基于單片機的數(shù)字頻率計的課程設(shè)計 1HZ-10MHZ

1、物理與電子信息系課程設(shè)計報告課程名稱： 單片機課程設(shè)計 題 目： 基于單片機數(shù)字頻率計的設(shè)計 學(xué)生姓名： 謝叮咚 學(xué) 號： 系 部： 物理與電子信息系 2011級 指導(dǎo)教師： 余 勝 職 稱： 講 師 湖南人文科技學(xué)院物理與電子信息系制目 錄1.引言. . . .1 1.1 數(shù)字頻率計的發(fā)展與意義. . .1 1.2 數(shù)字頻率計的分類. . .21.3 頻率計國內(nèi)外的發(fā)展趨勢. .22. 系統(tǒng)總體設(shè)計. . .2 2.1系統(tǒng)設(shè)計要求. . . .2 2.2測頻方法. . . .3 2.3系統(tǒng)設(shè)計思路. . .3 2.4系統(tǒng)設(shè)計框圖. . .33. 系統(tǒng)設(shè)計. . . .43.1單片機模塊. .

2、 .43.2放大整形模塊. .83.3分頻模塊. . . .93.4顯示電路. . .104. 系統(tǒng)軟件設(shè)計. .12 4.1開始. . . .124.2初始化模塊.124.3 頻率測量模塊和量程自動切換模塊. . .134.4顯示模塊. . . . . . 144.5延時模塊. . . . . .144.6頻率計仿真. . . . .155. 總結(jié)與體會. . . .196. 參考文獻(xiàn). . . .207.附錄A程序源代碼. . . .208.附錄B仿真效果圖. . . .269.附錄C DXP模塊原理圖與PCB板. . . .2710.附錄D 實物調(diào)試圖. . . . .28一、引言1.1

3、 數(shù)字頻率計的發(fā)展和意義隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類分立電子元件及其所構(gòu)成的相關(guān)功能單元，已逐步被功能更強大、性能更穩(wěn)定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外圍電路構(gòu)成的各種自動控制、自動測量、自動顯示電路遍及各種電子產(chǎn)品和設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。與傳統(tǒng)的測量方式相比，運用了單片機頻率計有著體積更小，運算速度更快，測量范圍更寬和制作成本更低的優(yōu)點。由于傳統(tǒng)的頻率計中有許多功能是依靠硬件來實現(xiàn)的，而采用單片機測量頻率之后，有許多以前需要用硬件才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在僅僅依靠軟件編程就能實現(xiàn)，而且不同的軟件編程代碼能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，從而大大降低了制作成本。數(shù)字頻率

4、計主要實現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式和混合式四種。直接式的優(yōu)點是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。鎖相式和直接數(shù)字式都同時具有容易實現(xiàn)產(chǎn)品系列化、小型化、模塊化和工程化的特點，其中，鎖相式更是以其容易實現(xiàn)相位同步的自動控制且低功耗的特點成為眾多業(yè)內(nèi)人士的首選，應(yīng)用最為廣泛。1.2數(shù)字頻率計的分類按功能分類，電子計數(shù)器有通用和專用之分。通用型計數(shù)器是一種具有多種測量功能、多種用途的萬能計數(shù)器，它可測量頻率、周期、多周期平均值、時間間隔、累加計數(shù)、計時等。專用計數(shù)器指專門用來測量某種單一功能的計數(shù)器。 按頻段分類有低速頻率計數(shù)器、中速頻率計數(shù)器、高速頻率計數(shù)器和

5、微波頻率計數(shù)器之分。其中低速頻率計數(shù)器最高計數(shù)頻率小于10MHZ；中速頻率計數(shù)器最高頻率計數(shù)頻率為10到100MHZ；高速頻率計數(shù)器最高計數(shù)頻率大于100MHZ；微波頻率計數(shù)器的測頻范圍為1到80GHZ或更高。1.3 數(shù)字頻率國內(nèi)外的發(fā)展形勢數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計人員能在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度?，F(xiàn)如今，數(shù)字頻率計已經(jīng)不僅僅是測量信號頻率的裝置了，還可以測量方波的脈寬。在人們的生產(chǎn)生活中數(shù)字頻率計也發(fā)揮著越來越重要的作用，比如有數(shù)字頻率計來監(jiān)控生產(chǎn)過程，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中的異常情況，以便給人們爭取時間處理。 除此之外，它還可以應(yīng)用于工業(yè)控制等其

6、它領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的電子測量儀器中，示波器在進(jìn)行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速地跟蹤捕捉到被測信號的頻率變化。正是由于頻率計能夠快速準(zhǔn)確地捕捉到被測信號頻率的變化，因此頻率計擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。目前，市場上的頻率計廠家可分為三類：中國大陸廠家、中國臺灣廠家、歐美廠家。其中，歐美頻率計廠家所占有的市場份額最大。歐美頻率計廠家主要有：Pendulum Instruments 和 Agilent科技。 現(xiàn)如今，對于頻率計的設(shè)計目前也有專用芯片可以實現(xiàn)，如利用MAXIM公司的ICM7240來設(shè)計頻率計，但由于這種芯片的計數(shù)頻

7、率比較低，遠(yuǎn)不能達(dá)到在一些場合而要測量很高的頻率要求，而且測量精度也受到芯片本身的限制，因此提出用AT89C52單片機設(shè)計頻率計來解決這些問題，從而實現(xiàn)高精度，寬范圍測量的頻率計的設(shè)計。二、系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求本課題設(shè)計技術(shù)要求： 1、用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號的頻率，能測量正弦信號、方波信號、尖脈沖信號以及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。2、能測量周期性正弦方波信號.測量范圍100Hz100kHz。測量正弦信號、方波信號,測量范圍100Hz100kHz。 3、應(yīng)用單片機為主控芯片，完成算術(shù)運算和控制功能，并采用LED數(shù)碼管顯示所測頻率。2.2 測頻方法本次課程設(shè)計采用脈沖定時測頻法

8、和脈沖分頻測頻法測周法:在頻率、速度等脈沖類測量過程中，采集指定的脈沖個數(shù)，與過程時間比較來測定頻率、速度。這樣的采樣方式就是定數(shù)采樣或定脈沖采樣。這種方法其實是測量單個脈沖的周期或指定個數(shù)脈沖的總周期。測頻法:在頻率、速度等脈沖類測量過程中，在指定的時間內(nèi)，計量脈沖個數(shù)，讓脈沖個數(shù)與指定的時間比較來測定頻率、速度。這樣的采樣方式就是定時采樣。這種方法其實是測量單位時間的脈沖個數(shù)。2.3 系統(tǒng)設(shè)計思路以單片機AT89C52單片機為核心，設(shè)計一種數(shù)字頻率計，它由放大整形電路、分頻電路、多路選擇器、單片機、顯示電路等組成，應(yīng)用單片機中的定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等完成頻率的測量。在整個設(shè)計過程中，放大

9、整形電路是把非矩形波轉(zhuǎn)化成矩形波，這樣單片機才能識別；分頻電路是為了測量更高頻率的信號，多路數(shù)據(jù)選擇器是用來選擇輸入信號的；單片機用來測量頻率和切換量程等；顯示電路用來顯示頻率值。所制作的頻率計采用外部十分頻，實現(xiàn)1Hz10MHz的頻率測量，而且可以實現(xiàn)量程自動切換，通過四位數(shù)碼管顯示頻率值，再用不同的LED發(fā)光二極管顯示頻率值的單位。2.4 系統(tǒng)設(shè)計框圖本課題設(shè)計以單片機為核心，設(shè)計一種數(shù)字頻率計，應(yīng)用單片機中的定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等完成頻率的測量。其中包括放大整形模塊、分頻模塊、單片機模塊、顯示模塊等。圖1 頻率計總體設(shè)計框圖三、系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，頻率計實際需要設(shè)計的硬件

10、系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：單片機模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊，下面將分別給予介紹。3.1 單片機模塊以AT89C52單片機為控制核心，來完成對待測信號的計數(shù)、譯碼和顯示以及對分頻比的控制，利用其內(nèi)部的定時計數(shù)器完成待測信號頻率的測量。單片機AT89C52內(nèi)部具有3個16位定時計數(shù)器，定時計數(shù)器的工作可以由編程來實現(xiàn)定時、計數(shù)和產(chǎn)生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。3.1.1 AT89C52介紹AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非

11、易失性存儲技術(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存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。圖2 PDIP封裝的AT89C52引腳圖3.1.2 單片機引腳分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計及各模塊的分析得出，單片機的引腳分配如下表所示。表1 單片機端口分配表模 塊端口功能顯示模塊P1.0-P1.3、P0.0-P0.7數(shù)碼管頻率值顯示P2.4-P2.6LED單位顯示分頻模塊P3.4、P3.5通道選擇P2.3清零復(fù)位模塊RST、EA復(fù)位3.1.3 復(fù)位電路有時系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，因此在程序開發(fā)過程中需要復(fù)位。本次設(shè)計采用手動復(fù)位，通過復(fù)位可以再次測

12、量信號或測量新的信號。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位（圖3）和手動復(fù)位（圖4）。 圖3 上電復(fù)位 圖4 手動復(fù)位3.1.4 定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD：特殊功能寄存器TMOD為T0、T1的工作方式寄存器，其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0 T1方式字段 T0方式字段TMOD的低4位為T0的方式字段，高4位為T1的方式字段，它們的含義是完全相同的。1.工作方式選擇位M1,M0M1,M0兩位確定計數(shù)器的結(jié)構(gòu)方式，其對應(yīng)關(guān)系如下表：M1 M0工作方式 功 能 說 明0 1 方式0 13位計數(shù)器0 1 方式1 16位計數(shù)器1 0

13、 方式2 初值自動重新裝入的8位計數(shù)器1 1 方式3僅適用于T0，分為兩個8位計數(shù)器，T1在方式3停止計數(shù)表2 計數(shù)器結(jié)構(gòu)方式功能表2. 定時器方式和外部事件計數(shù)方式選擇位C/TC/T=0為定時方式。在定時方式中，以振蕩器輸出時鐘脈沖的十二分頻信號作為計數(shù)信號，也就是每一個機器周期定時器加“1”。若晶振為12MHZ，則定時器計數(shù)頻率為1MHZ，計數(shù)的脈沖周期為1us。定時器從初值開始加“1”計數(shù)直至定時器溢出所需的時間是固定的，所以稱為定時方式。C/T=1為外部事件計數(shù)方式，這種方式采用外部引腳（T0為P3.4，T1為P3.5）上的輸入脈沖作為計數(shù)脈沖。內(nèi)部硬件在每個機器周期采樣外部引腳的狀態(tài)

14、，當(dāng)一個機器周期采樣到高電平，接著的下一個機器周期采樣到低電平時計數(shù)器為1，也就是說在外部輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時為1。外部事件計數(shù)時最高計數(shù)頻率為晶振頻率的二十四分之一，外部輸入脈沖高電平和低電平時間必須在一個機器周期以上。對外部輸入脈沖計數(shù)的目的通常是為了測試脈沖的周期、頻率或?qū)斎氲拿}沖數(shù)進(jìn)行累加。3. 門控位GATEGATE為1時，定時器的計數(shù)受外部引腳輸入電平的控制（ INT0控制T0的計數(shù)， INT1控制T1的計數(shù)）；GATE為0時定時器計數(shù)不受外部引腳輸入電平的控制。T2CON（T2的控制寄存器）,字節(jié)地址0C8H：位地址 0CFH0CEH0CDH0CCH0CBH0CAH0C9H0C

15、8H符號 TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RT2各位的定義如下：TF2： 定時/計數(shù)器2溢出標(biāo)志，T2溢出時置位，并申請中斷。只能用軟件清除，但T2作為波特率發(fā)生器使用的時候，(即RCLK=1或TCLK=1),T2溢出時不對TF2置位。EXF2：當(dāng)EXEN2=1時，且T2EX引腳（P1.0）出現(xiàn)負(fù)跳變而造成T2的捕獲或重裝的時候，EXF2置位并申請中斷。EXF2也是只能通過軟件來清除的。RCLK：串行接收時鐘標(biāo)志，只能通過軟件的置位或清除；用來選擇T1（RCLK=0）還是T2（RCLK=1）來作為串行接收的波特率產(chǎn)生器TCLK：串行發(fā)送時鐘標(biāo)志，只能通過軟件的置位或

16、清除；用來選擇T1（TCLK=0）還是T2（TCLK=1）來作為串行發(fā)送的波特率產(chǎn)生器EXEN2：T2的外部允許標(biāo)志，只能通過軟件的置位或清除；EXEN2=0：禁止外部時鐘觸發(fā)T2；EXEN2=1：當(dāng)T2未用作串行波特率發(fā)生器時，允許外部時鐘觸發(fā)T2，當(dāng)T2EX引腳輸入一個負(fù)跳變的時候，將引起T2的捕獲或重裝，并置位EXF2，申請中斷。TR2：T2的啟動控制標(biāo)志；TR2=0：停止T2；TR2=1：啟動T2C/T2：T2的定時方式或計數(shù)方式選擇位。只能通過軟件的置位或清除；C/T2=0：選擇T2為定時器方式；C/T2=1：選擇T2為計數(shù)器方式，下降沿觸發(fā)。CP/RT2：捕獲/重裝載標(biāo)志，只能通過

17、軟件的置位或清除。CP/RT2=0時，選擇重 裝載方式，這時若T2溢出（EXEN2=0時）或者T2EX引腳（P1.0）出現(xiàn)負(fù)跳變（EXEN2=1時），將會引起T2重裝載；CP/RT2=1時，選擇捕獲方式，這時若T2EX引腳（P1.0）出現(xiàn)負(fù)跳變（EXEN2=1時），將會引起T2捕獲操作。但是如果RCLK=1或TCLK=1時，CP/RT2控制位不起作用的，被強制工作于定時器溢出自動重裝載模式。T2MOD（方式寄存器），字節(jié)地址0C9H：D7D6D5D4 D3 D2 D1 D0-T2OEDCENT2OE：T2輸出允許位，當(dāng)T2OE=1的時候，允許時鐘輸出到P1.0。（僅對80C54/80C58有效

18、）DCEN：向下計數(shù)允許位。DCEN=1是允許T2向下計數(shù)，否則向上計數(shù)。T2的數(shù)據(jù)寄存器TH2、TL2和T0、T1的用法一樣，而捕獲寄存器RCAP2H、RCAP2L只是在捕獲方式下，產(chǎn)生捕獲操作時自動保存TH2、TL2的值。3.2 放大整形模塊由于輸入的信號可以是正弦波、三角波、矩形波等，而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候，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弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。本文采用單管共射極放大電路對信號進(jìn)行放大和再由非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器對輸出的信號進(jìn)行整形

19、成矩形波后再次輸出。3.2.1 與非門74LS0074LS00 為四組2 輸入端與非門（正邏輯），共有 54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00Y=(AB)非 InputInputOutputABYLLHLHHHLHHHL3.2.2 放大整形模塊原理圖此模塊原理圖：圖5 放大整形電路原理圖3.3 分頻模塊本文采用12MHZ的時鐘，最大計數(shù)速率為500 kHz，因此需要外部分頻。分頻電路用于擴展單片機頻率測量范圍，并實現(xiàn)單片機頻率測量使用統(tǒng)一信號，可使單片機測頻更易于實現(xiàn)，而且也降低了系統(tǒng)的測頻誤差。為了測量提高精度，當(dāng)被測信號頻率值較低時，直接使用單片機計數(shù)器計數(shù)

20、測得頻率值；當(dāng)被測信號頻率值較高時采用外部十分頻后再計數(shù)測得頻率值。這兩種情況使用T1（P3.5)和TO(P3.4，程序定義為十分頻接入口）計數(shù)選擇，由單片機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)選擇，繼而測得相應(yīng)頻率值。因此此模塊主要包括分頻器74LS161、與非門74LS00。3.3.1 分頻器74LS161芯片74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器。 表4 74161的功能表從表中可以知道，當(dāng)清零端RD=“0”，計數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能。當(dāng)RD=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿

21、作用后，74LS161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)RD=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的異步清零功能和同步計數(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。本文組成了十進(jìn)制的分頻器。圖6上圖為分頻電路3.4 顯示電路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)碼管動態(tài)顯示頻率計被測數(shù)值，量程轉(zhuǎn)換指示電路由紅、黃、綠三個LED分別指示Hz、

22、KHz及MHz頻率單位，使讀數(shù)簡單可觀。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。常見的數(shù)碼管由七個條狀和一個點狀發(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。圖7 兩種數(shù)碼管內(nèi)部原理圖因為這里用的是共陽極數(shù)碼管，它的公共端為高電平，因此要讓其中各段（DP,A,B,C,D,E,F,G)的發(fā)光二極管發(fā)光，只要使它另一端置為低電平，即置0。3.4.1 頻率數(shù)值顯示電路 圖8共陽極數(shù)碼管顯示電路圖3.4.2 頻率數(shù)值單位顯示電路圖9 LED檔位指示電路四、系統(tǒng)軟件設(shè)計本文中系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，整

23、個系統(tǒng)分為初始化模塊、頻率測量模塊、量程自動切換模塊和顯示模塊等。整個系統(tǒng)軟件設(shè)計的程序由C語言編寫，通俗易懂。系統(tǒng)軟件設(shè)計模塊框圖：圖10系統(tǒng)軟件設(shè)計模塊框圖4.1 開始程序預(yù)處理，先聲明頭文件，定義一些變量。程序入口，main()函數(shù)框圖:圖11 主函數(shù)框圖4.2 初始化模塊初始化模塊初始化分頻器、量程檔位、LED顯示、工作寄存器、中斷控制和定時計數(shù)器的工作方式等。4.3 頻率測量模塊和量程自動切換模塊經(jīng)過初始化計數(shù)器1，每一次下降沿觸發(fā)一次計數(shù)器1中斷，每次中斷執(zhí)行中斷處理程序則fCnt加1，因此fCnt為信號下降沿次數(shù)；經(jīng)過初始化定時器0，每50ms觸發(fā)一次定時器0中斷，每次中斷執(zhí)行中

24、斷處理程序則對數(shù)據(jù)下降沿次數(shù)fCnt進(jìn)行處理，通過對數(shù)據(jù)的大小判斷實現(xiàn)量程自動切換等,從而計算出信號的頻率，然后調(diào)用顯示模塊把頻率值顯示出來。其中，16位定時計數(shù)器的最高計數(shù)值為65535，因此，還需要先由硬件十分頻后，再有定時計數(shù)器對被測信號計數(shù)，加大測量的精度和范圍。計數(shù)器0（或者1）和定時器2的中斷處理框圖： 圖12 計數(shù)器0（或者1）中斷處理 圖13定時器2中斷處理量程自動切換模塊框圖：圖14 量程自動切換程序總流程圖4.4 顯示模塊顯示程序?qū)㈩l率值和量程檔位在數(shù)碼管和LED管顯示出來。由于所有4位數(shù)碼管的8 根段選線由單片機的P0口控制,因此,在每一瞬間4位數(shù)碼管會顯示相同的字符,要

25、想每位顯示不同的字符就必須采用掃描方法輪流點亮各位數(shù)碼管,即在每一瞬間只點亮某一位顯示字符,由P1.0-P1.3逐位輪流點亮各個數(shù)碼管,在此瞬間,段選控制口P0輸出相應(yīng)字符。P2.4-P2.6控制三個發(fā)光二極管，通過光顏色的不同表示量程檔位的不同。P1.0-P1.3對應(yīng)共陽極數(shù)碼管的1，2，3，4；P0.0-P0.7對應(yīng)共陽極數(shù)碼管的A,B,C,D,E,F,G,DP；P2.4-P2.6對應(yīng)發(fā)光二極管的顏色：綠色(MHZ檔)，黃色(KHZ),紅色(HZ)。發(fā)光二極管全亮表示所測信號頻率超出測量范圍。顯示模塊框圖：圖15 顯示子程序流程圖4.5 延時模塊延時模塊框圖： 圖16 延時程序流程圖4.6

26、 頻率計仿真4.6.1 用KEIL軟件先創(chuàng)建工程，后導(dǎo)入bs.c文件，其中bs.c文件就是軟件設(shè)計中的源代碼：圖17 keil軟件應(yīng)用圖設(shè)置一些軟件目標(biāo)選項：由此打開選項：圖18軟件設(shè)置選項圖點擊后，彈出對話框并設(shè)置相關(guān)屬性。點擊按鈕后，編譯連接，若代碼無問題，之后會生成bs.hex文件，如下圖：圖19 （.hex）文件圖4.6.2 使用軟件Proteus仿真頻率計信號的放大整形模塊、分頻模塊和顯示模塊都要與單片機模塊相連才能達(dá)到所需的要求，因此，這三個模塊就一起仿真，用Proteus軟件仿真如下圖：圖20 頻率計仿真圖其中需要注意是一些設(shè)置：單片機設(shè)置：圖21 單片機屬性設(shè)置圖其中是需要導(dǎo)入

27、由KEIL軟件生成的*.hex文件，再是時鐘頻率為12MHZ。電源的設(shè)置： 圖22 電源大小設(shè)置圖設(shè)置電源為5V。4.6.3 頻率計仿真運行調(diào)試設(shè)置如下：1. 給定1HZ的矩形信號波圖23 頻率計測量10HZ信號運行圖其中紅色LED亮，是表示數(shù)碼管顯示的頻率值是HZ檔，也就是頻率的單位是HZ，也就表明運行結(jié)果讀數(shù)是1HZ。2.給定46.3kH的正弦波點擊確定后，點擊運行按鈕，之后看頻率計仿真運行情況： 圖24 頻率計測量46.3KHZ信號運行圖3.0 給定9.643MHZ的矩形信號波后信號運行圖圖25 頻率計測量9.643MHZ信號運行圖其中綠色LED亮，是表示數(shù)碼管顯示的頻率值是MHZ檔，也

28、就是頻率的單位是MHZ，也就表明運行結(jié)果讀數(shù)是9.643MHZ。4.0 給定超過量程信號波后，信號運行圖如下其中三個LED燈都會點亮，數(shù)碼管全部都顯示為0五、總結(jié)與體會 通過此次設(shè)計，我受益匪淺。數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。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，方波信號以及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、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，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計。通過此次設(shè)計，我熟練掌握了C語言的編寫，仿真軟件Proteus、編程軟件KEIL和

29、制版軟件DXP 2004的應(yīng)用，了解了相關(guān)元件的基本知識，同時還熟練掌握了對文獻(xiàn)資料等的收集、查閱、應(yīng)用。在設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的程序運行和仿真調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀，同時在老師的指導(dǎo)下，終于完成了此次設(shè)計。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。參考文獻(xiàn)1李學(xué)海著.標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機基礎(chǔ)教程.北京航空航天大學(xué)出版社,20062 戴仙金主編.51單片機及其C語言程序開發(fā)實例.清華大學(xué)出版社,20083 李誠人.高宏洋等.嵌

30、入式系統(tǒng)及單片機應(yīng)用,清華大學(xué)出版社,20054 龔運新編著.單片機C語言開發(fā)技術(shù).清華大學(xué)出版社,20065 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,20086 張義和.王敏男等.例說51單片機（C語言版）.人民郵電出版社,20087 張洪潤、劉秀英、張亞凡等.單片機應(yīng)用設(shè)計200例 .北京航空航天大學(xué)出版社,20068 彭為、黃科、雷道仲等.單片機典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講.電子工業(yè)出版社, 20069 李學(xué)海著.標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機基礎(chǔ)教程.北京航空航天大學(xué)出版社,200610 李朝青單片機原理及接口技術(shù)M北京航天航空大學(xué)出版社，199811 余發(fā)山，王福忠.單片機原理應(yīng)用技術(shù)

31、M徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，200312V.Yu.Teplov,A.V. Anisimov.Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ,2002 13 Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scaleJ. Powder and Bulk Engineering. 1995 14WeiXiaoRu,JuJianZhi.Design of a CCDs dri

32、ving circuit based on ATmega16.Microcomputer&Its Applications,2010,(16).15HeLianYun,The Traffic Signal Lamp System Controlled with Single Chip Microcomputer.Computer Study,2008,(01).附錄A程序源代碼：#include /聲明所需數(shù)據(jù)庫頭文件#definevalue P0/數(shù)碼管顯示,段選#define place P1 /位選unsigned char d4; /對應(yīng)共陽極數(shù)碼管的各位unsigned char N

33、um10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/顯示0-9數(shù)字，共陽/unsigned char Num10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;顯示0-9數(shù)字，共陰sbit clear=P23;sbit ledG=P24; /led顯示頻率量程單位和檔位sbit ledY=P25;sbit ledR=P26;unsigned char count=0; /定時器2計數(shù)unsigned char gears; /檔位unsigned int tN; /不同檔位計時值u

34、nsigned int fCnta; /脈沖下降沿次數(shù)，T1unsigned long regCnta; /脈沖次數(shù)暫存unsigned int fCntb; /脈沖下降沿次數(shù),T0unsigned long regCntb; /脈沖次數(shù)暫存unsigned long pCnt; /頻率顯示void Delay(unsignedintDelayTime)while(DelayTime-);void display()if(gears=1) /HZ檔d3=0;d2=pCnt/100;d1=(pCnt%100)/10;d0=pCnt%10;place=0x01;value=Numd3;Delay(

35、200);place=0x02;value=Numd2;Delay(200);place=0x04;value=Numd1;Delay(200);place=0x08;value=Numd0;Delay(200);ledG=1;/顯示HZ檔，紅色發(fā)光二極管點亮ledY=1;ledR=0; if(gears=2) /KHZ檔 d3=pCnt/1000;d2=(pCnt%1000)/100;d1=(pCnt%100)/10;d0=pCnt%10;place=0x01;value=Numd3;Delay(300);place=0x02;value=Numd2;Delay(300);place=0x0

36、4;value=Numd1+0x80;Delay(300); place=0x08;value=Numd0;Delay(300); ledG=1; /顯示KHz檔，黃色發(fā)光二極管點亮ledY=0;ledR=1; if(gears=3) /MHZ檔 d3=pCnt/1000;d2=(pCnt%1000)/100;d1=(pCnt%100)/10;d0=pCnt%10;place=0x01;value=Numd3+0x80;Delay(50);/帶小數(shù)點place=0x02;value=Numd2;Delay(50);place=0x04;value=Numd1;Delay(50);place=0x08;value=Numd0;Delay(50); ledG=0; /顯示MHZ檔，綠色發(fā)光二極管點亮ledY=1;ledR=1; if(gears=4) /超出范圍 d3=0;d2=0;d1=0;d0=0;place=0x01;value=Numd3;Delay(100);place=0x02;value=Numd2;Delay(100);place=0x04;value=Numd1;Delay(100);place=0x08;value=Numd0;Delay(100); ledG=0; /超出范圍，紅、