单片机频率计的毕业论文.doc

摘 要 随着电子信息产业的不断发展 信号频率的测量在科技研究和实际应用中的 作用日益重要 科技的日新月异的高速发展 传统的频率计通常是用很多的逻辑 电路和时序电路来实现的 这种电路一般运行较慢 而且测量频率的范围较小 现在的客户对电子频率的测量也提出了新的要求 对于低档产品要求使用操作方 便 量 够 宽 可靠性高 价格低 而对于中高档产品 则要求有高分辨率 高精度 高稳定度 高测量速率 除通常通用计数器所具有的功能外 还要有数 据处理功能 统计分析功能 时域分析功能等等 或者包含电压测量等其他功能 这些要求有的已经实现或者部分实现 但要真正完美的实现这些目标 对于生产 厂家来说 还有许多工作要做 而不是表面看来似乎发展到头了 考虑到上述问题 本论文设计一个基于 STC89C52 单片机设计的频率计 首 先 我们把待测信号经过放大整形 然后把信号送入单片机的定时计数器里进行 计数 获的频率值 最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示 本文从频 率计的原理出发 介绍了基于单片机的频率计的设计方案 选择了实现系统的各 种电路元器件 关键词 单片机 频率 测量 精度 ABSTRACT With the development of the electronic information industry the signal frequency measurement in science and technology research and practical application is increasingly important Rapid development of science and technology of the high speed development the traditional frequency is usually a lot of program logic circuit and the sequential circuits to implementation this circuit generally run slower and measurement of the frequency of the small areas Now the customers on the electronic frequency measurement has also put forward new requirements low product requirements to use convenient operation quantity enough wide high reliability and low price And for high grade goods it require a high resolution high precision high stability high measurement rate In addition to general counter usually have the functions but also a data processing functions statistical analysis function the time domain analysis function and so on or contain voltage measurement and other functions These requirements have been implemented or partially realized some but to really perfect achieve these goals for manufacturers for there is still a lot more work to do and not surface appear to development limited In view of the above problems this paper designed a STC89C52 based on SCM design project of frequency First of all we have to be measured signal after plastic surgery to enlarge then the signal to the timing of the single chip microcomputer counter to count for frequency value and finally put the measurement of frequency numerical into the show circuit displayed This paper from the frequency of the principle of project this paper introduces the project based on single chip microcomputer frequency the design of the system of the choice of circuit components and the hardware circuit simulation Keywords Microcomputer Frequency Measurement Accuracy 目 录 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1 频率计的概述 1 1 2 频率计的发展与应用 1 1 3 频率计的设计内容 1 第二章第二章 系统总体方案设计系统总体方案设计 3 2 1 测频原理 3 2 2 总体思路 4 2 3 具体模块 4 第三章第三章 硬件电路具体设计硬件电路具体设计 7 3 1 STC89C52 7 3 1 1 STC89C52 的介绍 7 3 1 2 复位电路及时钟电路 8 3 1 3 引脚功能 9 3 1 4 单片机引脚分配 12 3 2 电源模块 12 3 2 1 直流稳压电源的基本原理 12 3 2 2 电源电路设计 14 3 3 放大整形模块 15 3 4 频率产生模块 16 3 4 1 555 芯片引脚图及引脚描述 16 3 4 2 引脚功能 16 3 4 3 电路分析 18 3 5 显示模块 18 3 5 1 液晶显示器简介 19 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 21 4 1 软件模块设计 21 4 2 中断服务子程序 22 4 3 显示子程序 23 4 4 量程档自动转换子程序 24 4 5 应用软件简介 25 4 5 1 Keil 的简介 25 4 5 2 Keil 的使用 27 第五章第五章 频率计的系统调试频率计的系统调试 29 5 1 硬件调试 29 5 1 1 电源模块调试 29 5 1 2 整形模块调试 30 5 1 3 频率产生模块调试 31 5 2 软件调试 32 5 2 1 Aultium Designer 软件调试 32 5 2 2 功能调试 32 5 3 系统调试 33 5 3 1 系统软件调试 33 5 3 2 系统硬件调试 33 5 4 误差分析 33 总总 结结 35 致致 谢谢 37 参考文献参考文献 39 附附 录录 41 第一章绪 论 1 1 频率计的概述 数字频率计是计算机 通讯设备 音频视频等科研生产领域不可缺少的测量 仪器 它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器 它的基本功能 是侧量正弦信号 方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量 在进行模拟 数字电路的设计 安装 调试过程中 由于其使用十进制数显示 测量迅速 精 确度高 显示直观 经常要用到频率计 传统的频率计采用测频法测量频率 通 常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成 产品不但体积大 运行速度慢 而且测量低频信号不准确 本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计 测 量准确度高 响应速度快 体积小等优点 1 2 频率计的发展与应用 在我国 单片机已不是一个陌生的名词 它的出现是近代计算机技术的里程 碑事件 单片机作为最为典型的嵌入式系统 它的成功应用推动了嵌入式系统的 发展 单片机己成为电子系统的中最普遍的应用 单片机作为微型计算机的一个 重要分支 其应用范围很广 发展也很快 它已成为在现代电子技术 计算机应 用 网络 通信 自动控制与计量测试 数据采集与信号处理等技术中日益普及 的一项新兴技术 应用范围十分广泛 其中以 STC89S52 为内核的单片机系列目 前在世界上生产量最大 派生产品最多 基本可以满足大多数用户的需要 1 3 频率计的设计内容 利用电源 单片机 分频电路及数码管或 LCD1602 显示等模块 设计一个简 易的频率计能够粗略测量出被测信号的频率 参数要求如下 1 测量范围 1Hz 99Hz 2 用 LCD1602 显示测量值 3 根据输入信号自动切换量程 4 可以测量方波 三角波及正弦波等多种波形 第二章系统总体方案设计 2 1 测频原理 测频的原理总结成一句话 就是 在单位时间内对被测信号进行计数 被 测信号 通过输入通道的放大器放大后 进入整形器加以整形变为矩形波 并送 入主门的输入端 由晶体振荡器产生的基频 按十进制分频得出的分频脉冲 经 过基选通门去触发主控电路 再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控 制指令 用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波 至十进制计数电路进 行直接计数和显示 若在一定的时间间隔 T 内累计周期性的重复变化次数 N 则 频率的表达式为式 1 T N fx 图 2 1 说明了测量的原理及误差产生的原因 图 2 1 测频示意图 在图 1 中 假设时基信号为 1 KHz 则用此法测得的待测信号为 1KHz 5 5KHz 但从图中可以看出 待测信号应该在 5 5KHz 左右 误差约有 0 5 5 5 9 1 这个误差是比较大的 实际上 测量的脉冲个数的误差会在士 1 之间 假设所测得的脉冲个数为 N 则所测频率的误差最大为 1 N 1 100 显然 减小误差的方法 就是增大 N 本频率计要求测频误差在 1 以下 则 N 应大于 1000 通过计算 对 1KHz 以下的信号用测频法 反应的时间长于或等于 10S 由此可以得出一个初步结论 测频法适合测高频信号 频率计数器严格地按照公式进行测频 由于数字测量的离散性 被测 T N fx 频率在计数器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的土 1 量化误差 在不 计其他误差影响的悄况下 测量精度将为 N fA 1 应当指出 测量频率时所产生的误差是由 N 和 T 俩个参数所决定的 一方面 是单位时间内计数脉冲个数越多时 精度越高 另一方 T 越稳定时 精度越高 为了增加单位时间内计数脉冲的个数 一方面可在输入端将被测信号倍频 另一 方面 可增加 T 来满足 为了增加 T 的稳定度 只需提高晶体振荡器的稳定度和 分频电路的可靠性就能达到 上述表明 在频率测量时 被测信号频率越高 测量精度越高 2 2 总体思路 频率计是我们经常会用到的实验仪器之一 频率的测量实际上就是在单位时 间内对信号进行计数 计数值就是信号频率 本文介绍了一种基于单片机 STC89C52 制作的频率计的设计方法 所制作的频率计测量比较高的频率采用外部 十分频 测量较低频率值时采用单片机直接计数 不进行外部分频 该频率计实 现 1Hz 99Hz 的频率测量 而且可以实现量程自动切换功能 2 3 具体模块 根据上述系统分析 频率计系统设计共包括五大模块 单片机控制模块 电 源模块 放大整形模块 分频模块及显示模块 各模块作用如下 1 单片机控制模块 以 STC89C52 单片机为控制核心 来完成待测信号的计 数 译码 和显示以及对分频比的控制 利用其内部的定时 计数器完成待测信 周期 频率的测量 单片机 STC89C52 内部具有 2 个 16 位定时 计数器 定时 计 数器的工作可以由编程来实现定时 计数和产生计数溢出时中断要求的功能 因 为 AT89C51 所需外围元件少 扩展性强 测试准确度高 2 电源模块 为整个系统提供合适又稳定的电源 主要为单片机 信号调 理电路以及分频电路提供电源 电压要求稳定 噪声小及性价高的电源 3 放入整形模块 放大电路是对待测信号的放大 降低对待测信号幅度的 要求 整形电路是对一些不是方波的待测信号转化成方波信号 便于测量 4 频率产生模块 在整个频率计设计中 频率产生模块产生的频率值送入 单片机 然后再被送入显示模块 通过显示模块显示的频率值与产生模块产生的 频率值比较 检测单片机的 C 程序功能的正确性 5 显示模块 显示电路采用 LCD1602 动态显示 其内容为 16 2 即可以显 示两行 每行 16 个字符液晶模块 显示字符和数字 综合以上频率计系统设计有单片机控制模块 电源模块 放大整形模块 频 率产生模块及显示模块等组成 频率计的总体设计框图如图 2 1 所示 图 2 1 第三章硬件电路具体设计 3 1 STC89C52 3 1 1STC89C52 的介绍 8 位单片机是 MSC 51 系列产品升级版 有世界著名半导体公司 ATMEL 在购买 MSC 51 设计结构后 利用自身优势技术 掉电不丢数据 闪存生产技术对旧技术 改进和扩展 同时使用新的半导体生产工艺 最终得到成型产品 此同时 世界 上其他的著名公司也通过基本的 51 内核 结合公司自身技术进行改进生产 推 广一批如 51 F02 等高性能单片机 STC89S52 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编 程 Flash 存储器 使用 ATMEL 公司高密度非易失性存储器技术制造 与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程 亦 适于常规编程器 在芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 在系统可编程 Flash 使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活 超有效的解决方案 STC89C52 具有以下标准功能 8k 字节 Flash 256 字节 RAM 32 位 I O 口线 看门狗定时 器 2 个数据指针 三个 16 位定时器 计数器 一个 6 向量 2 级终断结构 全双 工串行口 片内晶振及时钟电路 另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作 支 持 2 种软件可选择节电模式 空闲模式下 RAM 内容被保存 振荡器被冻结 单 片机一切工作停止 知道下一个中断或硬件复位为止 STC89C52 引脚如下图 1 所示 图 1 STC89C52 引脚图 3 1 2 复位电路及时钟电路 复位电路和时钟电路时维持单片机最小系统运行的基本模块 如图 2 所示 图 2 单片机复位电路 高电平复位延迟两个机器周期达到复位效果 主要用于系统在运行过程中出 现程序跑飞的情况 在程序开发过程中 经常需要手动复位 所以本次设计选用 手动复位 高频率的时钟有利于程序更快的运行 也有可以实现更高的信号采样率 从 而实现更多的功能 但是告诉对系统要求较高 而且功耗大 运行环境苛刻 考 虑到单片机本身用在控制 并非高速信号采样处理 所以选取合适的频率即可 合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处 本次设计选取 12 000M 无源 晶振接入 XTAL1 和 XTAL2 引脚 并联 2 个 30pF 陶瓷电容帮助起振 STC89C52 单 片机最小系统如图 6 所示 图 3 单片机最小系统 3 1 3引脚功能 VCC 电源电压 GND 接地 P0 口 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 作为输出口 每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据 存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复用 在这种模式下 P0 具有内部上 拉电阻 在 flash 编程时 P0 口用来接收指令字节 在程序校验时 输出指令节 程序校验时 需要外部上拉电阻 P1 口 P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P1 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以 作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将 输出电流 此外 P1 0 和 P1 2 分别作定时器 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 T2 和定时器 计数器 2 的触发输入 P1 1 T2EX P1 口功能具体如表 l 所示 在 flash 编程和校验时 P1 口接收低 8 位地址字节 P2 口 P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能 驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出电流 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 例如 执行 MOVX DPTR 时 P2 口送出高八位地址 在这种应用中 P2 口使用很强的 内部上拉发送 1 在使用 8 位地址 如 MOVX RI 访问外部数据存储器时 P2 口 输出 P2 锁存器的内容 在 flash 编程和校验时 P2 口也接收高 8 位地址字节和 一些控制信号 P3 口 P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能 驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于电阻的原因 将 输出电流 P3 口亦作为 AT89C51 特殊功能 第二功能 使用 P3 口功能如表 2 所示 在 flash 编程和校验时 P3 口也接收一些控制信号 RST 复位位输入 当晶振工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将 是单片机复位 看门狗计时完成后 RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平 特殊寄 存器 AUXR 地址 8EH 上的 DISRTO 位可以使此功能无效 DISRTO 默认状态下 复位高电平有效 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节 一般情况下 ALE 仍以时钟振荡频率的 1 6 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一个 ALE 脉冲 对 FLASH 存储器编程期间 该 引脚还用于输入编程脉冲 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8EH 单元的 D0 位置位 可禁止 ALE 操作 该位置位后 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 此外 该引脚会被微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置 ALE 禁止位无效 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当 STC89C52 由外部程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次 PSEN 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 PSEN 信号 EA VPP 外部访问允许 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器 地址为 0000H FFFFH EA 端必须保持低电平 接地 需注意的是 如果加密位 LB1 被编程 复位时内部会锁存 EA 端状态 如 EA 端为高电平 接 Vcc 端 CPU 则执行内部程 序存储器的指令 FLASH 存储器编程时 该引脚加上 12V 的编程允许电源 Vpp 当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp XTAL1 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端 XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 3 1 4单片机引脚分配 根据系统设计及各模块的分析得出 单片机的引脚分配如表 3 所示 3 2 电源模块 3 2 1直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源一般由电源变压器 T 整流 滤波及稳压电路所组成 基本框图如 图 7 所示 1 电源变压器 T 的作用是将 220V 的交流电压变换成整流刘波电路所需要 的交流电压 Ui 变压器副边与原边的功率比为 P2 P1 n 式中 n 是变压器的功率 2 整流电路 整流电路将交流电压 Ui 变换成脉动的直流电压 再经滤波 电路滤除较大的波纹成分 输出波纹较小的直流电压 U1 常用的整流滤波电路有 全波整流滤波 桥式整流滤波等 3 滤波电路 各滤波电路 C 满足 RL C 3 5 T 2 式中 T 为输入交流信 号周明 RL 为整流滤波电路的等效负载电阻 4 稳压电路 常用的稳压电路有两种形式 一是稳压管稳压电路 二是串 联型稳压电路 二者的工作原理有所不同 稳压管稳压电路其工作原理是利用稳 压管两端的电压稍有变化 会引起其电流有较人变化这一特点 通过调节与稳压 管串联的限流电阻的压降来达到稳定输出电压的目的 它一般适用于负载电流变 化较小的场合 串联型稳压电路是利用电压串联负反馈的原理来调节输出电压的 集成稳压电源事实上是串联稳压电源的集成化 3 2 2电源电路设计 根据上述介绍设计 电源电路包括变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路等模 块组成 使用 LCD 进行电源工作状态指示 LM78XX 系列三端稳压 IC 来组成稳压 电源所需的外围元件极少 电路内部还有过流 过热及调整管的保护电路 使用 起来可靠 方便 而且价格便宜 因此使用 LM7805 稳压芯片进行 5V 的电源电 路设计 具体的 5V 电源电路如下图 10 所示 3 3 放大整形模块 放大整形系统包括衰减器 跟随器 放大器 施密特触发器 它将正弦输入 信号 Vx 整形成同频率方波 Vo 幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大 器 以避免波形失真 由运算放大器构成的射极跟随器起阻抗变换作用 使输入 阻抗提高 同相输入的运算放大器的放大倍数为 R1 R2 R1 改变 R1 的大小 可以改变放大倍数 系统的整形电路由施密特触发器组成 整形后的方波送到闸 门以便计算 由于输入的信号可以是正弦波 三角波 而后面的闸门或计数电路要求被测 信号为矩形波 所以需要设计一个整形电路在测量的时候 首先通过整形电路将 正弦波或者三角波转化成矩形波 在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况 所以在通过整形之前通过放大衰减处理 在输入信号电压幅度较大时 通过输入 衰减电路将电压幅度降低 当输入信号电压幅度较小时 前级输入衰减为零时若 不能驱动后面的整形电路 则调节输入放大的增益时被测信号得以放大 根据上述分析 放大电路放大整形电路采用高频晶体管 3DG100 与 74LS00 等 组成 其中 3DG100 为 NPN 型高频小功率三极管 组成放大器将输入频率为 fx 的 周期信号如正弦波 三角波及方波等波形进行放大 与非门 74LS00 构成施密特 触发器 它对放大器的输出波形信号进行整形 使之成为矩形脉冲 具体放大整 形模块如图 11 所示 图 11 放大整形模块 3 4 频率产生模块 本频率计中频率产生模块采用 NE555 作为方波发生器 主要用于检测单片机的 C 程序是否能正确测出对应的频率 其主要应用的电路是 555 集成电路的改变 555 集成电路有双极型和 CMOS 型两种 CMOS 型的优点是功耗低 电源电压低 输入阻抗高 但输出功率较小 输出驱动电流只有几毫安 双极型的优点输出功 率大 驱动电流达 200 毫安 其他指标不如 COMS 型 555 的应用电路很多 只要 改变 555 集成电路的外部附加电路 就可以构成几百种应用电路 大体可分为 555 单稳 555 双稳及 555 无稳 即振荡器 三类 本次设计的频率计采用的是 555 无稳 振荡器 电路 3 4 1555 芯片引脚图及引脚描述 555 的 8 脚是集成电路工作电压输入端 电压为 5V 18V 以 UCC 表示 从 分压器上看出 上比较器 6 脚 A1 的 5 脚接在 R1 和 R2 之间 所以 5 脚的电压固 定在 2UCC 3 上 下比较器 A2 接在 R2 和 R3 之间 A2 的同相输入端电位被固定在 UCC 3 上 3 4 2引脚功能 NE555 管脚功能介绍 1 脚为地 2 脚为触发输入端 3 脚为触发输出端 输出的电平状态受触发器控制 而触发器受上比较器 6 脚和下比较器 2 脚的控制 当触发器接受上比较器 A1 从 R 脚输入的高电平时 触发器被置于复位状态 3 脚输出低电平 2 脚和 6 脚是互补的 2 脚只对低电平 起作用 高电平对它不起作用即电压小于 1UCC 3 此时 3 脚输出高电平 6 脚 为 值端 只对高电平起作用 低电平对它不起作用 即输入电压大于 2UCC 3 称高触发端 3 脚输出低电平 但有一个先决条件 即 2 脚电位必须大于 1UCC 3 时才有效 3 脚在高电位接近电源电压 UCC 输出电流最大可达 200mA 4 脚是复位端 当 4 脚电位小于 0 4 时 不管 2 6 脚状态如何 输出端 3 脚 都输出低电平 5 脚是控制端 7 脚称放电端 与 3 脚输出同步 输出电平一致 但 7 脚并不输出电流 所 以 3 脚称为实高 或低 7 脚称为虚高 555 芯片管脚介绍 555 集成电路是 8 脚封装 双列直插型 如下图 A 所示 按输入输出的排列 可看成如图 B 所示 其中 6 脚称 值端 TH 是上比较器的输入 2 脚称触发端 TR 是下比较器的输入 3 脚是输出端 Vo 它有 0 和 1 两种状态 由输入 端所加的电平决定 4 脚是复位端 MR 加上低电平时可是输出为低电平 5 脚 控制电压端 Vc 可用它改变上下触发电平值 7 脚是放电端 DIS 它是内部 放电管的输出 有悬空和接地两种状态 也是由输入端的状态决定 8 脚是电源 端 1 是接地端 3 4 3电路分析 本频率计中的方波发生器电路为 555 振荡器电路 无稳电路 由 555 定时 器构成的多谐振荡器如图 a 所示 其工作波形见右图 b 接通电源后电源 VDD 通过 R1 和 R2 对电容 C 充电 当 UcNew project 菜单 出现一个对话框 要求给将要建立的工 程起一个名字 你可以在编缉框中输入一个名字 点击 保存 按钮 出现第二 个对话框 按要求选择目标器件 建立新文件并增加到组 分别设置 target1 中的 Target output debug 各项 使程序汇编后产生 HEX 文 件 2 汇编 调试系统程序 Keil 单片机模拟调试软件内集成了一个文本编辑器 用该文本编辑器可以编 辑源程序 在集成开发环境中选择菜单 File New 单击对应的工具按钮 或者快捷键 Ctrl 十 N 将打开一个新的文本编辑窗口 完成汇编语言源文件的输 入并且完成源程序向当前工程的添加 然后在集成开发环境中选择菜单 File Save As 可以完成文件的第一 次存储 注意 汇编语言源文件的扩展名应该是 ASM 它应该与工程文件存储 在同一文件夹之内 在完成文件的第一次存储以后 当对汇编语言源文件又进行 了修改 再次存储文件则应该选择菜单 File Save 单击对应的工具按钮或 者快捷健 Ctrl S 实现文件的保存 接着的工作需要把汇编语言源文件加入工程之中 选择工程管理器窗口的子 目 Source Group 1 再单击鼠标右键打开快捷菜单 在快捷菜单中选择 Add File to Group Source Group1 加入文件对话框被打开 在这个对话框的 查找范围 I 下拉列表框中选择存储汇编语言源文件的文件夹 在 文件类 型 T 下拉列表框选择 Asm Source file a src 这时存储的汇编 语言源文件显示出来 双击要加入的交件名或者选择要加入的文件名再单击 Add 按钮即可完成把汇编语言源文件加入工程 文件加入以后 加入文件对 话框并不消失 更多的文件也可以利用它加入工程 如果不需要加入其它文件 单击 Close 按钮可以关闭加入文件对话框 这是工程管理窗口的文件选项卡 中子目录 Source Group 1 下出现一个汇编语言源文件 需要注意 当把汇编 语言源文件加入工程但还没有关闭加入文件对话框 这时有可能被误认为文件没 有成功的加入工程而再次进入加入操作 系统将显示所需的文件已经加入的提示 在这种情况下 单击提示框中的 确定 按钮 再单击 Close 按钮可以关闭 加入文件对话框 3 编译源程序 出现错误时 返回上一级对错误更改后重新编译 直到 没有错误为止 4 5 2Keil 的使用 第五章频率计的系统调试 频率计的系统调试包括系统软 硬件联合调试 硬件调试包括电源模块 整 形模块 分频模块等模块 软件调试就是通过修改程序 使频率计功能完善 提 高频率计的测量精度 使用软件仿真 调试仿真结果 同时使用数字万用表和示 波器测试输出电压值和输出波形 调试出正确的软硬件电路 5 1 硬件调试 5 1 1电源模块调试 电源电路包括变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路等模块在组成 使用 LCD 进行电源工作状态指示 搭建好硬件电路 检查线路连接正确 通电 LCD 显示 并用数字万用表测得电压为 5 01V 证明电路基本正常工作 同时 使用数字示波器测量输出电压波形 看有无较大的波纹 经测量观察 基本上不存在波纹 没有太大的干扰 电压电路工作正常 示波器测的输出波形 如图 24 所示 5 1 2整形模块调试 整形电路采用基于 LM324 运算放大器 其内部包括有两个独立的 高增益 内部频率补偿的运算放大器 适合于电源电压范围很宽的单电源使用 也适用于 双电源工作模式 再推荐的工作条件下 电源电流与电源电压无关 它的使用范 围包括传感放大器 直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器 的场合 搭建整形电路模块 测试电路基本正确 使用数字示波器测得输入输出波形 如图 27 所示 5 1 3频率产生模块调试 为了达到 1Hz 99Hz 的频率范围 使用外部分频 搭建分频电路 测试电路 基本正确 选择函数发生器输入 99Hz 以下不同频率的的方波信号 同时使用数 字示波器测的输出波形 使用示波器的步骤 1 选择 Y 轴耦合方式 根据被测信号频率的高低 将 Y 轴输入耦合方式选择 AC 地 DC 开关置于 AC 2 选择 Y 轴灵敏度 根据被测信号的大约峰 峰值 将 Y 轴灵敏度选择 V div 开关 或 Y 轴衰减 开关 置于适当档位 可调节 Y 轴灵敏度微调 或 Y 轴增益 旋钮 使屏幕上显 现所需要高度的波形 3 选择触发 或同步 信号来源与极性 通常将触发 或同步 信号极性开关置于 或 档 4 选择扫描速度 根据被测信号频率的大约值 将 X 轴扫描速度 t div 或扫描范围 开关置 于适当档位 实际使用中如不需读测时间值 则可适当调节扫描速度 t div 微调 或扫描微调 旋钮 使屏幕上显示测试所需周期数的波形 如果需要观察的是 信号的边沿部分 则扫描速度 t div 开关置于最快扫速 5 输入被测信号 被测信号由探头衰减后 通过 Y 轴输入端输入示波器 6 触发 或同步 扫描 缓缓调节触发电平 或同步 旋钮 屏幕上显现稳定的波形 根据观察需要 适当调节电平旋钮 以显示相应起始位置的波形 经观察分频电路可以把 99Hz 以下不同频率的方波波形进行十分频 示波器 测得输入输出波形如图 28 所示 图 28 输出波形 5 2 软件调试 5 2 1Aultium Designer 软件调试 根据系统设计要求 进行 Keil 和 Aultium designer 系统仿真 不断调试程 序 直到符合功能要求 5 2 2功能调试 经过反复测试 基本功能都可以实现 可以测出波形频率值 并可以自动切 换量程单位 符合要求 5 3 系统调试 5 3 1系统软件调试 经软件的调试修改再调试 如此反复 排除各种故障最终基本完成了设计所 要求的任务 由单片机内部定时器 计数器构成基本测量电路 外加整形和频率 产生电路 由系统软件设计可以测出 1Hz 99Hz 的量程范围 5 3 2系统硬件调试 软件系统测试只能测试方波信号 外加硬件整形电路 可以测试正弦波 三 角波等各种波形的频率值 把各模块组合在一起 做成完整的频率计 经过不断 的软硬件联合调试 修改程序和硬件 最终符合设计功能要求 为了衡量这次设计的频率计的工作情况和测量精度 我们对系统进行了调试 用这次没计的频率计对信号进行了测量 使用函数发生器输出各种波形 由实物 频率计测得频率 记录数据 5 4 误差分析 从记录的数据可以看出 系统软件仿真误差很小 在 1Hz 99Hz 范围内测量 出来的频率基本上就是输入信号的频率 在超出这个范围后 才出现很小的误差 但是在硬件调试中 可能是由于标准元器件本身误差 如随着时间的延长 其值 相比刚出厂时产生误差 造成测量结果没有软件仿真精确 同时手工焊接单片机 最小系统 分频整形电路等也会带来一定的干扰 造成信号的失真 从而导致测 量精度下降 测量范围有所缩小 但是可以看出 误差在允许范围内 所设计的 电路基本符合要求 总 结 毕业设计己经结束 通过这次设计 我受益匪浅 毕业设计是一次综合性的 实践 它将各种知识结合到一起综合运用到实践上来扩展 弥补 串 联所学的 知识 通过本次毕业设计我得到了很多收获 首先 了解了单片机的基本知识和 在控制领域的作用和地位 其次掌握了 C 语言的编写程序 学会了使用 Aultium Designer 和 Keil 的仿真来实现 同时掌握了如何收集 查阅 应用文献资料 如何根据实际需要有选择的阅读书籍和正确确定系统所要使用的元器件的类型 再次 在精神方面锻炼了思想 磨练了意志 面对存在的困难首先分析问题根据 目的要求确定可实现的部分 定出那不准的方面找同学和老师讨论研究 再完善 再修改 再发现问题 再解决培养了自己的耐心 恒心及遇事不乱的精神 总之 我明白了理论和实践之间存在的距离只有靠不断的思考 不断的动手才能将所学 的知识真正运用到实践上来 在毕业设计中我的很多方面的能力都得到了提高 尤其在单片机软件编程方面让我感触颇深 我个人认为软件设计是个即灵活又细 腻的工作 它要求耐心和细心去不断完善 同时还需要有良好的逻辑思维能力 通过这次毕业设计 我分析问题和解决问题的能力有所提高 也巩固了所学的知 识 加深了对理论知识的理解 更重要的是锻炼自已的独立性 为我今后的工作 和学习打下坚实的基础 致 谢 在论文完成之际 我的心情万分激动 从论文的选题 资料的收集到论文的 撰写编排整个过程中 我得到了许多的热情帮助 我首先要感谢老师 本课题在选题及研究过程中得到老师的悉心指导 王老 师多次询问研究进程 并为我指点迷津 帮助我开拓研究思路 精心点拨 热忱 鼓励 王老师花费大量的时间心血在我的论文上 才有我今人的定稿 还有在我 大学四年里悉心教导我的老师们 是你们教会我很多有用的知识 特别是教会了 我解决问题思考问题的方式和习惯 我在做论文的时候才能有自己的思想和规划 论文工作才有了目标和方向 在此我代表大家向所有老师表示诚挚的谢意 最后 感谢各位评审老师在百忙中抽出时间对论文进行审稿 参加答辩 并对参 加答辩会的老师和同学表示谢意 参考文献 1 江晓安 董秀峰 杨颂华 数字电子技术 第三版 西安电子科技大学出 版社 2 谭浩强 C 程序设计 第三版 清华大学出版社 3 邹大挺 频率计的设计 J 电子产品世界 出版社 2006 第 193 期 4 7 4 王永生 电子测量学 M 西北工业大学出版社 2003 5 李华 单片机实用接口技术 M 航空航天大学出版社 2006 6 张鹏 王雪梅 单片机原理与应用实例教程 M 海军出版社 2007 7 赫建国等 单片机在电子电路设计中应用 M 清华大学出版社 2005 8 康华光 电子技术基础 模拟部分 M 高等教育出版社 1998 9 谢自美 电子线路设计与实验 M 华中科技大学出版社 2006 10 康华光 电子技术基础 数字部分 M 高等教育出版社 1998 11 徐波 Keil 的使用技巧 J 电子产品世界 出版社 2006 第 224 期 12 吴清平 单片机原理与应用实例教程 M 海军出版社 2008 附 录 附录 1 频率计显示子程序 include LCD1602 8 h include Common h include string h void LCD1602 Check Busy 检测 1602 是否正忙 unsigned char temp RS 0 命令 RW 1 读取 DAT PORT 0 xff 作输入前先赋值为全 1 do E 1 使能 delay 1 延时一段时间 1602 输出数据 temp DAT PORT 将数据端口上的值赋给 temp E 0 关闭使能 while tempi flag 10 U32ToStr unsigned long f flag flag temp strcpy str f len temp LCD1602 Put Str x y str f 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀 薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿 袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇