《基于89c52数字频率计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于89c52数字频率计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、江南大学第四届电子设计竞赛设计并制作一台数字显示的简易频率计（设计并制作一台数字显示的简易频率计（A 题）题）组员：马佶辰组员：马佶辰 郑学琴郑学琴 吴蒙蒙吴蒙蒙2015 年年 5 月月 12 日日I摘摘 要要 本设计提出了一种基于 AT89C51 单片机开发的数字频率测量仪的设计。系 统以单片机 AT89C51 为核心，构成完备的测量系统。本系统以单片机为核心 通 过 单片机内部定时计数器的门控时间,实现对频率的测量,当一个信号输入时, 系统对其进行放大整形处理,输入到单片机进行测试从而显示出这个信号的频率 大 小。可以对信号进行频率的精确测量，测频在 0.1Hz 至 65kHZ。采用液晶
2、LCD1602 显示被测信号的频率。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳 定性高、性价比高、硬件结构简单的优点。关键词：关键词：AT89C52AT89C52 单片机，频率计，液晶显示单片机，频率计，液晶显示AbstractThis design is proposed based on AT89C51 developed digital frequency meter design. AT89C51 microcontroller as the core system, constitute a complete measurement system. The single-chip mi
3、crocontroller as the core by an internal timer counter gating time, realize the measurement of the frequency, when a signal is input, the system amplifies plastic processing, input to the microcontroller for testing in order to show the magnitude of the signal frequency. It can accurately measure th
4、e frequency of the signal, the measured frequency in 0.1Hz to 65kHz. LCD1602 with LCD display frequency of the signal. Compared with the traditional circuit system, which has fast processing speed, high stability, high cost, simple hardware architecture advantages.Keywords: AT89C52 microcontroller,
5、frequency meter, LCDII目目 录录1 前言 .3 2 总体方案设计 .3 2.1 方案比较.3 2.2 方案论证.4 2.3 方案选择.4 3 硬件电路设计 .5 3.1 放大整形电路.5 3.2 单片机最小系统.6 3.3 液晶 LCD1602 显示电路.7 4 软件设计 .8 4.1 基本程序设计原理.8 4.2 主程序流程图.8 5 性能测试及分析 .9 5.1 性能测试.9 5.2 设计参数.10 5.3 测试分析与心得体会.10 附录：源程序.113设计并制作一台数字显示的简易频率计（设计并制作一台数字显示的简易频率计（A 题）题）1 前言前言频率计又称为电子计数
6、器，是一种常用电子测量仪器。它的基本功能是测量信号 的频率和周期，广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域。运用 51 系列单片机设计频率计，并采用适当的算法取代传统电路，不仅能克服传统频率计结 构复杂、稳定性差、精度不高的弊端， 而且频率计性能也将大幅提高。本次设计给出 了一 种基于单片机(AT89C51)为主控制芯片的频率计设计方案，不但切实可行，而且 体积小、保密性强、设计简单、价格低廉、可测频带宽，大大降低了设计成本和实现 复杂度。 本设计主要由波形整形放大电路，单片机最小系统电路，LCD 显示电路三大部分 组成。测量对象可以是方波，正弦波，三角波。测量范围为 0.1Hz-
7、65kHz。2 总体方案设计总体方案设计2.1 方案比较方案比较方案一：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 单片机数据处理把测出的数据送到 LCD 显示电路显示。其原理框图如图 2.1 所示：信 号 放 大 电 路信 号 整 形单片机 AT89S5 1 电路LCD 显示 电路图 2.1 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，译码显示电路七大部分。其原理框图如图 2.2 所示：4图 2.2 方案二原理框图2.2 方案论证方案论证方案一:本方案主要以单片机为核心，被测信
8、号先进入信号放大整形电路进行放大整形，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测量，并把测出的频率数据送到 LCD 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
9、：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。2.3 方案选择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，只要改变源程序即可完成对各个频段的频率进行精确测量。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5量高频的信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。基于上述比较，所以选择了方 案一。3 硬件电路设计硬件电路设计3.1 放大整形电路放大整形电路被测波形先进入由三极管 9013 和施密特触发
10、器 74LS14 构成的放大整形电路。如图3.1 所示，9013 是一种 NPN 结构的三极管，集电极和发射极之间的最高电压 25V，集电极和基极之间的最高电压为 45V，发射极和基极之间的最高电压为 5V，集电极的最高电流 0.5A；三极管的最高耗散功率为 0.625W，最高的结温为 150，其特征频率为 150MHz；放大倍数范围是 40 倍110 倍；工作温度范围为-55+150；74LS14 是一种双列直插式封装具有六反相器的施密特触发器，其工作的最高电源电压为 7V，工作环境温度范围为 070；三极管 9013 和施密特触发器 74LS14 一起构成的放大整形电路能够有效的对方波、正
11、弦波、矩形波、三角波等信号进行放大和整形，并且能够稳定的输出，具有较强的驱动能力，能够满足 0.1Hz65kHz 的频率范围要求。图 3.1 放大整形电路原理图利用 ISIS 仿真软件，上面的信号代表的是输入信号，下面信号代表的是输出信号。当输入信号为正弦波时，可以得到如图 3.2 所示的方波输出信号。6图 3.2 信号整形后的波形3.2 单片机最小系统单片机最小系统单片机最小系统是能补足单片机工作的最简单电路，它由单片机、电源、晶体振荡 器、复位电路等构成。它是本系统的处理单元也是控制单元，负责处理信号、外设的 接口与控制，同时它也是所有软件的载体。本系统采用 AT89C51 是美国 Atmel 公司生 产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4KB 的可反复檫写的程序存储器和 12B 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生 产，片内配置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能
