目录1.引言: (2)1.1设计要求 (3)1.1.1基本要求 (3)1.1.2信号发生器方案设计 (3)2. 硬件电路的设计 (4)2.1频率计主控制器 (4)2.2键盘可以调节多种量模式 (5)2.3分频电路 (5)2.4波形产生电路，正弦波及方波 (6)3. 系统调试及性能分析 (6)3.1 硬件调试 (6)3.2 软件调试： (7)3.3 操作控制 (9)3.4 数据分析 (9)3.5 能达到的性能分析 (9)4. 总结 (10)4.1 改进之处 (10)4.1.1 硬件方面改进之处 (10)4.2总结体会 (10)5附件 (11)5.1程序 (11)自主函数发生器及简易数字频率计论文1.引言:世界正在向着数字化的方向飞速发展，而数字信号处理器在其中扮演着举足轻重的作用，本实验采用STC89C51，此芯片方便使用，易学易用，低成本，低功耗，强大的控制和信号处理能力比较突出，每个机器周期即达到1u秒，在一般实验上足够，且兼容多种语言C++,C语言及汇编等，是入门级学生的常用器材。
数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，他的基本功能是测量正弦信号、方波信号、脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，因此它的用途十分广泛；数字频率计是计算机、通讯设备、音频设备等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
数字频率计的设计原理实际上是测量单位时间内的周期数。
这种方法免去了实测以前的预测，同时节省了划分频段的时间，克服了原来高频段采用测评模式的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量方案、测量结果有十分密切的关系，因此，频率的测量的重要手段之一。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测量。
直接测量适合高频信号的频率测量，间接测评适用于低频信号的频率测量。
集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。
数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其他电子设备中。
一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。
数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛的深入到各个应用领域。
本作品主要利用大学所学的数字电子基础相关知识以及模拟电子技术做成。
所用器件主要：石英振荡器，中规模集成电路，即用作分频的10分频的74LS90,74LS00,74LS00；用作信号发生器的芯片ICL8038，及各型号的电位器，电容。
关键词：数字频率计，石英振荡器，集成电路，液晶显示1.1设计要求1.1.1基本要求（1）频率测量a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHzb．测量误差≤0.5%（2）周期测量a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHzb．测量误差≤0.5%（3）脉冲宽度测量a．测量范围信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μsb．测量误差≤1%（4）显示器十进制数字显示，对上述二种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
（5）自制一个测试信号发生器，可产生正弦波和方波，频率为10Hz～100KHz，方波占空比可在0～100%调节，幅度0～5VP-P可调。
1.1.2信号发生器方案设计实验中经常用到函数发生器来模拟一个数据，可以输出一个稳定精确的波形，本实验中，根据所学基本思路有两个。
第一个：可以通过555芯片产生一个方波，再通过一个滤波电路中把方波虑成正弦波，但是此方案有如下缺点;1.硬件电路复杂；2.暂态的时间常数不易调节；3.制作成本高；4.效果不好，高频阶段易失真；第二个：通过专用芯片ICL8038，直接产生正弦波及方波，还可产生三角波，非常方便，价格也适中，硬件电路简洁，效果明显，易于调频及占空比。
由于单片机采用的是12兆的晶振，且测量频率需要达到100K远远超过了单片机的反应时间，因此还需一个分频电路，可以轻松降低测量的需求。
2. 硬件电路的设计2.1频率计主控制器STC89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
如图1所示图12.2键盘可以调节多种量模式图22.3分频电路分频电路主要有计数器74LS90,与非门74LS00,D触发器74LS74，三个芯片组成。
74LS90为10分频，由于没有与门，因此通过74LS00内部两个与非门的组合，产生一个与门。
如图3图32.4波形产生电路，正弦波及方波在2管脚产生一个正弦波，在9管脚产生一个方波，通过第8管脚连接一个电位器，可以调节正弦波和方波的频率，4,5管脚部分的电位器可以调节方波的占空比，通过电位器的调节，可以更方便的选择合适的波形进行测量！图43. 系统调试及性能分析3.1 硬件调试系统的调试主要以程序调试为主。
硬件调试首先检查焊接是否正确，然后可用万用表测试或通电检测。
软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检测，然后分别进行主程序，计数子程序，频率范围选择子程序，计算频率子程序和显示数据刷新子程序等的编辑及调试。
本程序采用C语言编写，用keil编译器编程调试。
由于经验不足，在电路板的调试过程中，有以下改动：1 由于事先不知道老师那边有什么元器件，结果要用的某些器件根本没有，导致一开始的图纸不能使用，幸好更改图纸，最后做好了硬件。
2 由电解电容和电阻构成的上电复位电路，可能是电容值太小造成复位时间太短，导致上电后电路不能马上自动复位，然后更改电容大小，经测试，可以达到要求3 在电路调试的过程中发现三极管不工作，用万用表测其引脚，发现自己把C和E 的引脚弄错了，于是割线重连。
4 在波形调试中，经常碰到失真现象，虽然经过仿真可以使用，但是毕竟现实跟理想是有差距的，多次修改阻值及电容的值，才勉强获得需要的波形。
5 在连线中，经常有坏掉的杜邦线，由于模块化，需要做最后的组合，多次碰到杜邦线断掉的现象，用万用表检测后排除故障。
3.2 软件调试：本系统基于STC89C58单片机，通过液晶屏1602实时显示，是一个多测频方式可拓展按键功能操作系统。
软件代码均采用C语言编写，部分程序可裁剪嵌入使用。
系统总流程图，如图5：系统启动初始化按键检测计数式频率检测周期检测脉宽检测按键2按键1按键3实时显示频率实时显示周期实时显示脉宽图5计数式频率检测采用T0定时器定时一秒，同时T1计数器对外部输入信号下降沿计数检测输入方波获取该频率下n 个下降沿即为该输入信号频率。
周期检测类似上述方式采用T1计数器对外部输入信号下降沿计数检测输入方波获取该频率下100个下降沿所需时间t （T0定时器溢出自动复位），即输入信号周期T=t/100。
脉宽检测采取计数器T1对外部输入信号下降沿计数，同时T0开启外部中断可控计时形式（GATA=1），输入信号同时与中断INX0和T1连接，只有当输入信号为高电平是T0方可计时。
按键程序流程图，如图6： 按键检测程序调用P1.X 依次置高电平（X=0~3）按键处理按键编号=4*X+Y-4判断P1.4~P1.7是否有低电平(P1.Y)是返回程序调动X<3否X=3图63.3 操作控制在测量显示部分，通过16矩阵的按键，可以选择计算模式，本次采用自定义模式1，按下第一个按键，在液晶显示上，清楚显示周期及频率，并通过红绿LED灯显示正弦波或者方波。
在波形产生部分，通过已设置好的电位器分别调节频率，占空比，幅值，并通过电容的选择，产生不同倍值的频率（10倍）。
3.4 数据分析如表1函数发生器15.5 20.3 300.4 400.3 500.5 800.8 1000.3（HZ）测试频率15.5 20.4 300.2 400.0 500.1 900.2 1000.7函数发生器10.0 20.7 30.5 40.6 50.2 80.7 100.0 （KHZ）测试频率10.1 20.9 30.8 40.7 50.7 80.4 99.6表13.5 能达到的性能分析（1）频率测量a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHzb．测量误差≤0.5%（2）周期测量a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHzb．测量误差≤0.5%（3）脉冲宽度测量a．测量范围信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μsb．测量误差≤1%（4）显示器十进制数字显示，对上述二种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
（5）自制一个测试信号发生器，可产生正弦波和方波，频率为10Hz～100KHz，方波占空比可在0～100%调节，幅度0～5VP-P可调。
4. 总结4.1 改进之处在整个设计的过程中，碰到了很多问题。
另外在软件反复地调试过程中，对自己编程的技能有了很大的提高。
但由于时间和人力的限制，该设计方案比较简易，功能方面也还不够完善。
因此在现有的基础上，还可以进行以下方面的改进：4.1.1 硬件方面改进之处可用大液晶显示，多通道测量，对两个进行数据测量时可以有一定的比较性，在技术上还是一定的难度，应多学习，提高自己的能力！选择16位或者更高位的单片机，可以完完成更高频率测量及减少误差。
软件方面的改进之处在单片机检测信号上采用的是定时计数方式与定数计时方式测量信号频率、周期、脉宽。
定时计数方式简单稳定，但定数计时方式容易导致在输入信号停止输入时存在死循环（已经过改良加入时间参数控制一定时间能无信号输入跳出循环）。
虽然目前有些功能和性能还有待于进一步的完善和求精，但系统具有很好的可维护性和可扩展性。
随着时间的推移和软件设计工具、支撑环境的不断发展，系统性能也会随之进一步加强和完善，最终达到一个较理想的水平。
4.2总结体会在短暂的两个星期前，我们体验完大学以来第一次课程设计。
紧接着是我们的下一个任务——校选赛，我们小组3人各自分配好任务，在组长陈海平的分配下，杨帅负责电路图设计，潘李勇编写软件程序并协助组长完成电路板的硬件焊接。
设计过程中，我们更深层此接触到了以前在理论课程中所学到的专业知识，例如：单片机的定时计数器及中断的互相配合、各管脚引线电路的设计。
这次校选赛即将结束，虽然我们不一定获奖，但它留给我们的是那份感受——有时间带来的紧张、有进度不前带来的困惑更多的是实验室里的种种让我们更珍惜身边每个一起努力的同伴。
从查资料找合适的方案和电路开始，找元件焊接，调试程序，仿真，烧录程序每个环节都在磨练着我们。