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1、.毕 业 论 文（设 计）专 业:电子信息科学与技术题 目:基于Proteus仿真的频率计数器摘 要 传统的频率计数器由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成。我们知道这种开发费时费力且成本高昂，所以本文以频率计数器为研究对象，利用Proteus强大的微机处理器仿真功能，结合Keil编译器，给出了简易且容易操作的频率计数器的设计方案并完成仿真测试。本文设计了一种以单片机AT89C51为核心的数字频率计数器,其中硬件部分主要是由整形电路、单片机最小系统和显示单元组成的，软件设计是由一些功能模块来实现的，例如有初始化模块、晶振模块、数据显示模块以及复位模块等等。这种方法很好地弥补了传统开发模式的各
2、种缺点。该频率计数器由6位数码管显示器和单片机AT89C51，以及信号时钟发生器等构成，可测量频率范围为1Hz到100KHz之间。关键词：频率计数器； PROTEUS仿真； 单片机； 1100kHz ABSTRACT Traditional frequency counter by combinational circuits and sequential circuits, etc. A lot of hardware circuit. We know that this development laborious and costly, so based on the frequency
3、counter as the research object, the use of Proteus powerful microcomputer processor simulation, combining with Keil compiler, presents a simple and easy to operate the frequency counter design and complete the simulation test. In this paper, we design a microcontroller AT89C51 as the core of the dig
4、ital frequency counter, the hardware part mainly by shaping circuit, single chip microcomputer minimum system and display units, the software design is composed of some functional modules, such as initialization module, crystal vibration module, data display module as well as the reset module and so
5、 on. This method is good enough to make up the flaws of the traditional development mode. The frequency counter by the LCD display and a single chip microcomputer AT89C51, and clock signal generator, the measured frequency range between 1 HZ and 100 KHZ. Key words：Frequency counter； PROTEUS simulati
6、on and single-chip microcomputer； 1 100KHZ 目录摘 要2ABSTRACT3目录4第一章 引言51.1引言51.1.1简单介绍频率计数器51.1.2研究意义61.2要实现的目标7第二章 工具介绍82.1 PROTEUS仿真软件82.1.1简介82.1.2 功能特点82.1.3 proteus的使用92.2 keil uvision4软件102.2 .1 keil uvision4软件的介绍102.2.2 keil uvision4软件的使用102.3 关于C语言11第三章 硬件和软件设计123.1硬件设计123.1.1 AT89C51单片机123.1.2
7、 AT89C51的晶振接法133.1.3单片机的复位143.1.4显示电路153.1.5系统总体电路图163.2软件设计163.2.1关于信号处理的介绍163.2.2关于终端控制173.2.3关于控制寄存器18第四章 调试测试194.1软件的编译调试194.2载入单片机后的测试194.3误差分析21结束语22参考文献24附录25第一章 引言1.1引言1.1.1简单介绍频率计数器我们经常需要测量频率、时间间隔、相位和对事件计数，精确的测量离不开频率计数器或它的同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪。这些仪器为研发提供高精度和分析能力，为大批量生产提供高效率并为维修提供低成本和便携性。信号频率、时
8、间间隔、相位和脉冲计数等是常见的测量对象，对它们的测量离不开频率计数器或它的同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪等。利用先进的PROTEUS仿真软件可以方便地研究频率计数器。最早的电子计数器是为了对诸如原子现象之类的事情进行计数而设计出来的。在发明计数器之前，频率的测量都是用频率计(一种精度很低的协调装置)完成。频率计数器是以数字方式对信号参数进行精密测量的首批仪器之一。衡量频率计数器的主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性，这些也是决定价格高低的主要依据。随着电子测试技术的发展，频率计数器日趋成熟。目前，频率计数器已经能轻松测量射频、微波频段信号。除频率测量外，大多数频率计数器还综合了
9、以下功能：频率比、时间间隔、周期、上升/下降时间、相位、占空比、正/负脉冲宽度、总和、峰值电压以及时间间隔平均等。频率计功能延伸的最高境界就是综合了调制域分析仪的功能。 本文从频率计数器基本功能出发，对测量参数分别做出介绍，最后介绍频率计数器的一些数学统计功能。频率计数器作用是根据其应用来设计的。频率计数器最常见的应用是确定发射机和接收机的特性。发射机的频率必须进行检验和校准，才能符合有关规章制度的要求。频率计数器能对输出频率和一些关键的内部频率点(如本振)进行测量，是否满足技术指标。频率计数器的另一些应用包括计算机领域，在此领域中的数据通信、微处理器和显示器中都使用了高性能时钟。对性能要求不
10、高的应用领域包括对机电产品进行测量。频率计数器的早期应用之一是作为信号发生器的一部分。在信号发生器信号输出之前，先通过频率计数器部件测量该信号，测量到的结果被转换为模拟信号用于反馈控制信号发生器的频率，直到达到所需要的数值，从而能得到稳定的信号输出。目前，很多信号发生器中都集成了频率计数器的简单作用。例如OI1842信号发生器也集成了测量范围为0.1Hz50MHz的频率计数器作用。在目前的电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。频率计可以用纯硬件电路搭制。本文设计了一种以单片机AT89C51为核心的数字频率计，其
11、中硬件部分主要是由整形电路、单片机最小系统和显示单元组成的，软件设计是由一些功能模块来实现的，例如有初始化模块、数据显示模块等等。此外，通过控制单片机的各项功能和运算操作能力进而来实现周期和频率间的计数和数据的保存。通过这样的设计能测量频率1Hz-100kHz，这既达到了设计所要求的频率测量范围，又达到了较高的精确度。测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送数码管显示频率值。本设计中的频率计具有电路结构简单、成本低、测量方便、精度较高等特点,适合测量低频信号，能基本满足一般情况下的需求，既保证了测频精度，又使系统具有较好的实时性，并且本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适
12、用范围广。另外，由于本设计采用了模块化的设计方法，提高了测量频率的范围，并且本次设计包括硬件画图和软件程序编写。1.1.2研究意义 我们知道随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到广泛重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。就目前来说，微处理器芯片发展迅速，不同领域的应用芯片在其中发展很快。而51单片机是一门发展极快，应用方式极其灵活的使用技术。它以灵活轻便的设计、微小可以忽略不计的功耗、低廉可观的成本，在数据采集方面、过程的控制当中、模糊控制、智能化仪表等领域得到广泛的应用，极大地提高了这些关键领域的技术水平和自动化程度,为现代工业注入了新的
13、活力。 频率计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展历史。我们所知道的传统的数字频率计数器，可以通过各种普通的硬件电路以及软件电路组合来实现，其中间的开发过程当中、以及调试过程十分复杂，而且由于电子元器件中减少相互干扰的程度，最后导致影响频率计的精度，同时由于电子器件体积不小，已经远远不能够适应当前电子行业的不断发展要求需要。随着当前科学技术的高速发展，频率计数器也日益得到了发展和技术的提高。目前已经有操作非常方便、量程宽阔、可靠性较高的频率计；也有较高的分辨率、高精度值、测量高稳定性、位移速度的频率计数器。早期，设计师们追求的目标主要在于是扩展测量范围，再加上提高测量精度、高稳
14、定度等，这些也是人们衡量频率计的技术水平，决定频率计数器价格高低的判断依据。目前这些基本科学技术日臻完善与成熟，得到了长足的发展。现代科技技术可以相当容易地将频率计数器的测频上限扩展到微波频段。在我们测试通讯方面、微波器件或产品的研发的过程中，是需要测量其中的频率的。在现代电子技术设计中，频率是其中最基本的参数，我们知道并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得出更加的重要性。 51 单片机频率计数器以其可靠性高、体积小巧、价格低廉、功能俱全等优点，广泛地适用于各种现代智能仪器和现代化工业体系中，这些的生活当中的智能仪器的操作在进行仪器校核以及测量过程的控制中
15、，达到了自动化、智能化，传统仪器面板上的开关和旋钮被现实生活中键盘所代替利用，如今的测试员在测量时只需按需要的键，省掉很多繁复的人工调节，智能仪器通常能自动选择量程，能够具有自动校准功能。有的还能自动调整测试点，如此一来方便了正常操作，也提高了测试精度,另外，在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率计在科教科研、仪器测量、工业控制、集成控制等方面都有较广泛的应用和推广。并且在不断发展当中，我相信在不久的将来必将取得更大的发展。1.2要实现的目标 利用AT89C51单片机的T0、T1的定时计数器功能，来完成对单片机内部定时器的输入信号进行频率计数，计数的频率结果通过LCD（1602）并口显示器动态显示出来。要求能够对1HZ100KHZ的信号频率进行准确计数。在PROTEUS仿真软件下进行电路设计、选择元器件、接插件、连接电路以及电路检测并最终获得实验结果。最终使得改变时钟发生的频率，用6位数码管显示，比较误差值。 第二章 工具介绍
