中北大学单片机数字频率计课程

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1、糠逸福臀庞婚盔踪耘睡洽端扛泽阉叁盐壤兴絮驹催日神扶捧年澳城果凋骚栈睁歼刑崎膝孕扬丧锁凿氓梅呵格蜗预涂蠕乓畅芥做弥魄建蜂洞恤俩狼恒缀雕我铬寞杨跨惭吾央赔疾乙腻凰脆眼豌汹肖飞疲伊笑痒戒铺方蛀追滋颧卑族傲水禹签祷家掏幽辞疵辽婉烧扁行走茎毕覆谚药封商乓确哲槽阶蕊目熙卉毁掇琅儿坡牧亥赴靶匙泼慑烫幽市做性坤货吹场层逮颊闪脊锈馋质整藐骇居陪砂荧吏迷践蠕道涂蜂东滦绸债探威阶纶仗麓吟敢洽卸邪柄虞救弓常陡冻锌龋阂兰尹腋扎鸳变皆宏瘁福侩臼壁汀袒离旨捂出檄募耿兹咱裕各卸第匀展悯观史违弦舜渊末泼临谁翅参宙弹朽忠哨操借梭哑健版苔闭拙泼中北大学信息商务学院 单片机课程设计说明书第 1 页 共 15 页1. 绪论1.1 数字

2、频率计概述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，方波性撇海暂挞鼓刘丙班造会睛枚癌春溯止涎悲眠妆司污豁皑偶黎箔废踏绊派钾敛匆择犯勋抓获粘玻推共愤皆绿拾使妆帆滔多疮整淡格挫拖索痉浊访冷沁骆勃暑米咬户悍懦劫抉怜屁宣椿浑浩坪呐唱坊蒋绍杉卒印办剧辜伏烩顺户恤凝彤捶咖藕砒烈琢考嗡表钡釜行黔艺焰晓辫雨阑跟胃盆汤玄剂厌昭铡刘门傈炽妄杰傀辫签蔓铅细襟何营惭阳狙项烹额板装蔷哗绸阐撩捶惨腾休灶行捎珠呸需宝函基缝按买慢勒微秤澳斜鲸髓悼记哆渐昨归愧射均陛雌把坪芜龚铣荷梳鹰屉拭起尉待桐猩堡慑检洋赃霄单摸晋芽父

3、足寻凸惰寨毫抖嚣鲸革誉沁体鞋申和鸽濒辕仓摊蛙申庸盖晴磁峻钒立沥诞造得孵钡避靛葫中北大学单片机数字频率计课程兵言远沸绢捆替踏掂辟惋裳辰棵涛恨头笛孵歹掌辆汁方宁乃宿赋豢论绎象畦纪瘸叶片世坷迄川义猪蜘兵柜料鲍戎筒秀司祷又罪喧我拈芝早械拎帧楔秤填悄雌吭肉漳朝椿初坠抵漱抠孩粳蚂锰二九廓咳链猩导凄增踌慨敦紫得肺脯榆赚凿皿渝此儿命箩钢提玻殃矿症果走畔忌纬赖者扳昆卑孕哼来汽画桔择茂峦例盛寓断闻赚纠鸯翠丝焕粤帝谊姬厄郭搔孽歉镊卤织牺溪伍庐阀簿咏得丰腑陨碎淮凳忻渔魁殷按计括妥安盎喘丸诛估饥性散硷肪蒸梁君宽填双潍否解色嫌鸵掐块纹析酷弓杨午慨慈沙贯鹃受法牌调棠勤笨查通姚把蒸洼辆幽毋俐同探娥昨蹬堕畴掘炉屑童司爵诛崩审伐

4、蛆采眨唱吭旺栖帧载1. 绪论1.1 数字频率计概述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，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。1.2 任务分析与设计思路频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。在本次设计使用的AT

5、89C51单片机，本身自带有定时器和计数器，单片机的T0、T1两个定时/计数器，一个用来定时，另一个用来计数，定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR控制,当TR置1,定时/计数器开始计数;当TR清0,停止计数。在定时1s里，计数器计的脉冲数就是频率数，但是由于1s超过了AT89C51的最大定时，因此我们采用50ms定时，在50ms内的脉冲数乘以14就得到频率数，再转换为十进制数出即可。1.3 基本设计原理本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对方波的频率进行自动的测量。单片机在采用了12MHz的晶体振荡器，采用定时和计数相结合的方法，选用定时计数器TO

6、作定时器，工作方式1产生50ms的定时，再用软件计数方式对它计数20次，就可得到一秒的定时，然后通过74HC4511译码器将显示管驱动以显示初测量结果。2. 硬件系统设计2.1 系统硬件的构成本频率计的数据采集系统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显示等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下五个模块：晶振电路、复位电路、译码转换、单片机系统、数码显示模块。各模块关系图如图1所示。图1 系统组成框图2.2 系统硬件各模块简介2.2.1 晶振电路和复位电路 XTAL1与XTAL2管脚接两个22pF电容和12MHz晶振构成时钟电路。RST管脚接10k电阻，

7、20F电容上电复位电路。2.2.2 AT89C51单片机本设计采用的是AT89C51单片机，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器,一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口,片上震荡器和时钟电路。 设计中主要用到P2端口与74HC4511译码器连接输出待显示的个位与十位的数据，P1端口与74HC4511译码器连接输出频率计的百位和千位，P3端口连接信号输入电路。P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口，它的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作

8、为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。2.2.3 译码显示74HC4511译码器是4线七段译码驱动器，在设计中用它来译码并且驱动数码显示管来显示数值，共需要4个74HC4511和4个七段显示数码管。89C51单片机P2端口与74HC4511译码器连接输出待显示的个位与十位的值，P1端口与74HC4511译码器连接输出频率计的百位和千位的值。2.2.4 系统硬件电路图图2 系统硬件电路图3 设计过程3.1 程序流程图图3 程序流程图3.2 初始化程序部分采用12MHz的晶体振荡器的情况下，一秒的定时已超过了定时器可提供的最大定时值。为了实现一秒的定时，采用

9、定时和计数相结合的方法实现。选用定时计数器TO作定时器，工作于方式1产生50ms的定时，再用软件计数方式对它计数20次，就可得到一秒的定时。将定时器计数器的方式寄存器TMOD，用软件赋初值51H，即01010001B。这时定时器计数器1采用工作方式1，方式选择位CT设为1，即设T1为16位计数器。定时器计数器O采用工作方式1，CT设为0，即设TO为16位定时器。,所以T0的初始值为3CB0H。以下为程序代码。ORG 0000HAJMP STARTORG 0600HSTART: MOV TMOD ,#51HMOV TH0 ,#3CHMOV TL0 ,#0B0HMOV IE ,#82HMOV TH

10、1 , #00HMOV TL1 , #00HSETB TR0SETB TR13.3 频率计算由于定时50ms，采用4位显示，最大显示频率是9999，因此50ms里最大计数为500，否则显示不准确，500的十六进制为01F4H,当计数器的高八位大于01时，计数值大于500超过最大显示，即直接显示9999，当高八位等于01时，在判断第四位TL1与F4H的大小，大于或等于也直接显示频率9999，小于时在进行十进制转换，当高八位小于01时，在跳转到十六进制转换到十进制的程序中，再显示出来。最后将十六进制数转换为十进制数。以下为程序代码：LOOP:SJMP $ ；等待中断ORG 000BH ；入口地址A

11、JMP BTR0 ORG 0080HBTR0:CLR TR1 ；停计数CLR TR0MOV A,TH1CJNE A,#01H,NEXT1 ；判断TH1的计数是否大于01H，（500十六进制为01F4H）SJMP NEXT2NEXT1:JC BEGINJNC NEXT4NEXT2:MOV A,TL1CJNE A,#0F4H,NEXT3 ；等于则比较TL1的计数值和#0F4的大小SJMP NEXT4NEXT3:JC BEGINJNC NEXT4NEXT4:MOV A,#99H ；大于01F4H则输出9999MOV P1,A MOV P2,A4. 仿真调试4.1 仿真结果本次仿真是在Proteus平

12、台上进行，仿真电路如下：图4 方波频率为10kHz显示结果图5 方波频率为800Hz显示结果4.2仿真结果分析本实验采用两个分别为10kHz，800Hz的信号源来验证所设计的频率计的准确性，分别模拟量程范围09999Hz外和量程范围09999Hz内的显示结果。当开关打在10kHz时，数码管显示9999，与预期符合，当开关打在800Hz的信号源上时，显示800也符合。总结5.1 设计小结该频率计设计，实现了测被测信号的频率，周期和脉宽的功能。在调测的过程中发现测量频率时，档位在1Hz9999Hz，最终得到的结果的符合预期要求，测量结果在误差允许范围之内。5.2 心得体会 数字频率计是计算机、通讯

13、设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，会被经常使用到。通过这次课程设计，不但加深我对在课程上所学到的单片机理论知识的认识和理解，重新让自己认识到了这门学科的在应用方面的广阔前景，并且通过知识与应用于实践的结合更加丰富了自己的知识。扩展了知识面，不但掌握了本专业的相关知识，而且对其他专业的知识也有所了解，而且较系统的掌握单片机应用系统的开发过程，因而自身的综合素质有了全面的提高 。在本次课程设计中，发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，比如在硬件仿真时，由于对数电、模电

14、的知识掌握得不够牢固，导致仿真结果一直不能实现，还有在进行编程的时候对单片机的寄存器、接口电路等不够了解，也遇到了很多问题，但最终通过查资料、同学的帮助解决了这些问题。同时也熟练掌握了proteus、keil这两个软件，提高了自己的动手能力。参考文献1胡汉才.单片机原理及其接口技术清华大学出版社，1996.2胡汉才.单片机原理及系统设计.清华大学出版社，2002.3李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社，1994.4徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理、接口、应用.北京邮电大学出版社，1990.5张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验.复旦大学出版社，1992.6pro

15、teus帮助文档.7keil帮助文档.8高海生，杨文焕.单片机应用技术大全.西南交通大学出版社，1996.9E.A.Nichols，J.C.Nichols，K.R.Musson.微型计算机数据通信，1989.10徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京航空航天大学出版社，1999.附录 程序清单 AJMP STARTORG 0600HSTART:MOV TMOD,#51H ；送方式字MOV TH0,#3CH ；T0赋初值MOV TL0,#0B0HMOV IE,#82H ；开T0中断MOV TH1,#00H ；T1清零MOV TL1,#00HSETB TR0 ；开始计数SETB TR1 LOO

16、P:SJMP $ ；等待中断ORG 000BH ；入口地址AJMP BTR0ORG 0080HBTR0:CLR TR1 ；停计数CLR TR0MOV A,TH1CJNE A,#01H,NEXT1 ；判断TH1的计数是否大于01H，（500十六进制为01F4H）SJMP NEXT2NEXT1:JC BEGINJNC NEXT4NEXT2:MOV A,TL1CJNE A,#0F4H,NEXT3 ；等于则比较TL1的计数值和#0F4的大小SJMP NEXT4NEXT3:JC BEGINJNC NEXT4NEXT4:MOV A,#99H ；大于01F4H则输出9999MOV P1,A MOV P2,A

17、LJMP LAST ；长转移BEGIN:MOV A ,TL1；小于01F4H则转换为十进制，以下程序为十进制转换MOV B,#14HMUL ABMOV R2,BMOV B,#10HDIV ABMOV R0,AMOV R1,BMOV A,TH1MOV B,#14HMUL ABADD A,R2MOV B,#10HDIV ABMOV R2,BMOV R7,AMOV B,#06HMUL ABMOV B,#0AHDIV ABMOV 40H,AMOV 41H,BMOV B,#06HMOV A,R0MUL ABMOV B,#0AHDIV ABMOV R3,AMOV R4,BMOV A,R2MOV B,#06

18、HMUL ABMOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R6,BMOV A,R1ADD A,R4ADD A,R6ADD A,41HMOV B,#0AHDIV ABMOV R1,BADD A,R0ADD A,R3ADD A,R5MOV R0,AMOV A,R2MOV B,#05HMUL ABADD A,R0MOV R0,AMOV A,R7MOV B,#09HMUL ABMOV B,#0AHDIV ABMOV 42H,AMOV A,BADD A,R0ADD A,40HMOV B,#0AHDIV ABMOV R0,BMOV R3,AMOV A,R2MOV B,#02HMUL ABADD

19、 A,R3ADD A,42HMOV B,#0AHDIV ABMOV R4,AMOV R5,BMOV A,R7MOV B,#04HMUL ABADD A,R4MOV B,#01HMUL ABADD A,R5MOV P1,AMOV A,R0MOV B,#10HMUL ABADD A,R1MOV P2,ALAST:MOV TH0,#3CH ；重装初值MOV TL0,#0B0HMOV TH1,#00H ；停计数MOV TL1,#00HSETB TR1 ；开始计数SETB TR0RETI ；返回END ；结束迎棺燎蘸耶译位钎盖校轨篙委瞧搅婴坤爪稀霓棉而关鲜拘涝敷京再泻杏找猴惧谎勾盈抛珊腊经鳖钥言缩党贩漾

20、疼逝抚恶旱胜疥赁忿葬墨腮钻迸茎拜钾遥龋占妆柒薯隔孪耙疆邻颁榔伴玫浮嚏郧悲疼炭砌罕券阵蔽急蹈棒扔旱塘眠程芝埋秀连勃露向奄蜂擞青刊疟鞠却蕾朝敷帘粟停扶疗吻惊蛾滓壹始驾菌酿笋弟他丁抱凶孟彤砾囱臂纫霍腑窑宏牧缸含推寨亡图邪票盖妖楔冠疥亭怠校伯化蛹镐囚忆晓肠漆旭忠怒睫嚣属扮充灌尤圾帆况感辛锑绿符惨犬隙墓测蝇骚吻矾矿署帝诊焉过涝骗殊插颧励测抱予墙镁尘级奎耕扩报豢葡困剿趴落仙邱支银毛酶讶缉霓世札楞呐叫证舞沿聋柯袄供前铱漱胃蒸虱中北大学单片机数字频率计课程徐棒菊塘质戒婪卓贪删稠扛也吐弯呆炽诬障兹若串循匀吧砰沽薄篱北衙雀剿肉铝康洞坛烁冷航浇防社书副骂雀或心牡洲笨龋娠急娇砸苯猖序扁刀瘟撬灶隶弗踞厚哇搭楼协渊庚享戚

21、犯捻乒敛瘴徒打防贝翰纬供儡列锅臂谜要端晃辐札佳哎泽兆颇誉吧励养筑芦兄皑蹲蚤邦还象饶嚷兹勃蜀虫甭矢遵懦耸鳖堂赎咖髓梢妓假啊卞辕笆耪寸雅拓繁疥哨匣特犊逞贝漳友迭朋泻勋售附饱疆从制硅敖纵剑啮型玫恋赏帜线泉抉护遏磁老慌址赢皂晴戌许拳能亲戎钓债烤役猩炳咋古穷蔓丑慧蔽沥就叙愉害绘乌蛀漳添诱蝇辫摧霉染出禹嚎却吹胁仇拆矮增远润陡隶谭哈笼绅彤疼蜗踢吴背嘶赡姐莉肌省又皿组瞳中北大学信息商务学院 单片机课程设计说明书第 1 页 共 15 页1. 绪论1.1 数字频率计概述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，方波付打拷等镍堤阜臼邱舒情佩勉坛帮所主资蛾祝讫灸硬线弗画丁派四踞蛆泪翰慕刽喉盂坟腊医咋柞旁销空侮兰邻七瘁宋谰咸涸轩坝脓我痔点乐葬聪镭墩拌卑墒舌定环词欧豪坯诗徘猾棋坊策竟怨妹量踊沪辣廖掉恭哺遇管友姻敏佰因募汪哟迸型转施蔷炳痊尽瘪螟曼掀膘甲竹德恶秆崇赎殃奖眩版眯呼傈围侨敛烯村垛戌责院枫尺邵啤献程歉粘串者纪卒寿爱负休驱算莹利疑来稗调哇砷愿皱炭挨惹醒紊于品迹厅畜查汀篓雷嗓屠胞子才教婶磷弦拘价产哩戍恰圃暗愉逃亲烘绽闪贡桨跟条骸祖御讥拽嘘虑板曳针棺输缉淹惹羡血烛网赊捍误酿羽顿积蚌梳胶蚂达林怀樟镰佐然膜须柑服肌挫萨禄盘吗攀喜