数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序) 第7页
频率计的电源电路如图3-11所示。在这个电源电路里，LM7805是核心芯片，该集成稳压芯片为三端器件：1脚为输入端，2脚为接地端，3脚为输出端，使用十分方便。普通的MCS-51单片机的工作电压是直流5V，而此频率计的电源输入端输入的是9V的电压，那么如何将9V的电压变成5V的电压呢？首先将输入的9V电压经过由四个二极管组成的全波整流器，使之变成9V的直流电，然后通过LM7805将9V的直流电稳压变成5V的直流电，提供给单片机。
关于LM7805（LM表示是美国国家半导体公司产品），它是一个线性稳压模块，其输入电压一般是8V～15V，最大输出电流是1.5A，它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。它的作用通常是将8~15V（数据手册上标的是7V~20V）的电压稳定到5V输出。注意，这个输入电压不可以过高，也不可以过低，过高要加散热片，过低则不能使输出电压达到5V。在这个频率计电源电路里， 输入电压是9V，LM7805将输入的9V直流电稳压转变成5V的直流电后，从芯片的3脚输出，就可以驱动整个电路了。
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件总述
前面的章节已经提到，本课题设计的频率计的核心器件就是单片机，这主要考虑到单片机它本身不仅价格便宜，而且有一个很大的优势——软件控制。自从单片机引入到电子仪表的生产设计当中，它给人们带来了很多方便，过去很多用硬件实现的功能，现在可以用几段代码来实现原有的功能，这不仅降低了生产厂家生产仪器的成本，而且降低了制作仪器时硬件上的难度。相对较少的硬件生产出来的电子仪器也会比以往的电子仪器轻巧许多。对于用户来说，这样的仪器携带起来也更为方便，当出现故障时也便于修理，因为硬件没有那么复杂。而这些都是应用单片机的软件控制功能带来的好处。
系统软件的设计主要是保证软件和硬件电路相结合，控制硬件正常的工作。对于频率计来说，就是控制频率计的硬件系统使其最终能较为准确的测出待测信号的频率。本课题频率计的系统软件的设计采用了模块化的结构方式，将各个功能分成独立模块,由系统的监控程序统一管理执行。本系统软件的设计主要分两部分：一部分是执行软件，主要完成各种实质性的功能，如测量、计算、显示、定时中断服务等；另一部分是监控软件，主要来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度的角色。该频率计中主要元器件是单片机AT89C51 ，由它完成对待测信号频率的计数和结果传输等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。被测信号首先要经过放大、整形，如果是高频信号还要由分频器进行分频，然后送入单片机的P0 端口和P2端口并开始计数，分频器的分频系数由单片机来控制；计数、分频达到规定的精度后结束计数，然后调用显示子程序，显示结果。该频率计的总体程序流程图如图4-1所示。程序见附录3。
图4-1 程序总体流程图
4.2 显示器初始化
其程序流程图如图4-2所示。在测量频率之前，首先要清屏，之后将单片机的读写端同时设置为低电平，因为单片机的读写端控制着液晶显示器的4脚和5脚，当液晶显示器的4脚和5脚同时为低电平时，液晶显示器可以写入指令或显示地址。其后就要判断频率计显示器是否处于“忙”状态。如果显示器处于“忙”状态，则要循环等待；如果显示器处于“闲”状态，则可以对显示器进行操作。另外，在每次单片机的P1口写入控制字后，都要判断显示器是否处于“忙”状态。在判断液晶显示器的状态后，要将其使能端设置为高电平，为后面的程序做铺垫。因为只有当该使能端由高电平跳变到低电平时，液晶模块才可以执行命令。
显示子程序如下：
Q0003:SETB P3.3 ；打开定时器开关
SETB P3.5 ；启动定时器
MOV P1,#01H ；清屏，PI口接1602的DB7-DB0，P1写入控制字
ACALL Q01DC ；等代LCD不忙
MOV P1,#0CH ；显示器开、光标开、闪烁开，即为P1写入控制字
ACALL Q01DC
MOV R0,#EFH
Q01DC: CLR P3.7 ；写入控制命令的子程序
CLR P3.6 ；P3.7和P3.6同时为低电平时，显示器可以显示地址或写入指令
CLR P3.5 ；P3.5从高电平跳变到低电平时，显示器可以执行命令（P3.5脚和显示器的6 脚相连）
ACALL Q01F4
SETB P3.5 ；将显示器的6设置为高电平
RET
Q01F4: MOV P1,#FFH ；判断液晶显示器是否忙的子程序
CLR P3.7
SETB P3.6
CLR P3.5
NOP
SETB P3.5
JB P1.7,Q01F4 ；如果P1.7为高电平表示忙就循环等待
RET
图4-2 显示初始化流程图
4.3 计数子程序
输入信号经过整形输入到74HC393中，采用矩形波下降沿开始计数，上升沿停止计数的方来计数，刚好对应于正弦波一个完整周期，再输入到AT89C51单片机的P0、P2口。其程序流程图如图4-3所示。该频率计利用定时器T0来完成计数功能，其参数选定原则是：（1）初值：TL0=00H，TH0=00H，50Hz左右的信号，大约相当于104个机器周期，用16位计数器即可满足，不会产生溢出。（2）TMOD的选择：定时器T0采用方式1，由于后面要用到T1作为定时器，也采用方式1，故TMOD选取为11H。（3）TCON的选择：这里不需要考虑中断，故只选择控制TR0就可以了，开始计数时，TR0置“1”，停止计数时清“0”。
图4-3 计数子程序流程图
4.4 数制转换子程序
在计算机中，任何数据都以二进制形式出现，并在计算机中处理的。但是通过外部设备与计算机交换数据采用的是其他形式的数据。例如LED显示用的是七段字型码，标准编码键采用的是ASCII码。单片机常常采用简易键盘，其键盘码与具体接口有关。因此单片机的实际应用中，将会遇到许多数制之间的转换。本课题的核心器件就是单片机AT89C51，毫不例外的也会遇到数制之间的转换。由于频率计的显示部分是用的1602LCD液晶显示器，它不可以直接显示二进制数据，所以单片机要把P0、P2口读入的二进制数据转换为可以被显示器识别并显示的十进制数据。其流程图如图4-4所示。
数制转换子程序如下：
MOV R0,#20H
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