1、<p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　本章主要介紹了數(shù)字頻率計(jì)的概況，本設(shè)計(jì)的目的和意義，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，專(zhuān)用和通用的數(shù)字頻率計(jì)的分類(lèi)。另外，對(duì)用什么芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)做了論述。</p><p>　　1.1頻率計(jì)概述及其頻率計(jì)的應(yīng)用</p><p>　　頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域永恒的話(huà)題，電子技術(shù)領(lǐng)域離不開(kāi)頻率

2、，一旦離開(kāi)頻率，電子技術(shù)的發(fā)展是不可想象的。為了得到性能更好的電子系統(tǒng)，科研人員在不斷地研究著頻率，CPU就是用頻率的高低來(lái)評(píng)價(jià)其性能好壞，可見(jiàn)頻率在電子系統(tǒng)中的重要性。</p><p>　　1.1.1 頻率計(jì)的概況</p><p>　　頻率計(jì)又稱(chēng)為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專(zhuān)門(mén)對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。其最基本的工作原理為：當(dāng)被測(cè)信號(hào)在特定時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率

3、f=N/T。電子計(jì)數(shù)器是一種基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。早期，設(shè)計(jì)師們追求的目標(biāo)主要是擴(kuò)展測(cè)量范圍，再加上提高測(cè)量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計(jì)算器的技術(shù)水平，決定電子計(jì)數(shù)器價(jià)格高低的主要依據(jù)。目前這些基本技術(shù)日臻完善，成熟。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)可以輕松地將電子計(jì)數(shù)器的測(cè)頻上限擴(kuò)展到微波頻段。 </p><p>　　1.1.2數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著

4、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)電子計(jì)數(shù)器也提出了新的要求。對(duì)于低檔產(chǎn)品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價(jià)格低。而對(duì)于中高檔產(chǎn)品， 則要求有高分辨率，高精度，高穩(wěn)定度，高測(cè)量速率；除通常通用計(jì)數(shù)器所具有的功能外，還要有數(shù)據(jù)處理功能，統(tǒng)計(jì)分析功能，時(shí)域分析功能等等，或者包含電壓測(cè)量等其他功能。這些要求有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或者部分實(shí)現(xiàn)，但要真正完美的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，還有許多工作要做，而不是表面看來(lái)似乎發(fā)展到頭了。</p>

5、;<p>　　由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，頻率計(jì)都在不斷地進(jìn)步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴(kuò)大，功能不斷地增加。在測(cè)試通訊、微波器件或產(chǎn)品時(shí)，通常都是較復(fù)雜的信號(hào)，如含有復(fù)雜頻率成分、調(diào)制的或含有未知頻率分量的、頻率固定的或變化的、純凈的或疊加有干擾的等等。為了能正確地測(cè)量不同類(lèi)型的信號(hào)，必須了解待測(cè)信號(hào)特性和各種頻率測(cè)量?jī)x器的性能。微波計(jì)數(shù)器一般使用類(lèi)型頻譜分析儀的分頻或混頻電路，另外還包含多個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)、合成器

6、、中頻放大器等。雖然所有的微波計(jì)數(shù)器都是用來(lái)完成計(jì)數(shù)任務(wù)的，但制造廠家都有各自的一套復(fù)雜的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)、使得不同型號(hào)的 計(jì)數(shù)器性能和價(jià)格會(huì)有所差別，比如說(shuō)一些計(jì)數(shù)器可以測(cè)量脈沖參數(shù)，并提供類(lèi)似于頻率分析儀的屏幕顯示,對(duì)這些功能具有不同功能不同規(guī)格的眾多儀器，我們應(yīng)該視測(cè)試需要正確地選擇，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)和最佳的應(yīng)用效果。</p><p>　　1.2數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)介紹</p><p>　　1.2

7、.1課題研究的目的和意義</p><p>　　毫無(wú)疑問(wèn)，無(wú)論是在科技研究中還是在實(shí)際應(yīng)用中，頻率測(cè)量的作用都顯得尤為重要。然而傳統(tǒng)的頻率計(jì)通常采用組合電路和時(shí)序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運(yùn)行速度慢，而且測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)不宜直接使用。隨著科技的進(jìn)步，為了較好的解決這一問(wèn)題人們開(kāi)始運(yùn)用單片機(jī)測(cè)量頻率，它是一種基于時(shí)間或頻率的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理，并依賴(lài)于數(shù)字電路技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器

8、。</p><p>　　與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比，運(yùn)用了單片機(jī)頻率計(jì)有著體積更小，運(yùn)算速度更快，測(cè)量范圍更寬的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是它能大大的降低制作成本。由于傳統(tǒng)的頻率計(jì)中有許多功能是依靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而采用單片機(jī)測(cè)量頻率之后，有許多以前需要用硬件才能實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在僅僅依靠軟件編程就能實(shí)現(xiàn)，而且不同的軟件編程能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，這一巨大優(yōu)勢(shì)無(wú)疑使得制作成本大大降低。</p><p>　　由于當(dāng)今科

9、技的日新月異，人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求隨之增高，經(jīng)濟(jì)、高效、精準(zhǔn)成為人們的目標(biāo)，就頻率計(jì)來(lái)說(shuō)，如果現(xiàn)如今還是像傳統(tǒng)的方式來(lái)設(shè)計(jì)并制造，那顯然不能滿(mǎn)足人們的要求。那么基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)必將取代傳統(tǒng)的頻率計(jì)。而它的優(yōu)勢(shì)也顯而易見(jiàn)，小巧輕便、集成度高、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和修改。這些優(yōu)點(diǎn)無(wú)不滿(mǎn)足著人們追求經(jīng)濟(jì)、高效、精準(zhǔn)的目標(biāo)。試想一下，改變程序中的幾行命令顯然要比改變電路板上的幾條連線(xiàn)要快的多，方便的多。</p><p&g

10、t;　　也正是由于基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)與傳統(tǒng)的頻率計(jì)有著那么明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，我將數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作為我的研究課題。通過(guò)設(shè)計(jì)頻率計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻率的檢測(cè)功能。在檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要熟悉以單片機(jī)為核心的控制單元，以檢測(cè)電路為依托的功能單元，以人機(jī)界面為媒介的交互單元。了解頻率檢測(cè)的算法及軟硬件的實(shí)現(xiàn)方式。靈活應(yīng)用電子相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際電路設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方法，達(dá)到理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。在此過(guò)程中，加深對(duì)信號(hào)檢測(cè)和信號(hào)處理的理

11、解和認(rèn)識(shí)。這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都是有很大幫助的。</p><p>　　2.2國(guó)內(nèi)外數(shù)字頻率計(jì)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　電子計(jì)數(shù)器是其他數(shù)字化儀器的基礎(chǔ)，在它的輸入通道接入各種模-數(shù)變換器，再利用相應(yīng)的換能器便可制成各種數(shù)字化儀器。電子計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、量程寬、功能多、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、直接顯示數(shù)字，而且易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。<

12、/p><p>　　它的主要實(shí)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(diǎn)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(shí)具有容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化、小型化、模塊化和工程化的特點(diǎn)，其中，鎖相式更是以其容易實(shí)現(xiàn)相位同步的自動(dòng)控制且低功耗的特點(diǎn)成為眾多業(yè)內(nèi)人士的首選，應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　電國(guó)際上數(shù)字頻率計(jì)的分類(lèi)很多。按功能分類(lèi)，電

13、子計(jì)數(shù)器有通用和專(zhuān)用之分。</p><p>　　通用型計(jì)數(shù)器：是一種具有多種測(cè)量功能、多種用途的萬(wàn)能計(jì)數(shù)器。它可測(cè)量頻率、周期、多周期平均值、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等；若配上相應(yīng)插件，就可測(cè)相位、電壓、電流、功率、電阻等電量；配上適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，還可進(jìn)行長(zhǎng)度、重量、壓力、溫度、速度等非電量的測(cè)量。</p><p>　　專(zhuān)用計(jì)數(shù)器：指專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量某種單一功能的計(jì)數(shù)器。如頻率計(jì)數(shù)器、時(shí)間計(jì)數(shù)器

14、、特種計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器、予置計(jì)數(shù)器、差值計(jì)數(shù)器、倒數(shù)計(jì)數(shù)器等。</p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)按頻段分類(lèi)：(1)低速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＜10MHz；(2)中速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率10—100MHz；(3)高速計(jì)數(shù)器：最高計(jì)數(shù)頻率＞100MHz；(4)微波頻率計(jì)數(shù)器：測(cè)頻范圍1—80GHz或更高。</p><p>　　值得一提的是微波計(jì)數(shù)器，它是以通用計(jì)數(shù)器和頻率計(jì)數(shù)器為主配以測(cè)頻擴(kuò)展器

15、而組成的微波頻率計(jì)。它的測(cè)頻上限已進(jìn)入毫米波段，有手動(dòng)、半自動(dòng) 、全自動(dòng)3類(lèi)。系列化微波計(jì)數(shù)器是電子計(jì)數(shù)器發(fā)展的一個(gè)重要方面。</p><p>　　數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)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(jì)已經(jīng)不僅僅是測(cè)量信號(hào)頻率的裝置了，用它還可以測(cè)量方波脈沖的脈寬。在人們的生產(chǎn)生活中數(shù)字頻率計(jì)也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，比如用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，這

16、樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況，以便給人們爭(zhēng)取時(shí)間處理。</p><p>　　除此之外，它還可以應(yīng)用于工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器中，示波器在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)測(cè)量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測(cè)量頻率并顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜，但測(cè)量速度較慢，無(wú)法實(shí)時(shí)快速的跟蹤捕捉到被測(cè)信號(hào)的頻率變化。正是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此頻率計(jì)擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。</p>&

17、lt;p>　　在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計(jì)被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)測(cè)試中。頻率計(jì)能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出的頻率變化，用戶(hù)通過(guò)使用頻率計(jì)能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率計(jì)被用來(lái)對(duì)各種電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。</p><p>　　在無(wú)線(xiàn)通訊測(cè)試中，頻率計(jì)既可以被用來(lái)對(duì)無(wú)線(xiàn)通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以用來(lái)對(duì)無(wú)線(xiàn)電

18、臺(tái)的跳幀信號(hào)進(jìn)行分析。</p><p>　　對(duì)于頻率計(jì)的設(shè)計(jì)目前也有專(zhuān)用芯片可以實(shí)現(xiàn)，如利用MAXIM公司的ICM7240來(lái)設(shè)計(jì)頻率計(jì)。但由于這種芯片的計(jì)數(shù)頻率比較低，遠(yuǎn)不能達(dá)到在一些場(chǎng)合需要測(cè)量很高的頻率要求，而且測(cè)量精度也受到芯片本身的限制。提出的用AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)的方法可以解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精度較高、等精度和寬范圍頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 數(shù)字頻率計(jì)的

19、設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要介紹了數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，按照任務(wù)和要求得出數(shù)字頻率計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路，在此思路基礎(chǔ)上提出了兩套方案，分別畫(huà)出了方案框圖，分析了優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定方案二為本次設(shè)計(jì)的方案。</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)的任務(wù)</p><p>　　1.基于單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻

20、率計(jì)。</p><p>　　2.熟悉51或 AVR單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)用C語(yǔ)言編寫(xiě)工程文件。</p><p>　　3.熟練應(yīng)用所選用單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源，以及軟硬件調(diào)試設(shè)備的基本方法。</p><p>　　4.自行構(gòu)建基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　5.了解數(shù)字頻率計(jì)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法，以及人機(jī)交互

21、模塊的設(shè)計(jì)。</p><p>　　6.學(xué)習(xí)數(shù)字檢測(cè)頻率計(jì)算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　2.1.2設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　1.完成單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)；</p><p>　　2.精確完成頻率檢測(cè)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（精度要求：檢測(cè)1V-5V頻率在1Hz-1MHz周期信號(hào)的周期，誤差不超過(guò)1%）；</p><p&g

22、t;　　3.完成軟件對(duì)硬件檢測(cè)和調(diào)試工作；</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)區(qū)別于專(zhuān)用數(shù)字頻率計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，此數(shù)字頻率計(jì)屬于通用型，要求比較常見(jiàn)，應(yīng)該具有的功能提出了以下設(shè)計(jì)思路：</p><p>　　1、穩(wěn)壓電源模塊：考慮到供電穩(wěn)定性，儀器使用壽命，本設(shè)計(jì)采用了三端穩(wěn)壓器

23、，當(dāng)外部忽然斷電時(shí)，憑借三端穩(wěn)壓器的強(qiáng)大功能，可以在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的電源，防止儀器的損壞和數(shù)據(jù)丟失。</p><p>　　2、信號(hào)整形模塊：考慮到單片機(jī)可以處理方波，待測(cè)信號(hào)的位置性，我們需要一個(gè)信號(hào)整形模塊，本設(shè)計(jì)采用了過(guò)零比較器，將這些未知的信號(hào)整形成方波，使得單片機(jī)能夠處理。</p><p>　　3、分頻處理模塊：由于常用的單片機(jī)都是12M的晶振，通過(guò)計(jì)算單片機(jī)能處理的最大頻率是

24、500KHZ，達(dá)不到1MHZ的要求，這里就存在一個(gè)分頻的問(wèn)題，如何把更高頻率的信號(hào)縮小成單片機(jī)能處理的信號(hào)。</p><p>　　4、數(shù)據(jù)選擇模塊：由于上面采用了分頻器，那么如何讓我們的系統(tǒng)知道分頻器采用了幾分頻，就像萬(wàn)用表有檔位的問(wèn)題一樣。我們這就需要一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器來(lái)做分頻器的檔位選擇，使系統(tǒng)可以算出最后的準(zhǔn)確結(jié)果。</p><p>　　5、單片機(jī)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)是時(shí)鐘信號(hào)的來(lái)源，由內(nèi)部晶振

25、電路產(chǎn)生。本系統(tǒng)以單片機(jī)作為系統(tǒng)的主要控制單元，通過(guò)單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部件的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的信號(hào)頻率采集、測(cè)量、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、以及顯示最終結(jié)果的功能。</p><p>　　6、數(shù)據(jù)顯示模塊:本設(shè)計(jì)作為一個(gè)頻率計(jì)儀表，系統(tǒng)測(cè)量出來(lái)的結(jié)果必須以數(shù)字或圖像的形式顯示出來(lái)，必然需要數(shù)據(jù)顯示模塊。</p><p>　　2.3方案論證與選擇</p><p><b>　　

26、方案一：</b></p><p>　　方案一主要由四個(gè)部分組成：信號(hào)整形部分、單片機(jī)控制部分、時(shí)基電路部分、數(shù)據(jù)鎖存部分、和數(shù)據(jù)顯示部分。整體框圖如圖2.1所示。</p><p>　　方案一基本流程：待測(cè)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)，信號(hào)整形部分會(huì)將其整形成脈沖，另一方面，時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基脈沖，在其上升沿達(dá)到1s時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)。而在這1秒內(nèi)測(cè)得的整形后的脈沖頻率就是待測(cè)信號(hào)的頻率。之后單片機(jī)

27、送數(shù)據(jù)鎖存，并等待命令，若繼續(xù)測(cè)量則返回測(cè)量，此時(shí)仍可將數(shù)據(jù)送顯示，若無(wú)繼續(xù)測(cè)量命令則，直接送數(shù)據(jù)顯示。</p><p>　　方案一優(yōu)缺點(diǎn)：這個(gè)方案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器是否能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的脈沖。實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)中是很難做到精確1s的。因此，如果這點(diǎn)把握不好將直接影響最后的精度。較為合理的解決辦法是，做實(shí)物時(shí)可以選擇其電容電阻的參數(shù)設(shè)定，用示波器先進(jìn)行測(cè)量，直到取得較為滿(mǎn)意的結(jié)果。還有一個(gè)問(wèn)題就是在

28、測(cè)量</p><p>　　圖2.1 方案一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　某一段頻率時(shí)很有可能會(huì)出現(xiàn)偏差，如果它在某一段內(nèi)都出現(xiàn)相同差值的偏差，我們可以進(jìn)行人為的補(bǔ)償，這樣可以最大限度提高精確度。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　方案二由五個(gè)部分組成：信號(hào)整形部分、分頻處理部分、數(shù)據(jù)選

29、擇部分、單片機(jī)部分和數(shù)據(jù)顯示部分。整體框圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 方案二結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　方案二工作流程：待測(cè)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)，信號(hào)整形部分會(huì)將其整形成脈沖，經(jīng)過(guò)分頻器。分頻器出來(lái)得到兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)給選擇器，一個(gè)給單片機(jī)，數(shù)據(jù)選擇器處理過(guò)后也將信號(hào)給單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理、運(yùn)算，最后將數(shù)據(jù)送給顯示部分，以用戶(hù)需要的形式顯示出來(lái)。</p><p&g

30、t;　　方案二優(yōu)缺點(diǎn)：是利用了分頻器應(yīng)對(duì)大量程的測(cè)量，相比于方案一它的優(yōu)勢(shì)是，如果待測(cè)頻率不大的話(huà)，是不用進(jìn)行分頻的，即直接測(cè)量。這樣就不存在方案一當(dāng)中遇到的問(wèn)題。但是方案二也有它的缺點(diǎn)，就是當(dāng)待測(cè)頻率較大時(shí)要進(jìn)行分頻，這樣做是對(duì)原頻率的破壞，很可能會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。</p><p>　　方案比較：這兩種方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，雖然在理想狀態(tài)下兩種方案都是可行的，但是，在本次設(shè)計(jì)中考慮到在目前的實(shí)驗(yàn)條件下難以使用555

31、定時(shí)器做到較為精準(zhǔn)的1s計(jì)時(shí)，而且在測(cè)量小頻率時(shí)，方案二可以避免破壞原頻率而得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)初衷也是通用型的，簡(jiǎn)單實(shí)用符合要求就好，不必要的盡量省去，通過(guò)慎重考慮最終還是采用了方案二。</p><p>　　第3章 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本章是本文的核心內(nèi)容，主要介紹的是系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)。我們采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，一開(kāi)始是系統(tǒng)框圖及框圖介紹，然后針對(duì)系統(tǒng)的工作原理和

32、各個(gè)硬件模塊的原理和電路進(jìn)行了具體的介紹。還對(duì)各種器件的選擇（如顯示模塊）做了詳細(xì)的分析。</p><p>　　3.1主系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)除了達(dá)到最基本測(cè)量頻率的功能外還必須要有一定精度，一定的測(cè)量范圍和一定的適應(yīng)波形。主系統(tǒng)的框架圖如圖3.1所示。整體電路包含了以下部分，分別是穩(wěn)壓電源模塊、信號(hào)整形模塊、分頻處理模塊、數(shù)據(jù)選擇<

33、/p><p><b>　　圖3.1系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　模塊、單片機(jī)模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊以及其他輔助電路。系統(tǒng)時(shí)鐘采用內(nèi)部晶振方式，約為12MHz。</p><p>　　本數(shù)字頻率計(jì)的工作原理：待測(cè)信號(hào)通過(guò)接口輸入信號(hào)整形部分LM311，整流模塊LM311將未知信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需要的方波，整流出來(lái)的方波通過(guò)分頻器CD4518，然后信號(hào)輸入

34、到數(shù)據(jù)選擇器74LS151，數(shù)據(jù)選擇器74LS151將最后的選擇結(jié)果傳輸給單片機(jī)AT89C52，此時(shí)由單片機(jī)AT89C52來(lái)控制選擇不同的分頻信號(hào)，并將信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的顯示代碼發(fā)往液晶顯示器12864LCD輸出顯示結(jié)果。</p><p>　　3.2 信號(hào)整形電路</p><p>　　3.2.1信號(hào)整形電路論證</p><p>　　我們可以有很多種方法將未

35、知轉(zhuǎn)換成方波，例如我們學(xué)過(guò)的施密特觸發(fā)器，傳統(tǒng)的運(yùn)放，以及過(guò)零比較器等等。施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維持。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩。施密特觸發(fā)器的電路連接圖如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 施密特觸發(fā)器</p><p>　　慢的周期性信號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信

36、號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度達(dá)到某一值時(shí)，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。由傳統(tǒng)運(yùn)放組成的能將信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖的電路連接如圖3.3所示。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中我選用的是過(guò)零比較器，此過(guò)零比較器由一個(gè)LM311構(gòu)成， </p><p>　　它可以將正弦波變成所需要的方波，而且LM311的轉(zhuǎn)換速度為200ns，帶寬增益為4MHz，符合本設(shè)計(jì)的要求。</p>

37、<p>　　圖3.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.2.2過(guò)零比較器整形方案設(shè)計(jì)</p><p>　　信號(hào)轉(zhuǎn)換電路主要由LM311構(gòu)成，如下圖3.4所示：它是一個(gè)過(guò)零比較器，其1腳接地，2腳作為輸入端，3腳與1腳相連并接一個(gè)阻值為1K的滑動(dòng)變阻器。4腳與8腳分別接-12V及+12V直流電壓。5，6腳懸空，7腳作為輸出端，并接一個(gè)5K的上拉電阻及+5V直流電壓。這樣，當(dāng)

38、正弦信號(hào)通過(guò)這個(gè)過(guò)零比較器的時(shí)候，將會(huì)被處理 </p><p>　　圖3.4過(guò)零比較器的仿真模型</p><p>　　成方波輸出?？紤]到待測(cè)頻率可能較高，而LM311的轉(zhuǎn)換速度200ns，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　3.3 信號(hào)分頻與數(shù)據(jù)選擇電路</p><p>　　分頻與數(shù)據(jù)選擇是由兩個(gè)部分組成的，即分頻部分

39、和數(shù)據(jù)選擇部分。</p><p>　　分頻部分我選用的是CD4518如圖3.5所示。CD 4518采用并行進(jìn)位方式，只要輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次：當(dāng)Q1為1，Q4為0時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元Q2翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖Q4翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài) （“0”態(tài)）開(kāi)始計(jì)數(shù)，每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)

40、單元便自動(dòng)回復(fù)到“0”態(tài)。 </p><p>　　利用這一性質(zhì)我們就可以通過(guò)兩片CD4518芯片得到十分頻、一百分頻、一千分頻、一萬(wàn)分頻的脈沖信號(hào)。</p><p>　　數(shù)據(jù)選擇部分我選用的是74LS151，其引腳圖如圖3.6所示。74LS151為互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)

41、據(jù)選擇器。使能端為1時(shí)，不論引腳9、10、11狀態(tài)如何，均無(wú)輸出，多</p><p>　　圖3.5 CD4518引腳圖 圖3.6 74LS151</p><p>　　路開(kāi)關(guān)被禁止。使能端為0時(shí)，多路開(kāi)關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼，即引腳9、10、11的狀態(tài)選擇I0到I7中某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送到輸出端。如此說(shuō)來(lái)只需將原信號(hào)接I0，再分別

42、將分頻器分出的十分頻、一百分頻、一千分頻、一萬(wàn)分頻的脈沖信號(hào)接八路模擬開(kāi)關(guān)74LS151的I1、I2、I3、I4、I5口，使用單片機(jī)通過(guò)引腳11、10、9控制74LS151來(lái)選擇不同分頻信號(hào)就能實(shí)現(xiàn)所要功能了。具體連接方式如圖3.7所示。</p><p>　　3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)為AT89C52單片機(jī)，系統(tǒng)主要由晶振電路，復(fù)位電路與單片機(jī)芯片

43、組成。</p><p>　　晶振電路由一個(gè)12M的晶振外加兩個(gè)30pf的電容組成。由晶振兩端引出的兩個(gè)引腳和單片機(jī)的X1和X2相連。</p><p>　　復(fù)位電路由一個(gè)按鍵，兩個(gè)電阻，和一個(gè)電容組成，兩個(gè)電阻的阻值分別為100歐姆和10K歐姆，其中10K歐姆的電阻要求與地相連。復(fù)位電路與單片機(jī)上的RESET腳相連。</p><p>　　單片機(jī)上的INT0管腳作為信號(hào)

44、的輸入端，P20—P23口作為與LCD連接的接口，以便控制其顯示。具體的連接方法如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.7 分頻數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　　如圖3.8 單片機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　3.5 顯示方案論證</p><p>　　3.5.1 LED方案</p><p>　　七段數(shù)碼管，如圖3.9

45、所示。對(duì)于LED七段數(shù)碼管，有其自身的優(yōu)勢(shì)，如無(wú)汞、節(jié)能、節(jié)材、對(duì)環(huán)境無(wú)電磁干擾、無(wú)有害射線(xiàn)等。此外，LED七段數(shù)碼管采用低壓供電,無(wú)高壓環(huán)節(jié)，為了絕緣的開(kāi)銷(xiāo)要小很多，比較經(jīng)濟(jì)，而且可靠性高。它附件簡(jiǎn)單，無(wú)啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器或超高壓變壓器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有固體光源的最大優(yōu)點(diǎn)，不充氣，無(wú)玻璃外殼，無(wú)氣體密封問(wèn)題，耐沖擊。而且編程簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。色彩純厚，由半導(dǎo)體PN結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚，柔和不刺眼。無(wú)需維護(hù)，10萬(wàn)小時(shí)壽命，可以使用50

46、年，大大減少使用期間的維護(hù)費(fèi)用。但是它的字符顯示能力有限，無(wú)法根據(jù)用戶(hù)的要求顯示更為復(fù)雜的文字。</p><p>　　3.5.2 LCD12864方案</p><p>　　液晶顯示器LCD12864，如圖3.10所示。對(duì)于液晶顯示器來(lái)說(shuō)液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>

47、;　　圖3.9 七段數(shù)碼管 圖3.10 12864LCD</p><p>　　帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線(xiàn)或3線(xiàn)串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便

48、的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。</p><p>　　綜合各方面的考慮，在本次設(shè)計(jì)中我采用的帶中文字庫(kù)的12864LCD液晶顯示器。</p>

49、;<p><b>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)軟件部分采用了MCS-51匯編語(yǔ)言編制，采用了結(jié)構(gòu)化，模塊化的程序設(shè)計(jì)方法。包括了主程序、外部中斷0子程序、外部中斷1子程序、IC卡與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)軟件設(shè)計(jì)、顯示子程序等模塊組成。本章還給出了詳細(xì)的流程圖。具體程序見(jiàn)附錄B。</p><p><b>　　4.1軟件編

50、程思路</b></p><p>　　首先，系統(tǒng)要初始化。接著要使用一個(gè)循環(huán)做延時(shí)程序，算出益處的終端個(gè)數(shù)，此時(shí)控制74LS151選擇需要的通道聯(lián)通，通道的選擇要盡量考慮到單片機(jī)所能計(jì)算的頻率值，然后記下分頻倍數(shù)作為后期處理數(shù)據(jù)之用。若采用了分頻，則將單片機(jī)算出的數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的分頻數(shù)使其還原為最初頻率，若沒(méi)有分頻，則將數(shù)據(jù)直接處理為符合12864LCD顯示的數(shù)據(jù)送顯示模塊顯示。</p>&

51、lt;p>　　4.2各個(gè)子模塊軟件設(shè)計(jì)及流程圖</p><p>　　4.2.1計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)數(shù)模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，本系統(tǒng)的主要工作都是由它來(lái)完成的。當(dāng)計(jì)數(shù)模塊開(kāi)始工作，首先檢測(cè)一下模塊的輸入復(fù)位信號(hào)是否有效為高電平，如果有效，則將模塊內(nèi)的變量復(fù)位，同時(shí)將輸出信號(hào)復(fù)位。如果不是處于復(fù)位的狀態(tài)，則先判斷被測(cè)信號(hào)是否大于20MHz，如果大于20MHz，則采用直接測(cè)

52、頻法進(jìn)行測(cè)量;反之，則檢測(cè)預(yù)置門(mén)控信號(hào)是否有效，即START是否為高電平，如果該信號(hào)滿(mǎn)足是高電平的條件，則要檢測(cè)被測(cè)信號(hào)的上升沿是否來(lái)到，如果上升沿來(lái)到，則同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)模塊內(nèi)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器，對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)同時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù);直到預(yù)置門(mén)控信號(hào)的下降沿到來(lái)，同時(shí)將兩個(gè)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，然后，輸出使能信號(hào)，通知單片機(jī)來(lái)讀取計(jì)數(shù)結(jié)果。</p><p>　　計(jì)數(shù)模塊主要是用內(nèi)部的兩個(gè)計(jì)數(shù)器在預(yù)置門(mén)控時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)和時(shí)基信

53、號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，而完成頻率測(cè)量工作的。測(cè)量完成后，向單片機(jī)輸出計(jì)數(shù)結(jié)果和輸出使能信號(hào)，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理，如果這次的計(jì)數(shù)結(jié)果符合測(cè)量的精度要求，則將計(jì)數(shù)結(jié)果送往下面的顯示模塊將其顯示出來(lái);如果計(jì)數(shù)結(jié)果達(dá)不到量程、精度等要求，則通知控制模塊做出調(diào)整，重新進(jìn)行測(cè)量，直到各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足要求為止。因?yàn)樵撓到y(tǒng)的測(cè)量范圍是0. 1Hz-50MHz，范圍比較寬，為了保證測(cè)量精度，該系統(tǒng)采用了兩種方法相結(jié)合的辦法，來(lái)解決問(wèn)題。不但保證了系統(tǒng)在低頻階段

54、實(shí)現(xiàn)了較高的測(cè)量精度，而且在高頻階段用比較簡(jiǎn)單的方法得到了較高的測(cè)量精度，從而在整體上提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。計(jì)數(shù)模塊流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1計(jì)數(shù)模塊流程圖</p><p>　　4.2.2控制模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　控制模塊是整個(gè)測(cè)頻系統(tǒng)的控制部分，它控制著系統(tǒng)其它模塊的工作，控制著整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量工作的開(kāi)始。</p>&l

55、t;p>　　在整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量工作過(guò)程中，控制模塊控制其開(kāi)始，并控制其它模塊的工作情況。要使控制模塊工作需要三個(gè)條件:首先必須產(chǎn)生控制模塊的時(shí)鐘(當(dāng)開(kāi)始脈沖寬度大于模塊時(shí)鐘一個(gè)周期時(shí));接著初始化模塊電路的CLR(復(fù)位信號(hào))、SEL(設(shè)定選擇信號(hào))等;最后對(duì)CLR的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)CLR=‘1’時(shí)，先復(fù)位其內(nèi)部的變量，然后輸出CLR信號(hào);當(dāng)CLR= `0’時(shí)，這時(shí)輸出頻率開(kāi)始測(cè)量CLK信號(hào)，以便測(cè)頻系統(tǒng)開(kāi)始工作。</p>

56、<p>　　控制模塊流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2控制模塊流程圖</p><p>　　4.2.3基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生模塊主要產(chǎn)生信號(hào)選擇模塊需要的基準(zhǔn)時(shí)間(閘門(mén)時(shí)間)以及為控制模塊提供時(shí)鐘。當(dāng)模塊檢測(cè)到該模塊的復(fù)位脈沖信號(hào)有效時(shí)，首先將本模塊內(nèi)的變量復(fù)位，然后產(chǎn)生模塊輸出復(fù)位信號(hào)，用于下一個(gè)模塊。隨

57、后，當(dāng)模塊將檢測(cè)到輸入的開(kāi)始信號(hào)START有效時(shí)，模塊先輸出模塊復(fù)位信號(hào)，對(duì)后面的模塊進(jìn)行復(fù)位;然后檢測(cè)輸入復(fù)位脈沖信號(hào)RESET是否有效，如果有效，則將本模塊內(nèi)的變量復(fù)位，然后產(chǎn)生模塊輸出復(fù)位信號(hào);如果無(wú)效，則完成分頻工作。</p><p>　　基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生模塊流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生模塊流程圖</p><p>　　4.2.

58、4信號(hào)選擇模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　信號(hào)選擇模塊首先檢測(cè)模塊的輸入復(fù)位信號(hào)RESET是否為高電平，如果是高電平的話(huà)，則進(jìn)行模塊的復(fù)位操作，復(fù)位成初始化的狀態(tài)，并且輸出復(fù)位脈沖信號(hào)。如果不是處于復(fù)位狀態(tài)，則根據(jù)初始化的狀態(tài)選出一個(gè)信號(hào)，當(dāng)作時(shí)基信號(hào)。然后檢測(cè)控制模塊的狀態(tài)，如果為高電平，則將選擇信號(hào)的狀態(tài)加一;如果為低電平，則將其狀態(tài)減1，直到最后選到合適的信號(hào)。信號(hào)選擇模流程圖如圖4.4所示。</p&g

59、t;<p>　　圖4.4信號(hào)選擇模塊流程圖</p><p>　　4.3主程序段及軟件流程圖</p><p>　　測(cè)量頻率之前需要計(jì)算在10ms延時(shí)內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，此時(shí)還需要知道是否經(jīng)過(guò)了分頻以及分頻了多少次，這一步通過(guò)數(shù)據(jù)選擇部分就能夠知道。算出分頻的次數(shù)，在最后數(shù)據(jù)處理的時(shí)候相應(yīng)的還原最初頻率。至于一個(gè)周期的時(shí)間我們可以通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)下降沿的時(shí)間來(lái)知道，最后將處理好的數(shù)據(jù)送顯示

60、部分顯示。</p><p>　　軟件流程圖如圖4.5所示</p><p>　　圖4.5 軟件流程圖</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真</p><p>　　一個(gè)完整的系統(tǒng)，首先要完成硬件組裝工作，然后進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和硬件調(diào)試階段.硬件組裝就是在設(shè)計(jì)、制作完畢的印制板上焊好元件與插座，然后就可用仿真開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和硬件調(diào)

61、試工作。本章主要介紹了靜態(tài)調(diào)試步驟與方法，聯(lián)機(jī)仿真與動(dòng)態(tài)調(diào)試。另外，還概述了調(diào)試中發(fā)現(xiàn)一些系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其補(bǔ)救辦法。</p><p><b>　　5.1調(diào)試設(shè)備</b></p><p>　　PC機(jī)一臺(tái)，80C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，萬(wàn)用表，示波器，導(dǎo)線(xiàn)若干等</p><p><b>　　5.2硬件調(diào)試</b></p>

62、;<p>　　硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、示波器等），檢查用戶(hù)系統(tǒng)硬件中存在的故障。由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有AT89C52，在這里我們用AT89C51代替。</p><p>　　硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。</p><p><b>　　5.2.1靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試工作分為兩步:第一

63、步是在通電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，仔細(xì)檢查線(xiàn)路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線(xiàn)(地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn))是否存在短路或與其他信號(hào)線(xiàn)的短路。第二步是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電平是否正常，尤其應(yīng)注意芯片插座的各點(diǎn)電位，若有高壓，與在線(xiàn)仿真器連機(jī)調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞在線(xiàn)仿真器。</p>

64、<p><b>　　具體步驟如下:</b></p><p><b>　　(l)電源檢查</b></p><p>　　當(dāng)電路板連接或焊接完成后，先不插主要元器件，通上電源。常用+SV直流電源，用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)試各元器件插座上相應(yīng)電源引腳電壓數(shù)值是否正確，極性是否符合。如有錯(cuò)誤，要及時(shí)檢查、排除，以使每個(gè)電源引腳的數(shù)值都符合要求。<

65、/p><p>　　(2)各元器件電源檢查</p><p>　　分別插入，分別通電，并逐一檢查每個(gè)元器件上的電源是否正確，直至最后插上全部元器件，通上電源后，每個(gè)元器件上電源應(yīng)正確無(wú)誤。</p><p>　　(3)檢查響應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系</p><p>　　檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系通常采用靜態(tài)電檢查法。即在一個(gè)芯片信號(hào)輸入端加一個(gè)響應(yīng)電平，檢查輸出電

66、平是否正確。單片機(jī)系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先檢查選用的元器件是否符合要求，邏輯設(shè)計(jì)是否正確，元器件連接關(guān)系是否符合要求等。</p><p>　　5.2.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試 </p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶(hù)系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶(hù)系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。在本設(shè)計(jì)中，由于該系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，所以動(dòng)態(tài)調(diào)試采用了分模塊調(diào)試的辦法

67、。調(diào)試過(guò)程中，分為信號(hào)處理模塊、顯示電路模塊、報(bào)警電路模塊、電源模塊模塊、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路模塊等進(jìn)行了分別調(diào)試。 </p><p>　　5.3聯(lián)機(jī)仿真、在線(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)試</p><p>　　在靜態(tài)調(diào)試中，對(duì)硬件進(jìn)行了初步調(diào)試，只是排除了一些明顯的靜態(tài)故障。硬件故障(如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤)主要是靠連機(jī)在線(xiàn)仿真來(lái)排除的。在斷電情況下，除芯片外，插上所有的元器件，并把在線(xiàn)仿

68、真器的仿真插頭插入樣機(jī)上芯片的插座，然后與開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的仿真器相連，分別打開(kāi)樣機(jī)和仿真器電源后便可開(kāi)始連機(jī)在線(xiàn)仿真調(diào)試。先將引腳鎖定，再將各模塊的程序下載到仿真器中，顯示及鍵盤(pán)控制模塊的程序燒錄到芯片中，然后接通電源和地進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　為了驗(yàn)證電路的設(shè)計(jì)是否可行，需要根據(jù)自己的電路設(shè)計(jì)做仿真，如下圖5.1就是該過(guò)零比較器在multisim軟件上的仿真圖，而圖5.2是運(yùn)行電路

69、后的仿真波形，由圖5.2可以看出當(dāng)正弦波處于零電位以上的時(shí)候，經(jīng)過(guò)過(guò)零比較器仿真出高電平，</p><p>　　圖5.1 過(guò)零比較器仿真</p><p>　　圖5.2過(guò)零比較器的輸入波形和輸出波形比較</p><p>　　當(dāng)正弦波處于零電位以下的時(shí)候，過(guò)零比較器仿真出的就是低電平，需要特別說(shuō)明的是，高低電平轉(zhuǎn)換的瞬間恰好是正弦波由正電位轉(zhuǎn)換為負(fù)電位或者由負(fù)電位轉(zhuǎn)換

70、為正電位的時(shí)候，因此我們可以認(rèn)定電路的設(shè)計(jì)是完全正確的。</p><p>　　以下如圖所示是搭建實(shí)物電路后用數(shù)字示波器記錄的輸出波形 </p><p>　　圖5.3 數(shù)字示波器實(shí)際測(cè)量電路</p><p>　　測(cè)試結(jié)果：如表1所示</p><p>　　表格1 實(shí)際測(cè)量記錄</p><p><b>　　第6章

71、 結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)所做的數(shù)字頻率計(jì)具有比較好的測(cè)量精度，較寬的頻率范圍，具有一定的實(shí)用價(jià)值。為了了解數(shù)字頻率計(jì)的工作原理，并且進(jìn)一步復(fù)習(xí)了電路仿真技術(shù)，動(dòng)手能力得到鍛煉和提高。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，認(rèn)識(shí)到自己的思維還是不夠活躍。本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到一些阻礙，但通過(guò)不懈的努力，最終還是克服了這些困難，體味到設(shè)計(jì)電路、連接電路、調(diào)測(cè)電路過(guò)程中的樂(lè)苦

72、與甜,提高了自身獨(dú)立思考克服困難的能力。這一過(guò)程磨練了我的意志，永不放棄對(duì)于科學(xué)真理的追求!</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)畢業(yè)生大學(xué)四年所學(xué)技能的檢測(cè)，這次設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書(shū)館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)對(duì)電路的調(diào)試再到最后電路的成型，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了以前學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)掌握的不牢。正所謂，書(shū)到用時(shí)方恨少。就是在這個(gè)反反復(fù)復(fù)過(guò)程中，不斷地修改修

73、正，設(shè)計(jì)能夠一點(diǎn)一點(diǎn)得完善，令人感到由衷的快樂(lè)，沒(méi)有付出，哪有回報(bào)!在實(shí)踐中得到鍛煉是年輕人最大的財(cái)富! 當(dāng)然，這是在所有元器件都是理想狀態(tài)下所得到的結(jié)論，在實(shí)際生活中是難以做到如此理想狀態(tài)的，而且時(shí)間上也比較倉(cāng)促，很多細(xì)節(jié)沒(méi)有考慮周全經(jīng)驗(yàn)也不足。因此在我設(shè)計(jì)的過(guò)程中就不可避免的遇到了一些問(wèn)題。比如說(shuō)在信號(hào)轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計(jì)上，最初的設(shè)計(jì)中在MULTISIM上做的仿真是完全沒(méi)有問(wèn)題的，但是真正在連接硬件的時(shí)候就出現(xiàn)了問(wèn)題，根本無(wú)法將正弦波整

74、形得到方波信號(hào)，只能重新設(shè)計(jì)過(guò)零比較器。</p><p>　　再者，通過(guò)分頻測(cè)量信號(hào)的頻率，在信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻的時(shí)候，沒(méi)有對(duì)信號(hào)做進(jìn)一步的處理，這對(duì)結(jié)果的精確度一定是有影響的。因此本設(shè)計(jì)的以上部分需要進(jìn)一步完善，對(duì)于程序的設(shè)計(jì)如何能夠更加完善優(yōu)化，將是后續(xù)階段需要考慮的問(wèn)題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]

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83、lt;b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)光往再，四年的大學(xué)生活已經(jīng)接近了尾聲?；仡檸啄甑膶W(xué)習(xí)生活，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師XX老師。XX老師開(kāi)闊的學(xué)術(shù)視野，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的科研經(jīng)驗(yàn)都使我受益匪淺，不僅使我的科研能力有了極大的提高，而且學(xué)到很多做人處事的道理，為我未來(lái)的發(fā)展指明了方向。在我遇到問(wèn)題時(shí)，XX老師耐心的解答，在我最無(wú)助的時(shí)候給予了極大的幫助，逐步的掃清了課題中的障礙，

84、堅(jiān)定了我的信心?？傊?，XX老師的指導(dǎo)和幫助，將使我受益終生。在此，我謹(jǐn)向她表示深深的謝意!</p><p>　　四年的學(xué)習(xí)生活中，我老鄉(xiāng)師長(zhǎng)和同學(xué)室友都給與了我很大的幫助，我尤其要感謝XX等同學(xué)對(duì)我真誠(chéng)的指導(dǎo)幫助，在我的工作中他們給予了我莫大的支持，提供了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，使我的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)得以順利的展開(kāi)。感謝所有真誠(chéng)幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友們!雖然不是所有人都提到了，但是對(duì)于你們默默地幫助我會(huì)銘記于心的！</p&