数字频率计 .doc
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1、2014 2015学年 第 一 学期单片机C51技术运用课 程 设 计 报 告题 目: 数字频率器计 专 业: 电子信息工程 班 级: 12电子信息工程(2)班 姓 名: 刘磊 陆兴凯 孟凯 彭志峰 尚宏晔 沈左彪 指导教师: 周珍艮 电气工程学院 2014 年 11月29日任务书课题名称数字频率计指导教师(职称)王银花(讲师) 执行时间20142015学年第1学期 第13周学生姓名学号承担任务刘磊1209121089软件设计陆兴凯1209121090程序编程和调试孟凯1209121091电路图设计彭志峰1209121092电路图设计尚宏晔1209121093硬件制作沈左彪1209121094
2、硬件制作设计目的设计一个数字频率计 设计要求利用STC89C52单片机上编程,利用定时计数器,来实现对输入的TTL信号进行频率测量,测频结果通过4位数码管显示出来。要求能够对0100KHZ的信号频率进行准确计数,计数误差不超过1HZ。 目录第一章 频率计数器的设计任务和要求31.1 频率计数器的设计任务31.2 设计要求及发挥部分3第二章 方案的总体设计32.1 方案的设计32.2 方案的整体框图42.3 方案的说明4第三章 硬件设计43.1 单片机的最小系统43.1.1 上电复位电路43.1.2 晶振电路53.2 LED数码管显示电路53.3 整体电路6第四章 软件设计74.1 程序流程图7
3、4.2 初始化子函数74.3 延时子函数74.4 中断子函数8第五章 系统的调试和说明85.1 C程序的说明85.2 C程序编译的结果85.3 实物图9第六章 设计总结与心得体会106.1设计总结106.2 设计心得11参考文献11附录12数字频率计摘 要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。它的基本功能是测量正弦信号,方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。本课程设计主要设计一个简易的频率计,来实现信号在0-9999HZ范围内周期变化的方波频率的测定。该文主要介绍了基于STC89C52 单片机频率计的
4、设计方案和实现方法,该系统主要由硬件和软件两部分组成,其中重点给出了具体硬件电路图和软件流程图以及具体工作原理。硬件部分通过洞洞板的布线设计帮助,可以确保焊接时尽量少的飞线和出错。软件通过keil vision编译及调试,其中在P1.7口编入了一个5500HZ的方波,用以仿真调试该频率计的软硬件功能是否能够实现输出频率的功能。另外,本设计多增加了一个按键功能,通过一个按键来控制定时计数器的开始和关闭。该频率计还带有3*3的矩阵键盘,可以作为扩展应用区,通过编程实现。本设计中用的是LED共阴数码管,输出频率时采用的事动态显示的方法。关键词:频率计;单片机;动态显示第一章 频率计数器的设计任务和要
5、求1.1 频率计数器的设计任务本课程设计任务主要是基于单片机系统,通过软件、硬件的调试,完成一个具有计数功能的频率计数器。1.2 设计要求及发挥部分1.1.1设计要求主要有:l 设计的方案合理、正确;l 完成系统硬件的设计及正确焊接;l 完成系统软件的设计与调试;1.1.2发挥部分:本课程设计的发挥部分较小,只再增加了一个按键来控制定时器,计数器的开始。 第二章 方案的总体设计2.1 方案的设计本课程设计的基于ATMEL公司STC89C52单片机的频率计数器,是利用该52单片机内部的定时计数器来完成待测信号频率的测量。STC89C52单片机内部具有2个16位的定定时计数器T0与T1,可以通过编
6、程来实现所需要的功能。定时/计数器T0与T1的核心都是16位的加1计数器,TH0与TL0构成 在构成定时器/计数器T0加1计数器的高8位和低8位;TH1与TL1构成在构成定/计数器T1加1计数器的高8位和低8位。加1计数器的初值可以通过程序设定,这样就可以获得不同的计数器初值或定时时间。加1计数器用作定时器时,每个机器周期加1,这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。定时/计数器用作计数器时,在相应的外部方波从1到0的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的控制下可以测量待测信号的频率。定时/计数器的工作由响应的运行控制位TR控制,当TR置1时,定时/计数器开始计数,当TR置零时停止计数。 在本设
7、计方案中,我在程序中设定T0工作在计数状态,T1工作在计时状态下。T0计数器对输入信号进行计数,由于信号的频率就是每秒钟信号的脉冲个数,于是我让T1工作在定时状态下,定时时间为1秒。每定1秒钟到,就停止T0的计数,然后从T0的计数单元中读取计数的数值,即完成了信号的频率测量。最后通过四位数码显示出频率值。由于要尽可能的使用最少的元件,在满足设计要求的前提下,我将P1.7口与P3.4口(即T0)用导线连接,在设定程序时,利用T1定时的同时在P1.7口输出一个设定好的方波,以便直观的检测频率计数器的软件、硬件是否达到设计的基本功能。2.2 方案的整体框图 STC89C52单片机按键电路LED数码管
8、显示电路上电复位电路晶振电路电源电路图2-1 系统总体框图2.3 方案的说明本课程设计采用内部给定的方波来实现频率计数的功能,缺陷在于只能测得一个方波的频率,但是这个方波的输入意在便于检测设计的软、硬件的功能是否实现,若功能可以实现,则可用于测量外部输入的0100kHZ之间的任意频率值。第三章 硬件设计3.1 单片机的最小系统3.1.1 上电复位电路复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时,都需要先复位。其作用是使CPU 和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。而复位是一个很重要的操作方式,但单片机本身是不能自动经行复位的,必须配合相应的外部复位电路才能实现
9、。本设计的复位电路采用上电复位加按键手动复位,其电路如下图所示:图3-1 复位电路3.1.2 晶振电路单片机工作是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的,这个脉冲是单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序就是 CPU 在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件的同步工作,单内部电路应在唯一的时钟信号下严格按时序进行工作。其电路原理图如下:图3-2 晶振电路3.2 LED数码管显示电路显示器是微机重要的输出设备。显示器有显示监控结果、提供用户操作界面等功能。在本次设计中采用了 LED 显示器,即数码管。数码管的每一个数码段是一只发光二极管。当发光二极管导通时,相应的一个点或者一个笔画
10、发光,控制发光二极管发光组合,可以显示出所需字符。我采用了共阴极结构。在定义其显示字形的码段时,通过 I/O 口送出七段码 其段码表如下:表3-1 共阴数码管段选码显示字形0123456789共阴段选码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH数码管的电路图如下: 图3-3数码管接线电路3.3 整体电路 图3-4 整体原理图第四章 软件设计本课程设计包含了主函数、初始化子函数、中断子函数、按键扫描子函数和延时子函数等多个函数。开始4.1 程序流程图初始化中断程序频率输出图4-1主流程图4.2 初始化子函数初始化子函数主要是:1.对T0、T1定时/计数器进行初始化;2.对单片机
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