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1、楚 雄 师 范 学 院本 科 生 毕 业 论 文题 目： 简易数字频率计设的计 系 （院）： xxx 专 业： 电子信息科学与技术（非师范） 学 号： 学生姓名： xxx 指导教师： xxx 职称： 副教授 论文字数： 8206 完成日期： 2012 年 5 月教 务 处 印 制目录摘要I关键词语IAbstractIKey wordsI前言1第一章 频率计设计11.1频率计概要11.2发展动态11.3设计任务1第二章 系统模块设计12.1整体设计12.2测频思路12.3模块分析1第三章 硬件设计13.1主控模块13.2放大整形电路13.3分频设计13.4驱动显示1第四章 软件设计14.1模块设
2、计14.2中断服务14.3显示实现过程14.4量程转换14.5软件概述1第五章 系统调试15.1硬件调试15.2软件调试15.3系统调试15.4误差分析1第六章 总结1参考资料1致 谢1附录1电视墙也就是电视背景装饰墙，是居室装饰特别是大户型居室的重点之一，在装修中占据相当重要的地位，电视墙通常是为了弥补客厅中电视机背景墙面的空旷，同时起到修饰客厅的作用。因为电视墙是家人目光注视最多的地方，长年累月地看也会让人厌烦，所以其装修就尤为讲究I简易数字频率计的设计摘要：频率计作为一种基础测量仪器。它主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成。本设计以STC80C51单片机作为
3、控制核心，使用它内部的定时/计数器，实现对待测信号的频率的测量。设计过程中，频率计采用外部10分频，以便测量1Hz1MHz的信号频率，并且实现量程自动切换。显示部分用74LS245驱动，使用四位共阳极数码管显示数据。本设计采用单片机技术，使得设计具有很高的性价比和可靠性，改善了传统频率计的不足，它具有测量精度高、测量省时、价格便宜、使用方便等优点。 关键词语：单片机；频率计；驱动显示；放大整形；量程切换The design of simple Frequency MeasurementAbstract: The frequency meter as a basic measuring inst
4、rument. It mainly consists of signal input, plastic surgery to enlarge, points and single-chip microcomputer control module, frequency driver display circuit etc. This design to STC80C51 single chip microcomputer as control core, use it internal timing/counter, realize the treat the frequency of the
5、 signal measurement. Design process, the frequency meter using external 10 points frequency, for measuring 1 Hz 1MHz signal frequency, and realize the range to switch. Display with 74 LS245 part drive, use a total of four anode digital tube display the data. This design USES the single chip microcom
6、puter, make design with good value for money and the reliability, improve the frequency of the shortcomings of the traditional project, it has high accuracy of measurement, high measuring time, cheap, easy to use, etc.Key words: Single chip microcomputer; The frequency meter; Drive display; Enlarge
7、plastic circuit; Switch range （非师范）本科毕业论文前言在电子技术中，频率作为基本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要。在许多情况下，要对信号的频率进行精确测量，就要用到数字频率计。数字频率计作为一种基础测量仪器，它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点。使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。第一章 频率计设计1.1频率计概要在电子技术中，频率作为基本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要。在许多情况下，要对信号的频率进行精确测量，就要用到数字频率计。数字频率计作为一种
8、基础测量仪器，它被用来测量信号（方波、正弦波、锯齿波等）频率，并且用十进制显示测量结果。它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，单片机被广泛应用到大规模集成电路中，使得设计具有很高的性价比和可靠性。所以，以单片机为核心的简易数字频率计设计，改善了传统的频率计的不足，充分体现了新一代数字频率计的优越性。1.2发展动态在国内，单片机已普遍的应用电子系统的中，其中，以C语言为编程基础，结合单片机典型模块的设计已经开发出了许多应用系统，如单片机的串口通信、定时/计数器、看门狗、中断、矩阵键盘输入、ADC、DAC、红外遥控接收、电动机控制、LED显示器等。由于单
9、片机的功能强、体积小、功耗低、价格便宜、工作可靠、使用方便等优点，使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。现在国际国内对这类设计的开发与研究具有实用性，借助软件程序控制实现，使得频率计的硬件结构简单，具有良好的性价比和可靠性。同时，该设计又在不断地深入与发展，以适应更高进度的要求。1.3设计任务1.3.1任务设计一个以单片机为主要控制模块的简易数字频率计。1.3.2设计要求（1）基本要求实现对周期信号的频率进行测量。测量范围：信号：三角波、正弦波、方波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHz；测量误差0.1%。（2）驱动显示部分用74LS245驱动4位共阳极数码管，以十进制数字显示测量的数
10、据。电源用电池代替。第二章 系统模块设计2.1整体设计在单位时间内对待测信号进行计数，计数值作为信号频率显示在数码管上。本设计用单片机STC80C51制作简易数字频率计,高频段采用外部10分频，低频段直接用单片机计数，实现对1HZ-1MHZ范围的频率测量。显示部分用74LS245驱动四位共阳极数码管，显示测量出来的频率结果。可以测量正弦波、三角波及方波的频率值。设计的原理框图如图2.1所示。脉冲形成电路闸门控制74LS151分频电路74LS161显示四位数码管驱动器74LS245主控电路80C51fx图2.1 总体设计框图2.2测频思路频率是周期信号在单位时间1s内变化的次数。当待测周期信号f
11、x通过放大电路放大后，进入整形电路整形转变为矩形波，送入分频电路对信号进行分频，测量预置定的被测信号周期中标准信号的周期个数，从而测量出信号频率的大小。测量原理图如图2.2所示。T0T0.N图2.2 测量原理图如图所示，当被测信号的周期在时间T内重复变化了N次时，所测信号频率为fx=N/T。2.3模块分析频率计系统设计包括：放大整形、分频控制、单片机控制、驱动显示等四个模块组成。各模块如下：放大整形模块：待测信号通过放大电路的放大，降低了系统对待测信号幅度的要求。整形电路非方波信号转化成方波信号，满足测量的要求。分频控制模块：单片机使用12MHz时钟，最大计数速率为500kHz，因此设置了外部
12、分频，扩展单片机的测频范围，使得单片机测频时信号统一，更易于实现，同时降低系统误差。在本次设计中使用74LS161进行外部10分频。单片机控制模块：以STC80C51单片机为控制核心，来完成对待测周期信号的计数，译码和驱动显示以及对分频电路数据选择的控制。利用其内部的定时计数器完成待测信号周期频率的测量。通过编程，使单片机内部的定时计数器的正常工作，以便系统对待测信号测频时，实现定时、计数。驱动显示模块：用一片74LS245驱动四位共阳极数码管动态显示。综上所述，频率计的模块设计分析框图如图2.3所示。待测信号放大电路波形变换数选分频单片机控制驱动显示图2.3 频率计模块设计分析框图第三章 硬
13、件设计根据系统设计的要求，频率计硬件系统主要包括以下几个部分：3.1主控模块主控模块由单片机STC80C51组成，通过在Keil上编程、调试，然后下载到单片机中控制系统模块的运行。 3.1.1 STC80C51引脚分配STC80C51引脚分配如表3-1所示。表3-1 STC80C51引脚分配XTAL1 XTAL2外接12MHz晶振RST接复位电路P1.2 P1.3分频控制端P0.0-P0.7输出段码显示P2.0-P2.3控制位码输出端P3.5频率信号输入P0口：P0口作为输出口，每一位与74LS245对应相连接，驱动数码管各段来显示数据。P1口：对P1口写“1”，内部上拉电阻把端口拉高，作为输
14、入口使用。以P1.2口作为分频控制输入。P2口：对P2口写“0”，作为输出口使用。以P2.0-P2.3为输出端口，控制四位数码管的每一位是否点亮。P3口：对P3口写“1”，内部上拉电阻把端口拉高，作为输入口使用，在P3.5 T1(定时/计数器1)端口输入频率信号。RST：复位输入。EA/VPP：外部访问允许端口，在此EA端接地，使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH）。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.2 STC80C51组成的最小系统如图3.1所示。图3.1 STC80C51组成的最小系统3.2放大整形电路为了降低对待测信号特征的限制，在输入级特别设置了放大整形电路，以增强频率计的适用范围。待测信号可以是正弦波、三角波、方波等，在经过整形后，待测信号被转化成矩形波。由于待测信号的强弱未知，所以，在整形之前通过放大衰减处理使得输入信号满足测量的要求。如图3.2（a）、（b）所示。在电路放大整形过程中，采用晶体管IRFR901
