雪红单片微型计算机原理及应用西安西安电子科技大学出版社，康华光，邹寿彬，秦臻电子技术基础数字部分第五版北京高等教育出版社，重印艾红，王捷数字频率计中语言编程的研究仪器仪表学报，徐江丰，陈曦相关计数法数字频率计的研究与实现电子技术上海，郝建国，刘立新，党建华基于单片机的频率计设计西安邮电学院学报冯雷星，杨伟，芦艳龙基于单片机高性价比频率计的设计与实现，罗怡，张璐，马玖凯种宽输入范围高精度频率计的设计现代电子技术，金琳基于技术的频率计系统设计硕士学位论文吉林大学电路与系统，吴建新基于量程自动转换的频率计设计电子元器件应用魏西峰全同步数字频率测量方法的研究现代电子技术，，北京电子工业出版社，，致谢时光往再，四年的大学生活已经接近了尾声。回顾几年的学习生活，我衷心感谢我的指导老师曹玲玲老师。曹老师开阔的学术视野，严谨的治学态度，丰富的科研经验都使我受益匪浅，不仅使我的科研能力有了极大的提高，而且学到很多做人处事的道理，为我未来的发展指明了方向。在我遇到问题时，曹老师耐心的解答，在我最无助的时候给予了极大的帮助，逐步的扫清了课题中的障碍，坚定了我的信心。总之，曹老师的指导和帮助，将使我受益终生。在此，我谨向她表示深深的谢意,四年的学习生活中，我老乡师长和同学室友都给与了我很大的帮助，我尤其要感谢陈杰袁文林杨年周黄小平蒋盼攀曹艳华黄军易建云易文静等同学对我真诚的指导帮助，在我的工作中他们给予了我莫大的支持，提供了很多宝贵的经验，使我的学习和设计得以顺利的展开。感谢所有真诚帮助过我的同学和朋友们,虽然不是所有人都提到了，但是对于你们默默地帮助我会铭记于心的,感谢我的父母，正是他们的谆谆教诲和辛勤培育，我才能在求学的路上走到了今天。最后，感谢我的母校湖南文理学院芙蓉学院多年的培养。感谢曾经教育和帮助过我的所有老师。祝所有的老师同学身体健康，事业有成,附录引脚功能说明电源电压地口口是组位漏极开路型双向口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动个逻辑门电路，对端口写时，可作为高阻抗输入端用。口口是个带内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。口口是个带有内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。口口是组带有内部上拉电阻的位双向口。口输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对口写入时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的口将用上拉电阻输出电流。复位输入。当振荡器工作时，引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。当访问外部程序存储器或数据存储器时，地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低位字节。般情况下，仍以时钟振荡频率的输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过个脉冲。程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次信号。外部访问允许。欲使仅访问外部程序存储器地址为，端必须保持低电平接地。需注意的是如果加密位被编程，复位时内部会锁存端状态。振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。振荡器反相放大器的输出端。附录源程序程序对应对应对应对应对应按键选择选择测量方波与正弦波对应最低位对应次高位对应最高位对应是外部中断口，基本指令集合显示，游标，游标位反白清屏，归写入时，游标右移动，简易频率计外部中断设置为低跳变有效开外部中断开总中断延时时间大概为关外部中断计算在时间内外部中断的个数频率频率延时子程序串口发送个字节左移位移出的位给串口接收个字节仅在读取数据的时候用到而读出的数据是次只能读出的，高四位低四位先执行，高四位低四位先执行,清除显示除置外，其它均为地址归位设定的地址计数器到并且将游标移到开头原点位置，内容不变显示状态开关整体显示游标游标位置反白允许只显示状态开关，进入点设定光标左移光标右移书面整体向右书面整体向左光标或显示控制光标向左移动光标向右移动显示向左移动显示向右移动扩充功能设置，为控制界面，为控制界面，为扩充指令集，为基本指令集，绘图显示，绘图显示设定地址固定为待命模式输入要显示的字，的功能。数据显示模块本设计作为个频率计仪表，系统测量出来的结果必须以数字或图像的形式显示出来，必然需要数据显示模块。方案论证与选择方案方案主要由四个部分组成信号整形部分单片机控制部分时基电路部分数据锁存部分和数据显示部分。整体框图如图所示。方案基本流程待测信号进入系统，信号整形部分会将其整形成脉冲，另方面，时基电路提供标准的时基脉冲，在其上升沿达到时结束计数。而在这秒内测得的整形后的脉冲频率就是待测信号的频率。之后单片机送数据锁存，并等待命令，若继续测量则返回测量，此时仍可将数据送显示，若无继续测量命令则，直接送数据显示。方案优缺点这个方案的设计关键是定时器构成的多谐振荡器是否能够提供标准的脉冲。实际上，在现实中是很难做到精确的。因此，如果这点把握不好将直接影响最后的精度。较为合理的解决办法是，做实物时可以选择其电容电阻的参数设定，用示波器先进行测量，直到取得较为满意的结果。还有个问题就是在测量图方案系统结构框图段频率时很有可能会出现偏差，如果它在段内都出现相同差值的偏差，我们可以进行人为的补偿，这样可以最大限度提高精确度。方案二方案二由五个部分组成信号整形部分分频处理部分数据选择部分单片机部分和数据显示部分。整体框图如图所示。图方案二结构框图方案二工作流程待测信号进入系统，信号整形部分会将其整形成脉冲，经过分频器。分频器出来得到两个信号，个给选择器，个给单片机，数据选择器处理过后也将信号给单片机经过处理运算，最后将数据送给显示部分，以用户需要的形式显示出来。方案二优缺点是利用了分频器应对大量程的测量，相比于方案它的优势是，如果待测频率不大的话，是不用进行分频的，即直接测量。这样就不存在方案当中遇到的问题。但是方案二也有它的缺点，就是当待测频率较大时要进行分频，这样做是对原分频处理部分数据选择部分信号整形部分显示部分单片机部分单片机部分信号整形部分时基电路部分数据锁存部分显示部分频率的破坏，很可能会出现较大的偏差。方案比较这两种方案各有其优缺点，虽然在理想状态下两种方案都是可行的，但是，在本次设计中考虑到在目前的实验条件下难以使用定时器做到较为精准的计时，而且在测量小频率时，方案二可以避免破坏原频率而得到较准确的数据，本设计初衷也是通用型的，简单实用符合要求就好，不必要的尽量省去，通过慎重考虑最终还是采用了方案二。第章硬件电路的设计本章是本文的核心内容，主要介绍的是系统硬件部分的设计。我们采用了模块化的设计方法，开始是系统框图及框图介绍，然后针对系统的工作原理和各个硬件模块的原理和电路进行了具体的介绍。还对各种器件的选择如显示模块做了详细的分析。主系统的构成及其工作原理根据设计要求，所要设计的系统除了达到最基本测量频率的功能外还必须要有定精度，定的测量范围和定的适应波形。主系统的框架图如图所示。整体电路包含了以下部分，分别是稳压电源模块信号整形模块分频处理模块数据选择图系统框图稳压电源模块分频模块数据选择模块整流模块单片机模块显示模块分频模块时钟电路复位电路周期信号输入接口模块单片机模块和数据显示模块以及其他辅助电路。系统时钟采用内部晶振方式，约为。本数字频率计的工作原理待测信号通过接口输入信号整形部分，整流模块将未知信号转换成所需要的方波，整流出来的方波通过分频器，然后信号输入到数据选择器，数据选择器将最后的选择结果传输给单片机，此时由单片机来控制选择不同的分频信号，并将信号的频率计数，转化为相应的显示代码发往液晶显示器输出显示结果。信号整形电路信号整形电路论证我们可以有很多种方法将未知转换成方波，例如我们学过的施密特触发器，传统的运放，以及过零比较器等等。施密特触发器有两个稳定状态，但与般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓。施密特触发器的电路连接图如图所示图施密特触发器慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度达到值时，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。由传统运放组成的能将信号转换为脉冲的电路连接如图所示。在本次设计中我选用的是过零比较器，此过零比较器由个构成，它可以将正弦波变成所需要的方波，而且的转换速度为，带宽增益为，符合本设计的要求。图