数字频率计硬件设计(转载的)

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1、简易数字频率计硬件设计（转载）摘要在当今社会，随着电子计算机计算机、通讯设备、音频视频等的使用，频率计也越来越频繁的被使用，频率计的发展也变得尤为重要。频率计是一种基本的测量仪器，是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。因此，它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。它的基本测量原理是，首先让被测信号与标准信号一起通过一个闸门，然后用计数器计数信号脉冲的个数，把标准时间内的计数的结果，用锁存器锁存起来，最后用显示译码器，把锁存的结果用 LED 数码显示管显示出来。在实际上的硬件设计用到的器件较多，连线也比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性

2、差。随着复杂可编程逻辑器件（CPLD）的广泛应用，以 EDA 工具作为开发手段，运用 VHDL 语言，将使整个系统大大简化， 提高整体的性能和可靠性。数字频率计是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分紧密的联系，因此频率的测量就显得更为重要。频率计测频有两种方式：一是直接测频法；二是间接测频法。本次设计的内容是一款基于 8 位单片机 AT89C51 的测频系统该装置由输入部分与显示部分组成，输入部分可以收到发射机送来的信号，并通过单片机再传到显像管。此系统具有测量频率和带宽等功能。关键词：频设计的率计，直接侧频法，间接测频法，单片机 AT89C51Simple digi

3、tal frequency meters hardware designAbstractIn the society, along with the electronic accounting machine computer, the communication equipment, the audio frequency video frequency and so on use, the frequency meter also more and more frequent is used now, frequency meters development also becomes es

4、pecially important. The frequency meter is one kind of basic metering equipment, is with the digit demonstrated that was measured the signaling frequency the instrument, was measured the signal may be the sine wave, the square-wave or other periodic variation signal. Therefore, it is widely applied

5、and domains and so on astronautics, electron, observation. Its preliminary survey principle is, first lets measure that the signal and the standard signal through a strobe, then with the counter counting signal pulses integer, standard times in countings result, save together with the latch lock, fi

6、nally uses to demonstrate the decoder, saves the result the lock to demonstrate with the LED numerical code display tube. The component which uses in the hardware design in fact are many, the segment is also quite complex, will have the quite big time delay, will cause the measuring error, the relia

7、bility to be bad. Along with complex programmable logical component (CPLD) the widespread application, takes the development method by the EDA tool, utilizes the VHDL language, will cause the overall system big simplification, enhances the whole the performance and the reliability. The digital frequ

8、ency meter is one of most basic parameters, and with many electricity parameters survey plan, the measurement result has close contacting, therefore the frequency survey appears more important. The frequency meter frequency measurement has two ways: First, direct frequency measurement law; Second, i

9、ndirect frequency measurement law.This designs content is one section is composed based on 8 monolithic integrated circuit AT89C51 frequency measurement system this equipment by the input section and the demonstration part, the input section may receive the signal which the transmitter sends, and pa

10、sses to the teletron again through the monolithic integrated circuit. This system has functions and so on survey frequency and band width.Key word: Frequency design rate idea， Direct side frequency law， Indirect frequency measurement law，Monolithic integrated circuit AT89C51目 录第 1 章 绪论 .11.1 研究背景 .1

11、1.2 研究意义 .21.3 研究内容 .2第 2 章 数字频率计的硬件结构设计 .32.1 系统硬件总述 .32.2 AT89C51 引脚说明及介绍.42.2.1 AT89C51 引脚说明.42.2.2 AT89C51 芯片擦除 .52.3 数字频率计显示电路 .82.3.1 LED 静态显示方式.82.3.2 LED 动态显示方式.92.4 数字显示电路 .92.5 单片机电路 .92.6 复位电路 .92.7 稳压电源 .10第 3 章 系统软件设计 .113.1 AT89C51 的软件系统介绍.113.2 系统软件总述 .11第 4 章 硬件电路的调试与测试 .124.1 电路调试 .

12、12结论 .13参考文献 .14谢辞 .15附录 .16第 1 章 绪论1.1 研究背景电子技术可以分为模拟电子技术和数字电子技术两部分。随着科学技术的飞速发展，数字技术得到了广泛的应用，成为发展最快的学科之一。数字技术的普及，将标志着信息化社会的到来。数字信号指的是在实践上合数值上都是离散的信号;数字电路时用来处理数字信号的电路数字电路中采用二进制数，只具有 0 和 1 两种对立的状态。结构简单，对电路中元件的要求比较宽松，能够区分 0 和 1 两种状态即可。允许电路参数有较大的误差；同时电路抗干扰能力较强。数字电路的发展与 模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但

13、其发展比模拟电路发展的更快。从60 年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70 年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路 。TTL 逻辑门电路 问世较早，其工艺经过不断改进，至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS 工艺的发展 ,TTL的主导地位受到了动摇，有被 CMOS 器件所取代的趋势。近年来,可编程逻辑器件 PLD 特别是现场可编程门阵列 FPGA 的飞速进步，使 数字电子技术开创了新局面，不仅规

14、模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活 。在电子系统非常广泛应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。由于数字集成电路与电子计算机的发展紧密相关，因而发展很快，目前已是集成电路中产量最高、集成度最大的一种器件。集成电路的类型很多，从大的方面可分为模拟和数字集成电路两大类。虽然它们都可模拟具体的物理过程，但其工作方式有着很大的不同。甚至可能完全不同。电

15、路中的工作信号通常是用电脉冲表示的数字信号。1.2 研究意义（1）掌握数字电路基础知识，并且能熟练应用于工程设计。（2）掌握数字频率计测频的原理及设计方法。1.3 研究内容（1）频率测量1) 测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHz2) 测量误差0.1%（2）周期测量1) 测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHz2) 测量误差0.1%（3）脉冲宽度测量1) 测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.5V5V；脉冲宽度100s2) 测量误差1%（4）显示器十进制数字显示，显示刷新时间 110 秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二

16、极管指示。（5）具有自校功能，时标信号频率为 1MHz。（6）扩展频率测量范围为 0.1Hz10MHz（信号幅度 0.5V5V） ，测量误差降低为0.01%（最大闸门时间10s） 。（7）测量并显示周期脉冲信号（幅度 0.5V5V、频率 1Hz1kHz）的占空比，占空比变化范围为 10%90%，测量误差1% 。第 2 章 数字频率计的硬件结构设计2.1 系统硬件总述图 2-1 PCB 原理图4 联数码管：LED 数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红，黄，蓝，绿，白，七彩效果。单色，分段全彩管可用大楼，道路，河堤轮廓亮化，LED 数码管可均匀排布形成大面积显示区域，可显示图案及文字，并可播

17、放不同格式的视频文件。通过电脑下 flash、动画、文字等文件，或使用动画设计软件设计个性化动画，播放各种动感变色的图文效果；主要用于楼体墙面，广告招牌、高档的DISCO、酒吧、夜总会、会所的门头广告牌等。AT89C51：AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL

18、 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。与 MCS-51 兼容，4K 字节可编程闪烁存储器，寿命：1000 写/擦循环数据，保留时间：10年，全静态工作：0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，1288 位内部 RAM 32，可编程 I/O线两个 16 位定时器/计数器，5 个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡

19、器和时钟电路 。AT89S ISP：ATMEL 公司推出的 AT89S 系列单片机支持的 ISP 功能。AT89S 系列单片机中的 AT89S52 单片机具有较强的功能和较高的性能价格比，因此本文选用 AT89S 系列单片机中的典型芯片 AT89S52。AT89S52 单片机居于在线编程功能，即在 RST 引脚处在高电平的情况下，利用P1.5/MOSI（串行数据输入端） 。P1.6/MISO（串行数据输出端） ，P1.7/SCK（同步时钟型号输入端）三个引脚的数据设置或传送实现程序下载的功能。AT89S52 单片机 40 引脚双列直插式封装（简称 DIP40）引脚。ISP 是系统在线可编程，指

20、电路板上的空白期间可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下期间，对于已经编程的期间也可以用ISP 方式擦除或再编程。ISP 的实现标胶简单，通常的做法是芯片内部的程序存储器可以由上位机的软件通过同步串行通信接口 SPI 来进行改写，对于单片机来说可以通过 SPI或其他的串行接口接收上位机传来的数据并写入程序存储器中。2.2 AT89C51 引脚说明及介绍2.2.1 AT89C51 引脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据

21、存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚

22、被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3

23、 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，口管脚 备选功能，P3.0 RXD（串行输入口） ，P3.1 TXD（串行输出口） ，P3.2 /INT0（外部中断 0） ，P3.3 /INT1（外部中断 1） ，P3.4 T0（记时器 0 外部输入） ，P3.5 T1（记时器 1 外部输入） ，P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） ，P3.7 /RD（外部数据存储器读选通），P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器

24、时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访

25、问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（ VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2.2 AT89C51 芯片擦除整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯

26、片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。SBUF 数据缓冲寄存器这是一个可以直接寻址的串行口专用寄存器。有朋友这样问起过“为何在串行口收发中，都只是使用到同一个寄存器SBUF？而不是收发各用一个寄存器。 ”实际上 SBUF 包含了两个独立的寄存器，一个是发送寄存，另一个是接

27、收寄存器，但它们都共同使用同一个寻址地址 99H。CPU 在读 SBUF 时会指到接收寄存器，在写时会指到发送寄存器，而且接收寄存器是双缓冲寄存器，这样可以避免接收中断没有及时的被响应，数据没有被取走，下一帧数据已到来，而造成的数据重叠问题。发送器则不需要用到双缓冲，一般情况下我们在写发送程序时也不必用到发送中断去外理发送数据。操作 SBUF 寄存器的方法则很简单，只要把这个99H 地址用关键字 sfr 定义为一个变量就可以对其进行读写操作了，如sfr SBUF = 0 x99;当然你也可以用其它的名称。通常在标准的reg51.h 或 at89x51.h 等头文件中已对其做了定义，只要用 #i

28、nclude 引用就可以了。 SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态，都会引用到接口控制寄存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的寻址地址是98H，是一个可以位寻址的寄存器，作用就是监视和控制 51 芯片串行口的工作状态。 51 芯片的串口可以工作在几个不同的工作模式下，其工作模式的设置就是使用SCON 寄存器。它的各个位的具体定义SM0、SM1、 SM2、REN、TB8、RB8、TI、RI。SM0、SM1 为串行口工作模式 设置位，这样两位可以对应进行四种模式的设置。串行口工作模式设置 如下：SM0 SM1 模式 功能 波特率0 0 0 同步移位寄

29、存器 fosc/120 1 1 8 位 UART 可变1 0 2 9 位 UART fosc/32 或 fosc/641 1 3 9 位 UART 可变在这里只说明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略过，有兴趣的朋友可以找相关的硬件资料查看。表中的 fosc 代表振荡器的频率，也就是晶振的频率。 UART 为(Universal Asynchronous Receiver）的英文缩写。SM2 在模式 2、模式 3 中为多处理机通信使能位。在模式0 中要求该位为 0。REM 为允许接收位， REM 置 1 时串口允许接收，置 0 时禁止接收。 REM 是由软件置位或清零。如果在一个电路中接收和

30、发送引脚P3.0,P3.1 都和上位机相连，在软件上有串口中断处理程序，当要求在处理某个子程序时不允许串口被上位机来的控制字符产生中断，那么可以在这个子程序的开始处加入REM=0 来禁止接收，在子程序结束处加入 REM=1 再次打开串口接收。大家也可以用上面的实际源码加入REM=0 来进行实验。TB8 发送数据位 8，在模式 2 和 3 是要发送的第 9 位。该位可以用软件根据需要置位或清除，通常这位在通信协议中做奇偶位，在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是数据帧。RB8 接收数据位 8，在模式 2 和 3 是已接收数据的第 9 位。该位可能是奇偶位，地址/数据标识位。在模式 0 中，

31、RB8 为保留位没有被使用。在模式 1 中，当SM2=0，RB8 是已接收数据的停止位。TI 发送中断标识位1。在模式 0，发送完第 8 位数据时，由硬件置位。其它模式中则是在发送停止位之初，由硬件置位。 TI 置位后，申请中断， CPU 响应中断后，发送下一帧数据。在任何模式下， TI 都必须由软件来清除，也就是说在数据写入到SBUF 后，硬件发送数据，中断响应（如中断打开），这时TI=1，表明发送已完成，TI 不会由硬件清除，所以这时必须用软件对其清零。RI 接收中断标识位。在模式 0，接收第 8 位结束时，由硬件置位。其它模式中则是在接收停止位的半中间，由硬件置位。 RI=1，申请中断，

32、要求 CPU 取走数据。但在模式 1 中，SM2=1 时，当未收到有效的停止位，则不会对RI 置位。同样 RI 也必须要靠软件清除。常用的串口模式1 是传输 10 个位的，1 位起始位为 0,8 位数据位，低位在先， 1 位停止位为 1。它的波特率是可变的，其速率是取决于定时器1 或定时器 2 的定时值（溢出速率）。 AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有两个定时器，定时器 0 和定时器 1，而定时器 2 是 89C52 系列芯片才有的。波特率在使用串口做通讯时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。波特率是指串行端口每秒内可以传输的

33、波特位数。有一些初学的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数，如标准9600 会被误认为每秒种可以传送 9600 个字节，而实际上它是指每秒可以传送9600 个二进位，而一个字节要 8 个二进位，如用串口模式 1 来传输那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用 10 个二进位，9600 波特率用模式 1 传输时，每秒传输的字节数是960010960 字节。51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的，为 fosc/12，以一个 12M 的晶振来计算，那么它的波特率可以达到1M。模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具体用那一种就取决于 PCON 寄存器中的 SMOD

34、 位，如SMOD 为 0，波特率为 focs/64,SMOD 为 1，波特率为 focs/32。模式 1 和模式 3 的波特率是可变的，取决于定时器 1 或 2（52 芯片）的溢出速率2。那么我们怎么去计算这两个模式的波特率设置时相关的寄存器的值呢？可以用以下的公式(2-2-2-1)去计算： 波特率（ 2SMOD32）定时器 1 溢出速率 （公式 2-2-2-1）上式中如设置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位为 1 时就可以把波特率提升 2 倍。通常会使用定时器 1 工作在定时器工作模式 2 下，这时定时值中的 TL1 做为计数，TH1 做为自动重装值 ，这个定时模式下，定时器溢出后， T

35、H1 的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确3。在这个定时模式 2 下定时器 1 溢出速率的计算公式 (2-2-2-2)如下： 溢出速率（计数速率） /(256TH1) （公式 2-2-2-2）上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH 的值增加一，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知 51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个 12M 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的计数速率就为 1M4。通常用 11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢？

36、计算一下就知道了。如我们要得到9600 的波特率，晶振为 11.0592M 和 12M，定时器 1 为模式 2，SMOD 设为 1，分别看看那所要求的 TH1 为何值。代入 （公式 2-2-2-2）：11.0592M9600(232)(11.0592M/12)/(256-TH1)TH125012M9600(232)(12M/12)/(256-TH1)TH1249.49上面的计算可以看出使用 12M 晶体的时候计算出来的 TH1 不为整数，而 TH1 的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600 波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振

37、荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。2.3 数字频率计显示电路2.3.1 LED 静态显示方式静态显示的优点是显示程序简单、显示亮度高、稳定性好，占用 CPU 的时间少，但占用的 I/O 口线较多，且在实际应用中，通常附加驱动器或锁存器增加显示的稳定性和亮度5。所以静态显示常用在显示器数目较少的应用系统中。2.3.2 LED 动态显示方式当显示位数较多时，都采用动态扫描显示。动态扫描显示时，各LED 数码管轮流地一遍一遍显示各自的字符，单片机与六位共阴极LED 数码管的动态显示接口电路。动态显示的优点是线路简单、缺点是需要不

38、断刷新、扫描，占用CPU 的时间较多。动态显示电路中， LED 的数目不宜太多 。2.4 数字显示电路显示共用 8 只共阴极 LED 数码管显示器，由 AT89S51P2 口接 8 个三极管驱动 LED 显示。P1 口接如数码管控制显示。由于我们我们的电路板很小加上题目要求简易二字，这正符合了 LED 动态显示线路简单的优点，所以我们使用了动态显示。2.5 单片机电路单片机选用 AT89S51，其内部含 2 个 16 位定时计数器，4K 程序存储器，其它内部结构及指令系统与单片机 8031 相同7。为便于计算，选用 12MHz 晶振，这时内部定时器一个计数值为 1us。信号在低频段(500kH

39、z)直接输入，在高频段(500kHz)时经 128 分频后输入到单片机，另外还要根据 1MHz 时基准信号进行校正。控制信号为 P1.2 和P1.3。8 只 LED 发光二极管由 P2.0P2.7 控制，分别指示测频率、测周期、测脉冲宽度和测占空比四个状态。按键由 P3.7 读入，分别控制测频率、测周期、测脉冲宽度、占空比和校正 5 项功能。因为采用了自动布线使得管脚与外部的连接没那么困难且比较漂亮。2.6 复位电路复位电路由一个C1 10uf的电容，一个C2 104，一个10K电阻组成。在引脚RST和电源间接一个琴键按钮，手动控制。如图2-6复位电路所示。图2-6 复位电路单片机在启动时都需

40、要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。2.7 稳压电源78XX 系列集成稳压器是一个输出正 5V 直流电压的稳压电源电路。IC 采用集成稳压器 7805，C1、C2 分别为输入端和输出端滤波电容，RL 为负载电阻。稳压二极管 VD1 串接在 78XX 稳压器 2 脚与地之间，可使输出电压 Uo 得到一定的提高，输出电压 Uo 为 78XX稳压器输出电压与

41、稳压二极管 VC1 稳压值之和。VD2 是输出保护二极管，一旦输出电压低于 VD1 稳压值时，VD2 导通，将输出电流旁路，保护 7800 稳压器输出级不被损坏。由于 R1、RP 电阻网络的作用，使得输出电压被提高，提高的幅度取决于 RP 与 R1 的比值。调节电位器 RP，即可一定范围内调节输出电压。当 RP=0 时，输出电压 Uo 等于78XX 稳压器输出电压；当 RP 逐步增大时，Uo 也随之逐步提高。220V 交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路 D1D4 和滤波电容 C1 的整流和滤波，在固定式三端稳压器 LM7805 的 Vin 和 GND 两端形成一个并不十分

42、稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过 LM7805 的稳压和 C3 的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。第 3 章 系统软件设计3.1 AT89C51 的软件系统介绍51 单片机程序设计有时可能是一个很复杂的工作，为了能把复杂的工作调理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤和方法有三点：1 分析题意，确定算法。对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算方法及合适的数据6。2 根据算法画出程序框图。3 编写程序。程序设计的一种理想方法是机构化程序设计方法。所谓机构化程序设计是对用到的控制结构类程序作适当的限制，特别是

43、限制转向语句的使用，根据机构化程序设计的观点，功能复杂的程序机构可采用三种基本控制结构，既顺序结构、选择结构和循环结构来组成。3.2 系统软件总述51 单片机是利用 C 语言这样的高级语言来编写的，用 C 语言来编写，对 51 的 CPU 的基本机构无须过多了解，对处理器的指令集则不必了解，寄存器的分配以及各种变量和数据的寻址都由编译器去完成，程序拥有了正式的机构，并且能被分成多个单独的子函数。这使证个应用系统的机构变得清晰，同时让源代码变得可重复使用。选择特定的操作符来操作变量的能力提高了源代码的可读性7。可以运用与人的思维很接近的词汇和算法表达式。在很大程度上缩短了编写程序和调试程序的时间

44、。ANSI 标准的 C 语言是一种非常方便并获得广泛应用，在绝大部分系统中都能够很容易得到的语言。如果需要现有的程序还可以很快地移植到其他处理器上，大大地节省了投资。第 4 章 硬件电路的调试与测试4.1 电路调试 电路连接：将稳压电源部分制成印制板，固定焊接好原件，然后在面包板上将 IC 插座及各种器件按电路图连线。电源测试： 将于变压器连接上电源，用万用表检测稳压电源的输出电压。输出电压的电压。输出电压的正常值。如果输出电压不对，应仔细检查相关电路，消除故障，稳压电源输出正常后，接着用示波器检测产生基准时间的全波整流电路的输出波形。基准时间检测：关闭电源后，插上全部 IC 。依次用示波器检

45、测有 U1(74H4024)与 U3A组成的基准时间计数器和由 U2A组成的 T 触发器的输出波形8。输出检测信号：从被测信号数输入端输入幅值在 1V 左右、频率为 1KHz 左右的正弦信号，如果电路正常，则数码管可以显示被测信号的的频率。如果数码管没有显示，或显示值明显偏离输入信号频率，则作进一步检测。输入放大与整形电路检测：用示波器观测整形电路 U12A(74H4024)的输出波形，正常情况下，可以观测到与输入频率一致、信号幅值为 5V 左右的矩形波，如果观测不到输出波形，或观测不到波形形状和幅值不对，则监测这一部分电路，消除故障。如果部分电路正常，或消除频率计人不能正常工作，则检查控制门

46、9。检查控制门：检查控制门 U3C(74H4024)的输出波形，正常时，每间隔 1s 时间，可以观测到被测信号的矩形波10。如观测不到波形，则应观测控制们的两个输入端的信号是否正常，并通过进一步的检测找到故障电路，消除故障，如该电路正常或消除故障后频率计人不能正常工作则检测计数器电路11。计数器的检测：依次检测 4 个计数器 74HC4518 的输出波形，正常时，相邻计数器时钟端的形波频率依次相差 10 倍，如果频率关系不一致或波形不一致，则应对计数器和反馈们的各引脚电平及波形进行检测，通过分析找出原因消除故障，如该部分电路正常，或消除故障后频率计任不能正常工作则检测锁存器电路12。锁存器电路

47、的检测：依次检测 74HC374 锁存器各引脚的电平与波形。正常情况时，各电平值应与电路中给出的状态一致，其中，第 11 脚的电平每隔一秒跳变一次，如不正常则检查电路，消除故障。如该部分电路正常，或消除故障后频率计任不能正常工作，则监测显示译码电路13。显示译码电路与数码管电路的检测：检测显示数码器 74HC4511 各控制端与电源端引脚的电平，同时检测数码管各段对应引脚的电平及公共端的电平通过检测分析找出故障14。结论通过毕业设计加强了我们动手、思考和解决问的能力。简易数字频率计基本完成，各 VCC 接电源正极，各开关控制电路的各个部分。整个电路综合使用了与门、非门、显示器、等的逻辑器件和施

48、密特、可重触发器等模拟电子器件。让我们对数字电路和电子器件有了更深的了解理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这次的设计对我们的作用是非常大的。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在设计的过程中遇到困难我就及时和我的指导老师联系，在老师的帮助下，困难一个一个解决掉，设计也慢慢成型。这次毕业设计的过程是一次再学习，再提

49、高的过程。参考文献1刘南平.数字频率计设计方案.现代电子设计与制作技术,2004.230-232.2全国大学生电子竞赛组委会.直流稳压电源全国大学生电子竞赛,2004.24-35.3杜玉远.基于 top-down 方法的数字频率计的设计与实现J.电子世界,2004.54-40.4潘明.基于复杂可编程逻辑器件的数字频率计设计J.电子世界,2001.65-108.5徐志军等.CPLD/FPGA 的开发与应用M.北京:电子工业出版社,2002.40-136.6谢克明.电子电路 EDA.兵器工业出版社 ,2001.30-240.7夏路易.电路原理图与电路板设计教程 .兵器工业出版社 ,2002.44-

50、123.8张永瑞.电子测量技术基础M.西安：西安电子科技大学出版社,2002.89-490.9张毅刚.MCS-51 单片机应用设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.102-134.10王团部,李向全,马刚数码管驱动电路ICM7218及其应用J.现代电子技术,2006.106-10711熊军锋,陈霞.制作高精度数字频率计J.无线电,2004-12.36-3712张仕斌单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社,2003.234-325.13彭华，谭洪涛，康小平一种改进的实用型频率计设计方法J现代电子技术，2005,28(22)：22-2314Victor P.Nelson，H.Troy

51、Nagle，Bill D.Carroll，J. David Irwin. precision multi-functional design of digital frequency meterPrentice Hall/Pearson,1999-5-1.243-254.15Goldberg, Bar-Giora, Digital Techniques in Frequency Synthesis, New York: McGraw-Hill, 1996.345-541.谢辞这次毕业设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同时，在老师的身上我们

52、学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！附录#include /调用 51 单片机函数库#include /调用 math 函数库unsigned char code dispbit=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; /数码管扫描代码，P2.0-P2.7 是扫描位，每一位低电平开/扫描，每次只能开一个，如开P2.0,二进制是 11

53、111110，即为 0 xfeunsigned char code dispcode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66, 0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00,0 x40;/共阴数码管数字代码unsigned char code dispcode1=0 x0e,0 x6d,0 x0e,0 x38,0 x73;/共阴数码管显示“PLJSJ”代码unsigned char dispbuf8=0,0,0,0,0,0,0,0; /八个显示单元unsigned char temp8; unsigned char dispcount; unsig

54、ned char T0count; unsigned int timecount; bit flag; unsigned long x; sbit P3_7=P37; /转换按键/PLJSJ 频率计设计显示子程序/void pljsj(void)unsigned char m;unsigned char n;for(m=0;m5;m+)P1=dispcode1m;P2=dispbitm;for(n=0;n0;j-); while(flag) flag=0; /标志位清 0 x=T0count*65536+TH0*256+TL0; /计算采集到的频率值 for(i=0;i8;i+) tempi=0; /临时单元清 0 i=0; while(x/10) /采集到的频率值送临时单元 tempi=x%10; x=x/10; i+; tempi=x; for(i=0;i8;i+) dispbufi=tempi; timecount=0; T0count=0; TH0=0; TL0=0; TR0=1;