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1、贺 州 学 院学 生 课 程 设 计课 程 名 称 单片机课程设计 授 课 学 期 2010 学年至 2011 学年第 2 学期系 部 物理与电子信息工程系专 业 通信工程 学 号 姓 名 任 课 教 师 交 稿 日 期 2011.6.14 成 绩 阅读教师签名 日 期 1基于单片机数字频率计摘 要本方案以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。本设计以 AT89S52 单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用
2、 LCD液晶显示屏将所测频率显示出来。系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。关键词：单片机，AT89S52，频率计，LCD 液晶显示屏2ABSTRACTThis project is to the Single-Chip-Micro Controller as the centre.The measured signal firstly entried into the amplifier circuit to be amplified,then to be sent to wa
3、veform plastic circuit to be plasticed as square wave.Make use of the performance of counter and timer of the Single-Chip-Micro Controller to count the measured signal.Make corresponding program can make the Single-Chip-Micro Controller automatic adjust the range that counted.And send the counted fr
4、equency data to the show circuit to show.This design is to the Single-Chip-Micro Controller of AT89S52 as the centre.Put the Arithmatic operation and the control function of the Single-Chip-Micro Controller and use the LCD(Liquid crystal display) to show the measured frequency.Not only guaranteed th
5、e accuracy of the measured frequency but also make the system have a good real-time.This design of the frequency meter designed simple,easy-take,wide expand ability and widely aplication range.Key Words: Single-Chip-Micro Controller; AT89S52;frequency meter; LCD(Liquid crystal display) 3目 录ABSTRACT
6、.11 方案设计 .31.1 功能要求 .31.2 方案论证 .31.2.1 方案比较 .31.2.2 方案论证 .41.2.3 方案选择 .42 硬件设计 .42.1 数字频率计的硬件系统框架 .42.2 数字频率的单元电路设计 .52.2.1 AT89S52 芯片介绍 .52.2.2 频率输入端口 .72.2.3 时钟电路 .72.2.4 复位电路 .82.2.5 液晶屏的显示(LCD1602) .92.2.6 电源的输入 .93 软件设计 .103.1 软件设计规划 .103.1.1 信号处理 .103.1.2 定时器/计数器 .103.2 程序流程图设计 .114 系统测试 .124.
7、1 调试所用的基本仪器清单 .124.2 调试结果 .124.3 测试结果分析 .125 总结 .12参考文献 .13附 录 .1441 前 言用单片机和数字电路设计的频率计以读数直观、数字准确、功耗低、体积小、质量轻、信号稳定的优点，解决了现有技术中各种数字仪表由外加干电池供电，不能连续在电路中工作的问题，被电子工程人员广泛应用，并有着广阔的发展前景。频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为 1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率
8、的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。2 方案设计2.1 功能要求（1）能测量 10HZ500KHZ 的方波。（2）利用数码管或者液晶显示器显示频率。2.2 方案论证2.2.1 方案比较方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描法把测出的数据送到数字显示电路显示。其原理框图如图 1-1 所示：信号放大电路信号整形单片机AT89c51电路数字显示 电路图 1-1 方案一原理框图方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大
9、部分。其原理框图5如图 1-2 所示：逻辑控制电路时基电路放大整形电路闸门电路计数器锁存器译码显示器图 1-2 方案二原理框图2.2.2 方案论证方案一：本方案主要以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。方案二：本方案使用大量的数字器件，被测信号经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率与被侧信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间 1s，当 1s 信号来到
10、时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到 1s 信号结束闸门关闭，停止计数。若在闸门时间 1s 内计数器计得的脉冲个数为 N，则被测信号频率 Fx = NHz。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲，是显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从零开始计数。2.2.3 方案选择比较以上两种方案可以知道，方案一的核心是单片机，使用的元器件少，原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不同频率范围的测试能自动选择测试的量程。与方案一相比较方案二则使用了大量的数字元器件，原理电路复杂，硬件调试麻烦。如要测量高频的信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。基于上
11、述比较，所以选择了方案一。63 软件设计3.1 软件设计规划数字频率计是一个将被测频率显示出来的计数装置，它主要由单片机 89C52 控制、复位电路、晶振、LCD 液晶显示屏、电源等组成。该系统的功能是将信号输入 P3.4 口，通过单片机程序控制，对 LCD 显示器进行控制，实现动态显示。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。在进行有关电子技术的设计、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。图 2-1 为数字频率计方案框图。检测信号A T 8 9 S 5 2按钮 输入基准信号显示电路图 2-1 频率计的系统框图3.2 数字频率的单元电路设计3.2.1 AT89S5
