簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)

1、簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)單片機(jī)）（基于楚雄師范學(xué)院本科生畢業(yè)論文題目：簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)的計(jì)系（院）：xxx專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)（非師范）學(xué)號(hào):20081042110學(xué)生姓名：xxx指導(dǎo)教師：xxx職稱：副教授論文字?jǐn)?shù)：8206完成日期：2012年5教務(wù)處印制目錄摘要關(guān)鍵詞語(yǔ)IAbstractIIKeywordsIII刖三1第一章頻率計(jì)設(shè)計(jì)11.1 頻率計(jì)概要11.2 發(fā)展動(dòng)態(tài)21.3 設(shè)計(jì)任務(wù)2第二章系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)32.1 整體設(shè)計(jì)32.2 測(cè)頻思路42.3 模塊分析5第三章硬件設(shè)計(jì)63.1 主控模塊63.2 放大整形電路83.3 分頻設(shè)計(jì)103.4 驅(qū)動(dòng)顯示13第四章軟件設(shè)計(jì)174.1 模塊

2、設(shè)計(jì)174.2 中斷服務(wù)194.3 顯示實(shí)現(xiàn)過(guò)程194.4 量程轉(zhuǎn)換204.5 軟件概述21第五章系統(tǒng)調(diào)試245.1 硬件調(diào)試245.2 軟件調(diào)試265.3 系統(tǒng)調(diào)試275.4 誤差分析28第六章總結(jié)29參考資料30致謝32附錄33III簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)摘要：頻率計(jì)作為一種基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器。它主要由信號(hào)輸入、放大整形、分頻、單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動(dòng)顯示電路等組成。本設(shè)計(jì)以STC80C51片機(jī)作為控制核心，使用它內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的頻率的測(cè)量。設(shè)計(jì)過(guò)程中，頻率計(jì)采用外部10分頻，以便測(cè)量1Hz1MHZ勺信號(hào)頻率，并且實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換。顯示部分用74LS245驅(qū)動(dòng)，使用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管

3、顯示數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)技術(shù)，使得設(shè)計(jì)具有很高的性價(jià)比和可靠性，改善了傳統(tǒng)頻率計(jì)的不足，它具有測(cè)量精度高、測(cè)量省時(shí)、價(jià)格便宜、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞語(yǔ)：?jiǎn)纹瑱C(jī)；頻率計(jì)；驅(qū)動(dòng)顯示；放大整形；量程切換IThedesignofsimpleFrequencyMeasurementAbstract:Thefrequencymeterasabasicmeasuringinstrument.Itmainlyconsistsofsignalinput,plasticsurgerytoenlarge,pointsandsingle-chipmicrocomputercontrolmodule,frequenc

4、ydriverdisplaycircuitetc.ThisdesigntoSTC80C51singlechipmicrocomputerascontrolcore,useitinternaltiming/counter,realizethetreatthefrequencyofthesignalmeasurement.Designprocess,thefrequencymeterusingexternal10pointsfrequency,formeasuring1Hz1MHzsignalfrequency,andrealizetherangetoswitch.Displaywith74LS2

5、45partdrive,useatotaloffouranodedigitaltubedisplaythedata.ThisdesignUSESthesinglechipmicrocomputer,makedesignwithgoodvalueformoneyandthereliability,improvethefrequencyoftheshortcomingsofthetraditionalproject,ithashighaccuracyofmeasurement,highmeasuringtime,cheap,easytouse,etc.Keywords:Singlechipmicr

6、ocomputer;Thefrequencymeter;Drivedisplay;Enlargeplasticcircuit;Switchrangeiii（非師范）本科畢業(yè)論文、?.、.前言在電子技術(shù)中，頻率作為基本的參數(shù)之一，它與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果密切相關(guān)，因此，頻率的測(cè)量十分的重要。在許多情況下，要對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行精確測(cè)量，就要用到數(shù)字頻率計(jì)。數(shù)字頻率計(jì)作為一種基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器，它具有測(cè)量精度高、測(cè)量省時(shí)、使用方便等特點(diǎn)。使得基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)得到廣泛的應(yīng)用。第一章頻率計(jì)設(shè)計(jì)1.1 頻率計(jì)概要在電子技術(shù)中，頻率作為基本的參數(shù)之一，它與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果密切相關(guān)，因此

7、，頻率的測(cè)量十分的重要。在許多情況下，要對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行精確測(cè)量，就要用到數(shù)字頻率計(jì)。數(shù)字頻率計(jì)作為一種基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器，它被用來(lái)測(cè)量信號(hào)（方波、正弦波、鋸齒波等）頻率，并且用十進(jìn)制顯示測(cè)量結(jié)果。它具有測(cè)量精度高、測(cè)量省時(shí)、使用方便等特點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用到大規(guī)模集成電路中，使得設(shè)計(jì)具有很高的性價(jià)比和可靠性。所以，以單片機(jī)為核心的簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)，改善了傳統(tǒng)的頻率計(jì)的不足，充分體現(xiàn)了新一代數(shù)字頻率計(jì)的優(yōu)越性。1.2 發(fā)展動(dòng)態(tài)在國(guó)內(nèi)，單片機(jī)已普遍的應(yīng)用電子系統(tǒng)的中，其中，以C語(yǔ)言為編程基礎(chǔ)，結(jié)合單片機(jī)典型模塊的設(shè)計(jì)已經(jīng)開發(fā)出了許多應(yīng)用系統(tǒng)，如單片機(jī)的串口通信、

8、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、中斷、矩陣鍵盤輸入、ADCDAC紅外遙控接收、電動(dòng)機(jī)控制、LED顯示器等。由于單片機(jī)的功能強(qiáng)、體積小、功耗低、價(jià)格便宜、工作可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使得基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)這類設(shè)計(jì)的開發(fā)與研究具有實(shí)用性，借助軟件程序控制實(shí)現(xiàn)，使得頻率計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的性價(jià)比和可靠性。同時(shí)，該設(shè)計(jì)又在不斷地深入與發(fā)展，以適應(yīng)更高進(jìn)度的要求。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)1.3.1 任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為主要控制模塊的簡(jiǎn)易3（非師范）本科畢業(yè)論文數(shù)字頻率計(jì)。1.3.2 設(shè)計(jì)要求（1）基本要求實(shí)現(xiàn)對(duì)周期信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量范圍：信號(hào)：三角波、正弦波、方波；幅度：0

9、.5V5V;頻率：1Hz1MHz測(cè)量誤差00.1%。（2）驅(qū)動(dòng)顯示部分用74LS245驅(qū)動(dòng)4位共陽(yáng)極數(shù)碼管，以十進(jìn)制數(shù)字顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)。電源用電池代替。第二章系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)2.1整體設(shè)計(jì)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值作為信號(hào)頻率顯示在數(shù)碼管上。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)STC80C5制作簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，高頻段采用外部10分頻，低頻段直接用單片機(jī)計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)1HZ-1MH苑圍的頻率測(cè)量。顯示部分用74LS245驅(qū)動(dòng)四位共陽(yáng)極數(shù)碼管，顯示測(cè)量出來(lái)的頻率結(jié)果?？梢詼y(cè)量正弦波、三角波及方波的頻率值設(shè)計(jì)的原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 總體設(shè)計(jì)框圖122.2 測(cè)頻思路頻率是周期信號(hào)在單位時(shí)間1s內(nèi)變化的次數(shù)

10、。當(dāng)待測(cè)周期信號(hào)fx通過(guò)放大電路放大后，進(jìn)入整形電路整形轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾?，送入分頻電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻，測(cè)量預(yù)置定的被測(cè)信號(hào)周期中標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，從而測(cè)量出信號(hào)頻率的大小。測(cè)量原理圖如圖2.2所示。口T=,0圖2.2測(cè)量原理圖如圖所示，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的周期在時(shí)間T內(nèi)重復(fù)變化了N次時(shí)，所測(cè)信號(hào)頻率為fx=N/T。2.3 模塊分析頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：放大整形、分頻控制、單片機(jī)控制、驅(qū)動(dòng)顯示等四個(gè)模塊組成。各模塊如下：放大整形模塊：待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大電路的放大，降低了系統(tǒng)對(duì)待測(cè)信號(hào)幅度的要求。整形電路非方波信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，滿足測(cè)量的要求。分頻控制模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用12MHz寸鐘，最大計(jì)數(shù)速率為500kHz

11、,因此設(shè)置了外部分頻，擴(kuò)展單片機(jī)的測(cè)頻范圍，使得單片機(jī)測(cè)頻時(shí)信號(hào)統(tǒng)一，更易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)降低系統(tǒng)誤差。在本次設(shè)計(jì)中使用74LS161進(jìn)行外部10分頻。單片機(jī)控制模塊：以STC80C5俾片機(jī)為控制核心，來(lái)完成對(duì)待測(cè)周期信號(hào)的計(jì)數(shù)，譯碼和驅(qū)動(dòng)顯示以及對(duì)分頻電路數(shù)據(jù)選擇的控制。利用其內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器完成待測(cè)信號(hào)周期頻率的測(cè)量。通過(guò)編程，使單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器的正常工作，以便系統(tǒng)對(duì)待測(cè)信號(hào)測(cè)頻時(shí)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)。驅(qū)動(dòng)顯示模塊：用一片74LS245驅(qū)動(dòng)四位共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。綜上所述，頻率計(jì)的模塊設(shè)計(jì)分析框圖如圖2.3所示。圖2.3頻率計(jì)模塊設(shè)計(jì)分析框圖第三章硬件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，頻率計(jì)硬件系統(tǒng)

12、主要包括以下幾個(gè)部分：3.1 主控模塊主控模塊由單片機(jī)STC80C5你成，通過(guò)在Keil上編程、調(diào)試，然后下載到單片機(jī)中控制系統(tǒng)模塊的運(yùn)行。3.1.1 STC80C51引腳分配STC80C5引腳分配如表3-1所示。表3-1STC80C51弓I腳分配XTAL1XTAL2外接12MHz晶振RST接復(fù)位電路P1.2P1,3分頻控制端P0.0-P0.7輸出段碼顯示P2.0-P2.3控制位碼輸出端P3.5頻率桁號(hào)輸入P0口：P0口作為輸出口，每一位與74LS245對(duì)應(yīng)相連接，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管各段來(lái)顯示數(shù)據(jù)。P1口：對(duì)P1口寫“1”，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，作為輸入口使用。以P1.2口作為分頻控制輸入。P2口：

13、對(duì)P2口寫“0”，作為輸出口使用。以P2.0-P2.3為輸出端口，控制四位數(shù)碼管的每一位是否點(diǎn)亮。P3口：對(duì)P3口寫“1”，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，作為輸入口使用，在P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）端口輸入頻率信號(hào)。RST復(fù)位輸入。EA/VPP外部訪問(wèn)允許端口，在此EA端接地，使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH。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。3.1.2 STC80C51組成的最小系統(tǒng)如圖3.1所示C9 -18djrtp229J111Ju 15US17圖3.1STC80C51組成的最小系統(tǒng)3.2 放大整形電路為了

14、降低對(duì)待測(cè)信號(hào)特征的限制，在輸入級(jí)特別設(shè)置了放大整形電路，以增強(qiáng)頻率計(jì)的適用范圍。待測(cè)信號(hào)可以是正弦波、三角波、方波等,在經(jīng)過(guò)整形后，待測(cè)信號(hào)被轉(zhuǎn)化成矩形波。由于待測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱未知，所以，在整形之前通過(guò)放大衰減處理使得輸入信號(hào)滿足測(cè)量的要求。如圖3.3 (a)、(b)所示。在電路放大整形過(guò)程中，采用晶體管IRFR9014來(lái)組成放大器，對(duì)輸入的周期信號(hào)(可以是正弦波、三角波及方波)進(jìn)行放大，輸入的周期信號(hào)頻率為fx。同時(shí)，使用74LS00與非門來(lái)構(gòu)成施密特觸發(fā)器，其作用是對(duì)經(jīng)過(guò)IRFR9014組成的放大器放大輸后出來(lái)的信號(hào)整形，使它變換成矩形波。放大整形電路如圖3.2(a)所示。圖3.2(a)信

15、號(hào)放大電路圖U3E;五02U3；C-74LSOOTEXT圖 3.2 (b)- 1-N4148- E -13*74L9XTEXTSJ3.D74LS0Q i II-3-信號(hào)整形電路圖3.4 分頻設(shè)計(jì)使用74LS161芯片進(jìn)行外部分頻處理，主要用于彌補(bǔ)單片對(duì)機(jī)頻率測(cè)量范圍的不足，不但可以使單片機(jī)測(cè)量頻率是容易實(shí)現(xiàn)，而且還降低系統(tǒng)在測(cè)頻過(guò)程中帶來(lái)的誤差。3.3.1分頻74LS161作為4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它的最大計(jì)數(shù)值為16,在此，為了實(shí)現(xiàn)外部10分頻，使用了一片74LS161芯片/一個(gè)與非門來(lái)進(jìn)行連接。如圖3.3所示。（非師范）本科畢業(yè)論文U2:AU70 12 3 0 Q QCGCCR圖3.3分頻

16、電路圖使用一片74LS161芯片和一個(gè)與非門來(lái)進(jìn)行連接。時(shí)鐘脈沖cp從CLK輸入，計(jì)數(shù)器U1輸出端Q3與Q1經(jīng)過(guò)與非門U2.A連接，控制U1是否計(jì)數(shù)。若計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值從U1計(jì)數(shù)器的Q3端輸出，接在U7的數(shù)據(jù)輸入端X6,以供數(shù)據(jù)選擇。電路U1實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)U1計(jì)數(shù)到9(1001)時(shí)，U1的Q3輸出為1,當(dāng)下一個(gè)時(shí)鐘脈沖CLK上升源到來(lái)時(shí)，U1計(jì)數(shù)值歸零。74LS161作為4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步并行預(yù)置數(shù)，清零，計(jì)數(shù)，保持等功能，進(jìn)位輸出端還可以接其他計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)使用。時(shí)鐘CLK數(shù)據(jù)輸入端D0-D3,1#零/MR,使能端ENTENP置數(shù)/LOAD,數(shù)據(jù)輸出端Q0-Q3進(jìn)位輸出RCORCO

17、=Q0*Q1*Q2*Q3*ENT74LS161功能如表3-1所示。表3-174LS161功能表輸入端輸出端/MR/LOADENPENPCLKD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00XX*X義*義義000010X*dcbadcba110*義*義義保持110義*義義保持1111義*義義計(jì)數(shù)加113.3.2數(shù)選選用74HC151芯片對(duì)輸入頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，它作為一種八選一芯片，有八個(gè)數(shù)據(jù)輸入端X0-X7,三個(gè)地址輸入端AB、C,一個(gè)選通輸入端E兩個(gè)互補(bǔ)輸出Y、/Yo74HC151功能如表3-2所不。表3-274HC151功能表輸入端輸出端/ECBAY/YHXXXLHLLLLx0/x0LLLHx1/x1LL

18、HLx2/x2LLHHx3/x3LHLLx4/x4LHLHx5/x5LHHLx6/x6LHHHx7/x7表3-2所示，選通輸入端/E=0,地址輸入端B=C=1由A的狀態(tài)來(lái)選擇x6、x7中的一個(gè)數(shù)據(jù)，并在Y端輸出被選擇的數(shù)據(jù)。3.4驅(qū)動(dòng)顯示顯示部分由STC80C5的P0口輸出，為了防止P0口的負(fù)載超出最大負(fù)載能力，在P0口接上8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器74LS245芯片，來(lái)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。如圖3.4.1所示。圖3.4.1顯示模塊圖片選端/CE低電平有效，保證數(shù)據(jù)暢通,DIR=0,信號(hào)由B向A傳輸；P0口與74LS245輸入端相連,74LS245輸入（即P0.i-Ai）。顯示時(shí)使用四位共

19、陽(yáng)極數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)，常用的每位LED顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，通常叫做8段數(shù)碼管，即a、b、c、d、e、f、g、h、dp共八個(gè)字段，其中，dp表示顯示器上的一個(gè)圓點(diǎn)。字段及引腳分配如下：管 碼 數(shù) 位2 43圖3.4.3共陽(yáng)極數(shù)碼管數(shù)碼管顯示代碼如表所示:字符dpgfedcba共陽(yáng)段碼共陰段碼011000000c0H3FH111111001F9H06H210100100A4H5BH310110000B0H4FH410019610019H6H51001001092H6DH61100001082H7DH711111000F8H07H81000000080H7FH91001000090H6FHA10

20、00100088H77HBl000001183H7CHCl1000110C6H39HDI0100001A1H5EHEl000011086H79HFl000871110EH1H第四章軟件設(shè)計(jì)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，繪制出總體及各個(gè)模塊的程序流程框圖，主要運(yùn)用Keil和Protues軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功能的測(cè)試與仿真。4.1模塊設(shè)計(jì)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，它由初始化模塊，頻率測(cè)量模塊和顯示電路模塊等組成。軟件設(shè)計(jì)流程框圖如圖4.1所示。圖4.1軟件設(shè)計(jì)流程框圖a、啟動(dòng)對(duì)待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)，此時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器清0,TR置1;b、用延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)閘門計(jì)數(shù)，閘門計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)把TR清0,停止計(jì)數(shù)；c、計(jì)數(shù)寄存

21、器中的數(shù)值從十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。若該數(shù)的最高位為0,閘門計(jì)數(shù)寬度擴(kuò)大10倍，重計(jì)數(shù)，直到滿足測(cè)量要求為止。否則，若該位不為0,測(cè)量值直接送入顯示模塊；d、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值最高為65535,若待測(cè)信號(hào)的頻率較低，則直接計(jì)數(shù)，否則，進(jìn)行硬件十分頻后再計(jì)數(shù)。4.2 中斷服務(wù)測(cè)頻時(shí)T0工作在定時(shí)方式,用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基秒信號(hào)，定時(shí)為50ms每中斷20次為1秒,在本設(shè)計(jì)中，T0用作計(jì)數(shù)器對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù),當(dāng)每秒開始時(shí)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0,當(dāng)每秒結(jié)束時(shí)，暫停計(jì)數(shù)器T0,則待測(cè)信號(hào)白頻率就等于T0的計(jì)數(shù)值乘以分頻系數(shù)。T1工作在計(jì)數(shù)方式,對(duì)信號(hào)計(jì)數(shù)。4.3 顯示實(shí)現(xiàn)過(guò)程顯示由4位LED共陽(yáng)極數(shù)碼管，通過(guò)

22、快速掃描方式將8位段碼連接在單片機(jī)的P0口上，4位位碼接P2口的低四位，P2.0-P2.3逐位輪流點(diǎn)由亮各個(gè)數(shù)碼管,每位保持一定的延時(shí)，重復(fù)點(diǎn)亮，這樣看上去4位數(shù)碼管是同時(shí)點(diǎn)亮的。數(shù)碼管顯示程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2數(shù)碼管顯示程序流程圖4.4 量程轉(zhuǎn)換使用定時(shí)方法測(cè)量頻率時(shí)，判定高電平是否加至輸入腳P3.5口。當(dāng)高電平加至P3.5口時(shí)，把TR置1,啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，若方波高電平結(jié)束時(shí)，把TR清0,停止計(jì)數(shù)，此時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)從計(jì)數(shù)寄存器讀出，由顯示電路顯示。對(duì)測(cè)量結(jié)果加以判斷后，自動(dòng)切換檔位，檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換流程圖如圖4.3所示。圖4.3檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換流程圖4.5 軟件概述本設(shè)計(jì)運(yùn)用Keil軟

23、件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)編程和調(diào)試在Proteus軟件平臺(tái)上完成仿真。因此介紹Keil和Proteus連接使用，進(jìn)行軟件仿真。4.5.1 Keil軟件Keil軟件作為單片機(jī)的開發(fā)軟件，它提供仿真調(diào)試器、連接器、C編譯器、宏匯編、庫(kù)管理等，這些部份在uVision（集成開發(fā)環(huán)境）下組合在一起。它能仿真單片機(jī)CPU及單片機(jī)外圍電路的工作情況。仿真調(diào)試程序時(shí)，從工程的角度來(lái)觀察過(guò)程和結(jié)果。Keil軟件在使用時(shí)，進(jìn)行以下步驟：a、建立工程文件先新建一個(gè)文件，命名后，在Keil運(yùn)用窗口點(diǎn)擊“Project-Newproject”，在彈出對(duì)對(duì)話框命名建立的工程，點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)下一個(gè)對(duì)話框，選擇目標(biāo)器件。建立新文

24、件并增加到組。設(shè)置“target1”中的“Target,output,debug”各項(xiàng)，使程序匯編后產(chǎn)生HE戒件。b、編程，調(diào)試在Keil集成開發(fā)環(huán)境中選擇FilefNe曲，完成源文件的輸入，然后選擇“File-SaveAs”完成文件首次存儲(chǔ)。若對(duì)源文件又進(jìn)行修改，再次存儲(chǔ)文件選擇“FileSave”實(shí)現(xiàn)文件的保存，把源文件加入工程中。選擇工程管理器窗口中的“SourceGroup1”子目錄，單擊鼠標(biāo)右鍵，在快捷菜單中選擇“AddFiletoGroupSourceGroup1”，在“文件類型（T）”下拉列表框選擇“AsmSourcefile”，選擇要加入的文件名雙擊即可在“SourceGrou

25、p1”子目錄下添加源文件。對(duì)源程序進(jìn)行編譯，出錯(cuò)時(shí)更改后重新編譯，直到無(wú)錯(cuò)為止。4.5.2 Protues軟件Protues是一種電路分析、實(shí)物仿真系統(tǒng)，它由Labcenter公司出品。Protues和KEIL編譯軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)物對(duì)仿真。它提供RAM，ROM，鍵盤，LEQLCD等元件庫(kù)，使用極其方便，只要畫出電路圖就可以實(shí)現(xiàn)仿真。4.5.3 Keil和Protues集成使用安裝好Keil和Protues個(gè)軟件后，把C：ProgramFilesLabcenterEletronicsProtues6ProfessionalMODELSVDM51.DLL件復(fù)制到C:KEILC51BIN目錄下面，這

26、個(gè)文件在設(shè)置Keil的Debug時(shí)用到。打開Protues新建文件，繪制硬件原理圖。將Keil生成的Hex文件下載到單片機(jī)中進(jìn)行仿真。利用Protues與Keil進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，硬件投入少、經(jīng)濟(jì)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器和元件帶來(lái)的不足，同時(shí)排除了材料消耗和儀器損壞。第五章系統(tǒng)調(diào)試頻率計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試兩部分。硬件調(diào)試是排除設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，使得系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)的需要。軟件調(diào)試就是通過(guò)Keil和Protues集成使用，進(jìn)行仿真與調(diào)試，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，通過(guò)不斷修改設(shè)計(jì)程序，使頻率計(jì)的測(cè)量功能更加完善。5.1 硬件調(diào)試在系統(tǒng)硬件調(diào)試時(shí)，若測(cè)量頻率小于1KH4數(shù)碼管以最右邊為低位開始顯示頻率值。若測(cè)量頻率在

27、1KHz至1MH此間時(shí)，數(shù)碼管從右邊數(shù)第二個(gè)發(fā)光二極管亮，顯示頻率值。若測(cè)量頻率大于1KHz;數(shù)碼管顯示頻率值為0。硬件測(cè)試結(jié)果如圖5.1所示。當(dāng)輸入1Hz時(shí)，顯示如圖5.1(a);當(dāng)輸入800Hz時(shí)，顯示如圖5.1(b);26(非師范)本科畢業(yè)論文(a) (b)當(dāng)輸入14.58kHz時(shí)，顯示如圖5.1(c);當(dāng)輸入704kHz時(shí)，顯示如圖5.1(d);(b) (d)當(dāng)輸入6MH對(duì)，顯示如圖5.1(e)(e)圖5.1硬件調(diào)試頻率顯示經(jīng)測(cè)試，基本實(shí)現(xiàn)功能，測(cè)出相應(yīng)的波形頻率，并可以實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換，符合設(shè)計(jì)要求。5.2 軟件調(diào)試放大整形電路采用三極管9014對(duì)信號(hào)放大，由74LS00與非門構(gòu)成的

28、施密特觸發(fā)器，對(duì)放大的正弦波、三角波等周期信號(hào)整形，轉(zhuǎn)化為矩形脈沖，經(jīng)過(guò)分頻電路送入單片機(jī)80C51的P3.5口，運(yùn)用指令控制驅(qū)動(dòng)器74LS245驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。在Proteus中繪制的電路圖，用虛擬函數(shù)發(fā)生器輸入1MHz以下不同頻率的的周期信號(hào)，進(jìn)行仿真顯示。當(dāng)輸入5Hz時(shí)，顯示如圖5.2(a);當(dāng)輸入415Hz時(shí)，顯示如圖5.2(b);(a)當(dāng)輸入8KHz時(shí)，顯示如圖入15KHz時(shí)，顯示如圖5.2 (d)(b)5.2 (c);當(dāng)輸(c)(d)圖5.2軟件仿真頻率顯示5.3 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)在調(diào)試階段，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試、修改，基本完成了設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。軟件實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)29（非師范）本科畢業(yè)

29、論文轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)顯示器顯示數(shù)據(jù)時(shí)，可以測(cè)量1Hz-1MHz的周期信號(hào)。硬件電路通過(guò)放大整形模塊，分頻模塊，單片機(jī)主控模塊，驅(qū)動(dòng)顯示模塊組成，經(jīng)過(guò)軟硬聯(lián)合調(diào)試，最終完成了設(shè)計(jì)，調(diào)試數(shù)據(jù)記錄如表5-1所示。表5-1調(diào)試數(shù)據(jù)記錄表軟件輸入254158508k15k147k386k655k876k輸出254158508k15k147k386k655k876k硬件輸入11645,514343880014.58k146,2k704k888k輸出1174915647987215k158k764k961k5.4誤差分析根據(jù)數(shù)據(jù)記錄的結(jié)果可以看出，軟件仿真誤差較小，測(cè)量出來(lái)的頻率在1Hz-1MHz范圍內(nèi)基本上就是

30、輸入信號(hào)的頻率。但是在硬件調(diào)試中，37可能由于標(biāo)準(zhǔn)元器件本身誤差，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，測(cè)量結(jié)果偏大，沒(méi)有軟件仿真時(shí)的準(zhǔn)確。另外手工焊接的電路也會(huì)帶來(lái)一定的干擾，導(dǎo)致測(cè)量精度下降，測(cè)量范圍縮小，但是經(jīng)過(guò)調(diào)試可知，設(shè)計(jì)的電路是可行的。第六章總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我獲得很多收獲。首先，了解了單片機(jī)的基本知識(shí)。其次，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言的編寫程序的方法，學(xué)會(huì)使用Protues和Keil集聯(lián)使用，對(duì)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籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類型等。面對(duì)存在的問(wèn)題，根據(jù)要求做出可實(shí)現(xiàn)的部分，找出那不準(zhǔn)的地方，找同學(xué)和老師討論研究，不斷修改，逐步完善。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我明白了理論和實(shí)踐之間存在的問(wèn)題，是要靠不斷地思考，不斷地