单片机课程设计频率计设计.docx
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单片机课程设计频率计设计
单片机原理及应用
课程设计
题目:
频率计数器
系别:
物理与电气工程学院
班级:
电信(3)班
小组成员:
080212123(赵骞)
080212122(赵洋洋)
080212125(秦海华)
指导老师:
唐飞
2014年6月6号
目录
概述1
1.频率计数器概述1
2.设计主要内容及要求1
1)简要说明1
2)任务和要求1
3)训练目标1
3.基本设计原理1
4.方案选择1
中文摘要2
1方案设计2
1.1总体框图2
1.2总体概括3
2方案详细4
2.1AT89C52单片机4
2.2显示电路设计5
3附录5
3.1输出方波信号5
3.2程序代码6
3.3总图9
总结9
频率计数器的设计
1.概述
1.频率计数计概述
频率计数器计是计算机、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
2.设计主要内容及要求
基于单片机的计频器的设计。
1)简要说明
设计出一个以单片机为核心的计频器。
此计频器完成测试输入信号的频率的功能。
2)任务和要求
设计一个计频器,该计频器基本功能:
完成测试输入信号的频率;其中设置一个按键,这个按键用来启动频率测试。
使用51单片机的定时/计数器的功能,外部扩展多个LED数码管显示器,要求累计每秒钟计数单片机的外部脉冲的个数,用LED数码管显示出来。
由于LED位数有限,假设只有5位数,测量范围为10Hz~65535HZ(此测量范围为计数器的最大计数,可根据实际需要进行拓展)的方波,完成设计基本功能后思考使计频器更精细的改进方法。
3)训练目标
熟练使用Keil开发环境,具备使用C语言或编程编写单片机程序的初步能力,通过完成本课题的软硬件设计,使同学们了解单片机实例的整个开发流程。
3.基本设计原理
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。
它以测量频率的方法直接对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。
若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为f=N/T。
其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率f。
利用单片机的内部定时器作为定时时间周期,若其周期为1s,则输入的脉冲信号持续计数时间亦准确地等于1s,所计数的脉冲个数即为被测信号的频率。
4.方案选择
用单片机设计频率计通常采用两种办法,第一种方法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数;第二种方法是单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数,计数值再由单片机读取。
第一种方法的好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单,成本低廉,不需要外部计数器,直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。
这种方法的缺陷是受限于单片机计数的晶振频率,输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一,在本次设计使用的98C51单片机,由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期,前一个机器周期测出“1”,后一个周期测出“0”。
故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。
第二种方法的好处是输入的时钟信号频率可以不受单片机晶振频率的限制,可以对相对较高频率进行测量,但缺点是成本比第一种方法高,设计出来的系统结构和程序也比较复杂。
由于成本有限,本次设计中采用第一种方法,因此输入的时钟信号最高频率不得高于11.0592MHz/24=460.8KHz。
对外部脉冲的占空比无特殊要求。
根据频率检测的原理,很容易想到利用51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,两者均应该工作在中断方式,一个中断用于1s时间的中断处理,一个中断用于对频率脉冲的计数溢出处理,(对另一个计数单元加一),此方法可以弥补计数器最多只能计数65536的不足。
将计数中断弥补计数器最高计数65536的不足作为本设计的扩展,故本设计最终选择采用第一种方法并且只使用计数器的最多计数65536。
中文摘要
简易计频器具有计算出频率的的功能,根据课程设计任务书要求,此设计中要求可以用LED数码管显示出来。
使用51单片机的定时/计数器的功能可以完成题目要求。
关键字89C52单片机数码管定时/计数中断
1方案设计
1.1总体框图
图1.1
1.2总体概括
计频器是由89C52单片机完成计算,再通过单片机控制数码管显示,单片机的启动与停止则由键盘控制。
键盘是由一个按键一端接地,一端连接单片机,按键按下时将单片机的一个管脚电平拉低,单片机接到低电平后程序运行,开始一秒钟定时,并在一秒内计数所接到的脉冲数,一秒钟结束后,将所得到的数运算,最后显示在数码管上。
基本流程图如图所示:
2方案详细
2.1AT89C52单片机如图:
2.1.1P0口:
用作通口I/O和地址/数据总线;
2.1.2P1口:
通用的准双向I/O口,内部有上拉电阻
2.1.3P2口:
通用I/O,属于准双向口
2.1.4P3口:
P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能
P3.0:
RXD,串行通信输入
P3.1:
IXD,串行通信输出
P3.2:
INT0,外部中断0输入
P3.3:
INT1,外部中断1输入
P3.4:
T0,计时计数器0输入
P3.5:
T1,计时计数器1输入
P3.6:
WR:
外部数据存储器的写入信号
P3.7:
RD:
外部数据存储器的读取信号
2.2显示电路设计
显示由单片机控制,动态显示方式,单片机将数据一位一位送入,,用的是共阳极数码管,在程序编码时是低电平有效。
图1.4
3附录
3.1输出方波信号
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
LJMPDVT0
ORG0030H
MAIN:
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#0D8H
MOVTL0,#0F0H
SETBET0
SETBEA
SETBTR0
SJMP$
DVT0:
CPLP1.0
MOVTH0,#0D8H
MOVTL0,#0F0H
RETI
END
3.2主程序代码
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0003H
LJMPINTT
ORG000BH
LJMPDVT0
ORG0100H
START:
JBP3.0,$
MOVR0,#00H
MOVR1,#00H
MOVR2,#00H
MOVR3,#00H
MOVR4,#00H
MOVR5,#20
MOVR6,#0
MOVR7,#200
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
SETBEA
SETBIT0
SETBEX0
SETBET0
SETBTR0
L7:
CJNER6,#1,L7
LJMPL8
DVT0:
DJNZR5,L1
MOVR6,#1
CLRTR0
CLREA
CC:
MOVP2,#0FEH
MOVA,R0
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLD1ms
MOVA,P2
RLA
MOVP2,A
MOVA,R1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLD1ms
MOVA,P2
RLA
MOVP2,A
MOVA,R2
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLD1ms
MOVA,P2
RLA
MOVP2,A
MOVA,R3
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLD1ms
MOVA,P2
RLA
MOVP2,A
MOVA,R4
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLD1ms
MOVP2,#0FEH
RLA
DJNZR7,CC
L1:
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
SETBTR0
RETI
INTT:
INCR0
CJNER0,#10,LL
MOVR0,#0
INCR1
CJNER1,#10,LL
MOVR1,#0
INCR2
CJNER2,#10,LL
MOVR2,#0
INCR3
CJNER3,#10,LL
MOVR3,#0
INCR4
LL:
RETI;中断处理数据
D1ms:
MOVR0,#249
DL:
NOP
NOP
DJNZR0,DL
RET;延时程序
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END
3.3总图
图1.5
总结
这次课程设计,我们发现单片机原理应用性很强,只靠老师的课堂讲解时远远不够的,只有自己动手去做才能发现自己的不足。
许多的余力和程序看似简单,但真正去做才知道知识并没有自己想的那样扎实,从而懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学理论与实际结合起来,才能真正提高自己的动手能力与思考能力,树立自己的工作信心。
相信会对今后的学习工作和生活有非常重要的影响。
在设计过程中我们还得到了老师的帮组与意见,认识到自身知识的欠缺。
在学习过程中不是每个问题都能自己解决,向老师请教或向同学讨论也是一个解决问题,让自己更快进步和增强学习能力很好的办法。
参考文献:
【1】苏家健,曹柏荣,汪志锋。
单片机原理及应用技术北京:
高等教育出版社,2004
【2】李广弟单片机基础【M】。
北京:
北京航空航天大学出版社,1994
【3】阎石数字电子技术基础(第三版)。
北京:
高等教育出版社,1989.
【4】朱清慧proteus教程——电子线路设计、制版与仿真清华大学出版社2008版
【5】李朝青单片机原理及接口技术第3版2005年10月
【6】蔡朝洋单片机控制实习与专题制作
【7】楼然苗单片机课程设计指导
【8】赵广林电路设计与制版
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- 关 键 词:
- 单片机 课程设计 频率计 设计