></p><p>　?、菹犬嫴輬D，調整好布局和連線后，再畫出正式的總電路圖。</p>

63、<p><b>　　6．審圖</b></p><p>　　由于有些問題考慮不周，各種計算可能出現錯誤，所以，在畫出總電路圖并計算全部參數之后，要進行全面審查。</p><p>　　5.2 數字頻率計的仿真 </p><p>　　根據電路圖，各單元電路之間的連接關系，以及用哪些元器件進行仿真，由于是初學者經驗不足，沒有實際應用過，單憑

64、看資料很難掌握它們內容。設計時難免考慮不周、出現差錯，單是紙上談兵，想使自己設計的電路完美無誤是不可能的，所以，必須進行仿真。在仿真過程中會遇到問題要善于理論聯系實際，深入思考，分析原因，找出解決問題的辦法。</p><p>　　通過前面總的設計框圖，我們初步搭建了數字頻率計設計的框架結構。下面仿真結果如圖5.1所以：</p><p>　　圖5.1 系統仿真電路圖</p>&

65、lt;p>　　輸入信號為1HZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.2 系統仿真圖</p><p>　　輸入信號為100HZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.3 系統仿真圖</p><p>　　輸入信號為500HZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.4 系統仿真圖</p>

66、<p>　　輸入信號為1KHZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.5 系統仿真圖</p><p>　　輸入信號為8KHZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.6 系統仿真圖</p><p>　　輸入信號為1MHZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.7 系統仿真圖</p>

67、<p>　　輸入信號為1.2HZ時，仿真如下：</p><p>　　圖5.8 系統仿真圖</p><p>　　從以上的仿真結果可以得出：在所測量的頻率范圍，頻率越小仿真結果越精確，頻率越高就會出現一定的誤差，當頻率超過1MHZ時，就仿真不出其正確結果。</p><p>　　第六章 減小誤差措施及擴展方面 </p><p>&

68、lt;b>　　6.1減小誤差措施</b></p><p>　　（1）選用頻率較高和穩(wěn)定性好晶振。如選24KHZ的晶振可使測量范圍擴大，穩(wěn)定性好的晶振可以減小誤差。</p><p>　?。?）測量頻率低的信號時，可適當調整程序，延長門限時間，減少原理上±1的相對誤差。</p><p>　?。?）測量頻率高的信號時，可先對信號進行分頻，在進行

69、測量。 </p><p><b>　　6.2擴展方面</b></p><p>　?。?）預處理電路部分</p><p>　　在實際工作中，如若兩級NPN放大管仍不能使放大作用明顯，則可以再級聯一個NPN放大管；或者采用放大能力更強的三極管或CMOS管代替。后一種思路雖然在價格上有所增加，但卻減少了電路的復雜程度，并且在電路板一旦出現問題時，能盡

70、最大可能的減少元器件的更換和連接線路的修改，非常方便和實用。</p><p>　?。?）增加電源部分</p><p>　　在上面數字頻率計的設計工程中，使用的是外部干電池電源對單片機和其他電路供電，操作起來很方便，但有一個缺點是外部提供的電源準確度不是很高。比如，單片機需要提供5V的標準電壓，我們使用的干電池，由于使用時間過久或型號不同而使得提供的電壓達不到5V或高于5V，這樣使得電路不

71、能在正常的狀態(tài)下工作或損壞元器件。因此在原理圖中，我們可以加入電源部分，采用元件7805或7809和整流電路對外來電壓進行整流、限壓，提供標準的5V電壓給電路，這樣就增加了硬件電路的穩(wěn)定性和測試的準確性。</p><p>　　6.3 功能上的完善</p><p>　　6.3.1 增加鍵盤控制</p><p>　　通過按鍵實現數字頻率計的測頻率，周期，占空比，脈寬等各

72、項功能。按不同的鍵起到不同的作用，也就是完成不同的功能。還可以根據按鍵數的多少來選擇不同的鍵盤。所以我們可以從實際操作中知道鍵盤的擴展是非常方便的。</p><p>　　6.3.2 實現自動量程轉換</p><p>　　在測量頻率時，軟件編程也可以實現頻率測量量程的自動轉換。頻率計每個工作循環(huán)開始時使用計數方法實現頻率測量，測量完后判斷測量結果是否具有2位有效數字，如果成立，將結果送去顯示

73、，本工作循環(huán)結束；否則將計數閘門寬度依次擴大10倍，繼續(xù)進行測量判斷，直到計數閘門寬度達到1s，這時對應的頻率測量范圍為100Hz～999Hz。如果測量結果仍不具有2位有效數字，頻率計則使用定時方法實現頻率測量。</p><p>　　6.3.3 液晶顯示器（LCD）進行數據的顯示</p><p>　　LED顯示管只能顯示0～9和一些簡單的英文字母，頻率計的功能就受到極大的限制，而LCD顯示

74、管能夠解決LED的不足，增強顯示功能。LCD具有體積小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，因此廣泛應用于各種儀表設備中去。LCD顯示器主要有字符型和點陣型兩種。</p><p><b>　　結 語</b></p><p>　　數字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等科研生產領域不可缺少的測量儀器。在進行模擬、數字電路的設計、安裝、調試過程中

75、，由于其使用十進制數顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，會被經常使用到。</p><p>　　本文介紹了一種基于單片機AT89C52制作數字頻率計的設計方法。其測量原理非常簡單，硬件電路制作方便，軟件編程易于實現，所測得的頻率范圍較寬，精度較高，平均相對誤差在0.34%左右，是在允許的測量誤差范圍內。此次設計的數字頻率計達到了測量頻率的目的，但在實際制作和測試過程中，由于自己知識有限，時間短和經驗不足等原因，還是

76、出現了一些問題和需要繼續(xù)改進、完善的地方。比如：在編寫程序時，閘門時間沒能準確地微調至1秒，致使測量的誤差比理想的要大。由于單片機內部具有豐富的存儲資源和強大的數據處理能力，因此采用單片機設計的數字頻率計只需要改動很少的硬件部分就可以和其他的自動化儀表組成多功能控制系統，測量速度得到提高，用于連續(xù)測量的控制系統是非常有價值和意義的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&

77、gt;<p>　　[1] 張國興.用單片機制作數字頻率計[J].電子制作，2005，(2)：32. </p><p>　　[2] 李建忠.單片機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社,2002.1.</p><p>　　[3] 唐俊翟，許雷，張群瞻.單片機原理與應用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.6.</p><p>　　[4] 公茂法

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81、ctions Oil，2007.</p><p>　　[11] 李廣明，楊雷．一種多周期測量頻率的方法及應用[J]．現代電子技術，2008，12：155-157.</p><p>　　[12] 李爽．TMS320F2812在電力系統測頻裝置中的應用[J]．工業(yè)控制計算機，2008，2l(8)：71-73.</p><p>　　[13] 邵楊帆，李宏．準全同步頻率測量

82、方法的研究與實現[J]．電子測量與儀器學報，2008，03：105-108.</p><p>　　[14] 赫建國，劉立新，黨劍華.基于單片機的頻率計設計[J].西安郵電學院學報，2003，8(3)： 31-34．</p><p>　　[15] The measurement of oil consumption on engine[A]，Proceedings of 4th Intern

83、ational Symposium on Test and Measurement(Volume 2) [C]，2001.</p><p>　　[16] 余發(fā)山，王福忠.單片機原理應用技術[M]．徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2003．</p><p>　　[17] 張洪潤、劉秀英、張亞凡等.單片機應用設計200例 .北京航空航天大學出版社,2006.</p><p>

84、　　[18] 張?zhí)旆驳染幹?51單片機C語言開發(fā)詳解.電子工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[19] Liu Yongjun.SCM Control of LED Dot Matrix Display Principle and Proteus simulation.Computer Knowledge and Technology,27:21-24,2010.</p><p>

85、　　[20] Feng Xu, Wang Gang. The Dynamic Display of Chinese Dot Matrix Based on Proteus and Assembly Language. Electronic Technology,8:36-39,2010.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題的設計和

86、制作是在我的論文導師精心指導下完成的。趙老師對我的畢業(yè)設計給予了極大的關注，在硬件原理電路的分析、軟件編程實現中都給予了我莫大的支持、鼓勵和幫助，特別是當我在設計硬件電路和編程上遇到困難時，趙老師耐心地給我分析原因，解決問題。趙老師兢兢業(yè)業(yè)的工作精神、嚴謹的治學態(tài)度、踏實真誠的處事態(tài)度，使我深受感動，是我在現在和今后的學習、工作中學習的楷模。衷心地感謝趙老師！是你的辛勤勞動，才能使我能夠順利地完成論文的撰寫和答辯！</p>

87、<p>　　同時，也向我的父母致以真心的謝意！他們在我的大學階段以及整個人生中給予了我無私的關懷，使我能夠安心的在學校里完成學業(yè)。</p><p>　　最后，衷心感謝各位評閱老師！感謝您們在百忙之中參與我的論文評閱工作。謝謝！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　?。庇布O計原理圖：

88、</b></p><p>　　2 數字頻率計測量頻率程序：</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　unsigned long fre; </p><p>　　unsigned char time;</p><p>　　unsigned int count;&

89、lt;/p><p>　　unsigned char led[6];</p><p>　　unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //數碼管0123456789顯示</p><p>　　//*************************************

90、************************</p><p>　　sbit swan=P2^0;</p><p>　　sbit wan =P2^1;</p><p>　　sbit qian=P2^2;</p><p>　　sbit bai =P2^3;</p><p>　　sbit shi =P2^4;</p

91、><p>　　sbit ge =P2^5;</p><p>　　void timer_init();</p><p>　　void display(unsigned long num);</p><p>　　void delay(unsigned int a);</p><p>　　//*****************

92、********************************************</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　timer_init(); //定時/計數器初始化 </p><p><b>　　while(1)</b

93、></p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(fre); //數碼管顯示 </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//---------------

94、-------------------------------------------------</p><p>　　void delay(unsigned int a) //延時約1ms(12Mhz晶振)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　

95、　while(a--!=0)</p><p>　　for(i=125;i>0;i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//----------------------------------------------------------------</p><p>　　void d

96、isplay(unsigned long num) //顯示函數 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char sw,w,q,b,s,g;</p><p>　　sw=num/100000;</p><p>　　P0=table[sw];</p><

97、;p><b>　　swan=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　swan=1;</b></p><p>　　w=num/10000%10;</p><p>　　P0=table[w];</p>&

98、lt;p><b>　　wan=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　wan=1;</b></p><p>　　q=num/1000%10;;</p><p>　　P0=table[q];</p>&

99、lt;p><b>　　qian=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　qian=1;</b></p><p>　　b=num%1000/100;</p><p>　　P0=table[b];</p>

100、<p><b>　　bai=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　bai=1;</b></p><p>　　s=num%100/10;</p><p>　　P0=table[s];</p>&

101、lt;p><b>　　shi=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　shi=1;</b></p><p>　　g=num%10;</p><p>　　P0=table[g];</p><p&

102、gt;<b>　　ge=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　ge=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//-------------------------

103、---------------------------------------</p><p>　　void timer_init(void) //定時/計數器初始化 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TMOD=0x06; //計數器0工作工作方式2，自動重裝初值 </p>&

104、lt;p>　　TH0=0; //計數器初值為0</p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　TR0=1; //計數器開始計數 </p><p>　　ET0=1; //打開計數器0中斷 </p><p>　　RCAP2H=(65536-6250

105、0)/256; //在程序初始化的時候給RCAP2L和RCAP2H賦值， </p><p>　　RCAP2L=(65536-62500)%256; //TH2和TL2將會在中斷產生時自動使TH2=RCAP2H,TL2=RCAP2L。 </p><p>　　TH2=RCAP2H; //12M晶振下每次中斷62.5ms</p><p

106、>　　TL2=RCAP2L;</p><p>　　ET2=1; //打開定時器2中斷 </p><p>　　TR2=1; //定時器2開始計時 </p><p>　　EA=1; //開總中斷 </p><p><b>　　} </b></p><p>

107、　　//----------------------------------------------------------------</p><p>　　void timer2(void) interrupt 5 //定時器2中斷(62.5ms)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　time++;&

108、lt;/b></p><p>　　TF2=0; //定時器2的中斷標志位TF2不能夠由硬件清零，所以要在中斷服務程序中將其清零 </p><p>　　if (time==16) //定時1s時間到 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　time=0; /

109、/計時清0</p><p>　　EA=0; //關中斷 </p><p>　　fre=(long)count*256+TL0; //count*256強制轉換成long型，否則將不產生進位</p><p>　　TL0=0; //清零計數器0計數 </p><p><b>　　TH0=0;</b&

110、gt;</p><p>　　count=0; //清零計數器0計數 </p><p>　　EA=1; //開始中斷 </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　//---------

111、-------------------------------------------------------</p><p>　　void timer0(void) interrupt 1 //計數器0中斷 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　count++;</b></p