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1、目录1频率计的概要和发展动态12 单片机简介12.1单片机的简介和发展12.2 AT89C51的原理22.2.1重要特性32.2.2管脚阐明32.2.3振荡器特性42.2.4芯片擦除43 仿真软件protuse的简介54系统模块设计65硬件部分65.1整形电路65.2控制电路75.3显示电路85.3.1 LCD1602引脚85.3.2 LCD1602的指令简介85.4总体电路图96仿真成果116.1仿真成果116.2成果分析117 结论118参照文献12附录121 keil C51软件简介122 程序流程图133系统源程序141频率计的概要和发展动态在电子技术中，频率作为基本的参数之一，它与许
2、多电参量的测量方案、测量成果密切有关，因此，频率的测量十分的重要。在许多状况下，要对信号的频率进行精确测量，就要用到数字频率计。数字频率计作为一种基本测量仪器，它被用来测量信号（方波、正弦波、锯齿波等）频率，并且用十进制显示测量成果。它具有测量精度高、测量省时、使用以便等特点。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，单片机被广泛应用到大规模集成电路中，使得设计具有很高的性价比和可靠性。因此，以单片机为核心的简易数字频率计设计，改善了老式的频率计的局限性，充足体现了新一代数字频率计的优越性。2 单片机简介2.1单片机的简介和发展单片机微型计算机是微型计算机的一种重要分支，也是颇具生命力的机种。单片
3、机微型计算机简称单片机，特别合用于控制领域，故又称为微控制器。 一般，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包具有计算机的基本功能部件：中央解决器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和合适的软件及外部设备相结合，便可成为一种单片机控制系统。 单片机通过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的构造兼容性方向发展。其发展趋势不外乎如下几种方面：1、多功能 单片机中尽量地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。例如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定期器-看家狗）、高速I/O
4、口及计数器的捕获/比较逻辑等。 有的单片机针对某一种应用领域，集成了有关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。例如，有的芯片以51内核为核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等，LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。2、高效率和高性能 为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，体现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运营效率也有了很大的提高；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。
5、由于系统资源和系统复杂限度的增长，开始使用高档语言（如C语言）来开发单片机的程序。使用高档语言可以减少开发 难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改善和扩大功能。3、低电压和低功耗 单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工艺的大量采用，诸多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或0.9V），功耗已经减少到uA级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。4、低价格 单片机应用面广，使用数量大，带来的直接好处就是成本的减少。目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同步，十分注意减少其产品的价格。在国内，单片机已普遍的应用电子
6、系统的中，其中，以C语言为编程基本，结合单片机典型模块的设计已经开发出了许多应用系统，如单片机的串口通信、定期/计数器、看门狗、中断、矩阵键盘输入、ADC、DAC、红外遥控接受、电动机控制、LED显示屏等。由于单片机的功能强、体积小、功耗低、价格便宜、工作可靠、使用以便等长处，使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。目前国际国内对此类设计的开发与研究具有实用性，借助软件程序控制实现，使得频率计的硬件构造简朴，具有良好的性价比和可靠性。同步，该设计又在不断地进一步与发展，以适应更高进度的规定。目前虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以MCS-51为核心的单片机占主流，兼容其构造和指令系统的有P
7、HILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的WinBond系列单片机。以8031为核心的单片机占据了半壁江山，在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。2.2 AT89C51的原理AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CM0S8解决器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高精度非易失存储器制造技术制造，与工业原则的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位C
8、PU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.2.1重要特性与MCS-51兼容；4K字节可编程闪烁存储器；寿命：1000写擦循环；数据保存时间：；全静态工作：1HZ-24HZ；三级程序存储器锁定：128*8位；内部RAM；32可编程IO线；两个16位定期器计数器。5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路2.2.2管脚阐明VCC：电源电压5vGND：接地点P0口：p0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，
9、对端口写“I”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组接口线分式转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活上拉电阻。在Flash编程时，P0口接指令字节，而在程序效验时，规定外接上拉电阻。P1口：P1是一种带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“I”，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，由于内部存在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，由于内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流。P2口：P2口为一种内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受、
10、输出4个TTL门电流，当P2口被写成“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存储时，P2口输出地址高8位。在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，P3 可接受输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 入
11、，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同步为闪烁编程和编程校验接受某些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电 平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存容许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输
12、入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输 出的脉冲或用于定期目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳 过一种 ALE 脉冲。如想严禁 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只 有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。此外，该引脚被略微拉高。如果微 解决器在外部执行状态 ALE 严禁，置位无效。：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机 器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号 将不浮现。： 当/EA 保持低电
13、平时， 则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH） ， 不管与否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于 施加 12V 编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2.3振荡器特性XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配备为 片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一种二分频触发器，
14、因此对外部时钟信 号的脉宽无任何规定，但必须保证脉冲的高下电平规定的宽度。2.2.4芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过对的的控制信号组合， 并保持 ALE 管脚处在低电平 10ms 来完毕。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在 任何非空存储字节被反复编程此前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种 软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定期器，计数器， 串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁 止所用其她芯片功能，直到下一种硬件复位为止。 AT8
15、9C51单片机的引脚图，如图1所示。图1 单片机引脚图3 仿真软件protuse的简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最佳的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上出名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其解决器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，即将增长Cortex和DSP系列解决器，并持续增长其她系列解决器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。4系统模块设计本设计用单片机STC80C51制作简易数字频率计,先将未知频率的波形通过整型电路，整形成矩形波，作为单片机的外部中断，单片机将每秒钟终端的次数（即待测波形的频率）进行计数，计数值作为信号频率用显示屏1602显示,可显示出测
