摘要：在科研和配备的检测工作中常常需求发生一些频率固定或可变的信号，本规划由单片机、编码器、按键、显现器发生所需频率的信号，一起也能够丈量输入信号频率。实践运用标明，本数字信号源电路简略、操作运用简洁、功用安稳牢靠，能够很好满意科研和试验的要求。
要害词：智能仪器规划;数字信号源;频率计;单片机
在科研、试验和配备检测等许多工作中，常常需求频率可变或固定的TTL电平信号，也需求丈量输入的TTL电平信号频率。现在，商场上有各式各样的数字信号源和频率计，但这些产品一般都是体积比较大、功用很巨大、价格也比较贵重，往往不合适一些需求小体积信号源和频率计的运用场合需求。文中依据单片机技术规划了数字信号源和频率计，该著作能够很好地发生固定或可变频率的信号，并能丈量输入信号频率，能够满意院校的日常教育运用和配备或设备修理检测需求。
1 功用需求与硬件整体方案规划
1.1 功用需求
依照一般的试验设备或配备修理检测需求，承认数字信号源和频率计的首要功用和技术指标为：
1)单脉冲信号源：4路单脉冲信号，按下一个按键发生一个正脉冲;
2)固定输出接连脉冲信号源：1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz方波;
3)频率可调接连脉冲信号源：10 Hz～10 kHz可调。频率可设并同步显现;
4)频率丈量：10 Hz～10 kHz，分辨率2 Hz，更新速度：2次/秒。
1.2 硬件整体方案规划
数字信号源和频率计的规划准则首要是缩小著作体积、下降著作硬件本钱、进步著作的牢靠性和运用快捷性等。整体方案规划首要涉及到显现器选型、频率设定电路选型、CPU选型、电路整体结构等方面。针对以上功用需求，承认本著作的硬件电路整体框图如图1所示。
图1中，单片机为本著作的操控中心，首要完结人机接口操控、频率设定、信号输出和输入信号频率丈量等功用，选用AT89C52型单片机。为了消除一般按键开关发生脉冲时的颤动，单脉冲输出信号由按键S1～S4操控，经单片机处理后分别输出4路脉冲信号。
编码器和数位操控按钮是用于设定频率可调脉冲的频率的。编码器正回转操控数字在0～9之间的加与减，数位操控按钮(向左和向右，共2个)用以承认操控的数位。
信号源/频率计挑选由一位信号操控，高电平(操控开关悬空)为信号源，低电平(操控开关接地)为频率计。频率可调输出与测频输入共用一个单片机接口(P3.5)。挑选操控信号和输出/输入信号在基板上由一个双路开关操控。
显现器选用1602液晶显现模块，用以显现设定的频率或丈量的频率。
选用蓄电池对整个电路进行供电，能够进步设备运用的快捷性。
2 数字信号源硬件电路规划
数字信号源和频率计的硬件电路规划首要包含频率设定电路、显现电路和单片机电路规划等。
2.1 频率设定电路规划
频率的设定一般能够选用键盘、电位器、拨码盘和编码器等。其间键盘输入办法最灵敏，但需求较多的单片机接口资源支撑，而且产品体积会比较大，不符合本著作小型化规划要求。选用电位器进行输入时，需求A/D转化，本钱高、电路杂乱且难以准确设定，也不太合适。选用拨码盘设定频率，长处是显现与输入一体化，但需求的单片机I/O资源也比较多，会影响单片机的选型。本规划选用编码器输入频率值。
编码器可依据内部结构的不同分为高分辨率和低分辨率的，高分辨率编码器的内部一般选用光电型的，而低分辨率的编码器则既有光电型的，也有机械触摸式的。关于光电型的，需求由外部为它供给供电电源;关于机械触摸型的，则不需求供电电源。不论何种办法，它们都至少会有A、B两个输出信号。当编码器转轴旋转时，这两个输出信号波形如图2所示。
将信号A输入到单片机的INT0引脚，信号B输入到单片机的INT1引脚。然后用INT0的下降沿中止办法，在INT0中止服务程序中，依据信号B(即 INT1脚)的状况，来承认脉冲数的加或减。然后将脉冲数与频率的某一位值相对应，频率值的数位方位，能够用别的两个按钮来挑选。
2.2 显现电路规划
显现电路规划的要害问题是显现器材的挑选。关于类似于本规划这样的小型电子产品，可供挑选的器材有LED数码显现器和LCD显现器，其间LED适用于室内，比较夺目;LCD比较精密，显现信息多。本著作选用LCD1602型字符显现器。它能够显现2行各16个字符的各种ASCH码字符，因而只需规划合理，就能够即将显现的内容提示、成果信息等悉数显现出来，比一般的数码管更直观、更有用。1602字符型LCD显现器接口信号阐明如表1所示。
2.3 单片机电路及I/O资源分配
归纳考虑上述各种电路及其I/O资源需求，挑选AT89C52单片机作为本著作的CPU，然后得到本著作主控板电路原理如图3所示。
控板选用AT89C52型单片机作为CPU芯片。主控板的外形规划成与1602型LCD显现器相同巨细，而且其固定孔和连接器方位也与LCD直接对应，这样便于将其与LCD直接固定为一体，然后既能够缩小测试仪的体积，也便于设备保护。
主控板规划的中心问题是CPU的I/O端口的分配问题，信号源所需的I/O资源如表2所示。
从表2可见，测试仪所需的信号数量为31个，因而一个单片机即可满意需求。
3 数字信号源软件规划
3.1 软件体系整体方案规划
信号源选用点阵液晶显现器来显现输出信号频率和频率丈量成果，设置需求发生的信号频率过程中，要显现相关辅佐信息和丈量成果，这就需求相对杂乱的软件合作。本作
品的软件体系整体框图如图4所示。
图4中初始化程序为一切变量给定初值，并对显现屏进行清屏、设置显现形式、光标方位等操作;定频信号发生程序是经过简略的运算，然后输出六路固定频率的信号;变频信号发生程序是依据编码器输出的信号频率，经过一系列的核算后，给相应寄存器赋值，然后发生用户所需频率的信号;单脉冲信号发生程序首要意图是消除按键的颤动信号，使每按一次按键就发生一个单脉冲信号;频率丈量程序用于外部输入信号频率的丈量;频率设定程序是使用单片机的外部中止丈量输入信号，然后承认需求输出的频率;显现程序担任协助用户设定所需求的输出频率和对输入信号频率进行显现。
3.2 软件体系主程序流程规划
因为体系能够输出多种形式的信号，一起还兼有频率计的功用，所以每个模块履行的子程序中要求给予输入参数提示。体系主程序流程如图5所示，在初始化阶段，对体系中相关参数进行界说赋初值，初始化后进入功用设置，依据功用键值，调用对应的功用模块子程序。依据提示输入所需求设置的参数，承认后按履行键履行。
4 定论
依据上述软硬件规划办法制作了数字信号源和频率计样机，并对样机进行了参数丈量。实测成果标明，本数字信号源能够快捷地发生频率固定或可变的接连脉冲信号和单脉冲信号，且能够完成对输入信号频率的丈量。整机结构简略、功用安稳、便于带着，因而既能够运用于院校的日常教育试验中，也能够用于配备的日常检修中，具有较高的性价比。
