《基于52单片机数字频率计系统设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于52单片机数字频率计系统设计报告（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学号：1108441096 课程设计报告基于AT89C52单片机数字频率计系统设计 院 系 电子信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 2 姓 名 华 杰 County continuation records has examined and approved the draft, spirit, believe, comprehensive Yearbook of zhuanglang already prepared draft, entered the phase of evaluation. Civil air defense work合肥师范学院课程设计报告摘 要在电子技
2、术中，频率是最根本的参数之一，同时也是一个非常重要的参数，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。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。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。频率测量是电子学测量中最为根本的测量之一。本文中详细介绍了频率计的仿真及设计过程。本文设计了一种以单片机STC89C52为核心的数字频率计。介绍了单片机、放大整形模块、分频模块和LCD1602显示模块等各个模块的组成和工作原理。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LCD1602显示频率值。本次设计是以单片机
3、STC89C52为控制核心，利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。应用单片机的控制功能和数学运算能力，实现计数功能和频率的换算，最后显示测量的频率值。本次设计所制作的频率计外围电路简单，大局部功能都通过软件编程实现，利用单片机控制实现频率计的自动换挡功能；用单片机中断控制端口实现频率的测量功能；通过分频电路实现对频率档位的控制。本次设计的频率计具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。实现了1Hz4MHz范围的频率测量，而且可以实现量程自动切换。关键词：AT89C52；数字频率计；分频；放大电路III目 录摘 要I目 录II1 引言11.1研究背景及意义11.2 国内外研究现状12
4、 总体方案设计22.1 数字频率计设计内容22.2 总体思路22.3 具体模块23 硬件设计43.1 电路设计的步骤43.2 STC89C52简介4引脚功能说明63.2.2 单片机引脚分配83.3 信号调理及放大整形模块83.3.1 LM318介绍93.2.2 1N4733及74LS14介绍93.4 分频模块93.4.1 74LS161介绍103.4.2 74LS153介绍113.5 LCD显示和键盘113.5.1 LCD1602简介113.5.2 1602LCD的根本参数及引脚功能123.5.3 1602LCD的指令说明及时序134 软件设计144.1主程序流程图设计144.2 子程序流程图
5、设计144.3 程序编写及仿真图设计165 系统调试与实验186 总结19参考文献20附录211 引言1.1 研究背景及意义频率计是我们在电子电路实验中经常会用到的测量仪器之一，它能将频率用液晶显示器或者数码管直接显示出来，给测试带来很大的方便，使结果更加直接；且频率计还能对其他多种物理量进行测量，如声音的频率、机械振动的频率等，都可以先转变成电信号，然后用频率计来测量。研究频率计的设计与制作将会对我们的生活有很大意义。现代的频率计多是用LED数码管显示的，其结果不明确，表示也不直接，研究液晶显示的频率计的开展很有意义。数字频率计是一种用十进制数显示被测信号频率的数字测量仪器，被测信号可以是方
6、波，三角波，正弦波或其它周期性信号。如果配上适当的传感器，还可以对多种物理量进行测量，比方转速，声音频率，机械振动的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器，它的根本功能是测量方波信号、三角波信号、正弦信号以及其它各种单位时间内变化的物理量。它被广泛应用于航天、电子、测控等领域。1.2 国内外研究现状纵观现在的数字频率计，其根本原理都是一样的，频率是单位时间1s 内信号发生周期变化的次数，如果我们可以在给定的1s时间内对信号波形进行计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识
7、别的脉冲信号，然后通过计算这一段时间间隔内的脉冲数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的根本原理。但现在的频率计的显示局部都是LED数码管，显示内容是BCD码，不直观，如果用LCD液晶来显示，会使输出结果更直接，更便于观察。正因如此，所以未来数字频率计的开展必定会向液晶显示方向开展。随着数字电子技术的开展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。2 总体方案设计2.1 数字频率计设计内容此题主要研究以单片机为核心辅以信号处理电路实现对输入信号的频率进行测量。通过对信号预处理电路，包括信号放大电路、信号变换电路、信号整形电路和分频电路相关的理论知识，以及
8、单片机工作原理、接口技术和编程命令及方法等知识的深入学习理解，在多种方案中选择并确定一种不管是硬件实现还是测量精度和测量范围指标较适宜的方案，实现基于单片机的数字频率计设计。该设备通过信号预处理电路，将各种输入信号进行处理，使信号变成上下电平形式的矩形波信号，再与单片机进行接口，再通过单片机的中断和各种程序进行运算，最后显示出计算结果，得到输入信号的频率值。通过本次课题设计，使学生更加稳固所学理论知识，并通过查阅、消化相关资料，自学相关设计硬件，完成设计方案的理论分析，并进一步设计、制作实际电路，从而到达理论与实践相结合的效果。培养分析问题、解决实际问题的能力，并具备一定的硬件电路设计、调试能
9、力。参数要求如下：1、装置测量频率范围在1HZ-4MHZ之间；2、测量误差为0.1%；3、用LCD1602液晶显示器显示结果；4、可以测量方波、三角涉及正弦波等多种波形的周期信号。2.2 总体思路频率计是我们经常会用到的实验仪器之一，频率的测量实际上就是在单位时间内对信号脉冲进行计数,计数值就是信号频率。本文介绍了一种基于单片机STC89C52的频率计的设计方法,所制作的频率计测量比拟高的频率时采用外局部频，测量较低频率值时采用单片机直接计数，不进行外局部频。该频率计实现100HZ-4MHZ的频率测量,LCD1602液晶显示器显示测量结果，可以测量正弦波、三角涉及方波等各种波形的频率值。该设备
10、通过信号预处理电路，将各种输入信号进行处理，使信号变成上下电平形式的矩形波信号，通过分频模块，再与单片机进行接口，再通过单片机的中断和计数各种程序进行运算，最后显示出计算结果，得到输入信号的频率值。2.3 具体模块本次设计包含硬件设计与软件设计两局部。根据上述系统分析，数字频率计硬件系统设计共包括五大模块：放大整形模块、分频模块、单片机控制模块、键盘模块及显示模块。各模块作用如下：1放大整形模块：放大电路是对待测信号的放大，降低对待测信号幅度的要求。整形电路是对一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。2分频模块：考虑单片机外部计数，使用12 MHz时钟时，最大计数速率为500 kHz，
11、由于本次设计要求测量的最高频率是4MHz，因此需要进行外局部频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，同时也降低了系统的测频误差。3单片机控制模块：以STC89C52单片机为控制核心，用它来完成待测信号的计数和显示以及对分频的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。单片机STC89C52内部具有2个16位定时/计数器，定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。(因为STC89C52所需外围元件少，扩展性强，测试准确度高。4按键模块：包括三个按键，S1、S2为频率/周期、闸门时间加/减
12、按键，还有一个是确定键，在测量较低频率时，可以改变闸门时间，提高测量精度，也可以选择频率或者周期来显示测量结果。5显示模块：显示电路采用LCD1602液晶显示器显示，使测量结果更直观的显示出来。综合以上分析，频率计硬件系统设计有单片机控制模块、放大整形模块、分频模块、键盘模块及显示模块等组成，频率计的硬件总体设计框图如图2.2所示。 图2.1 硬件总体框图 简单说来，本系统实际用LM318对待测信号进行放大，再用稳压二极管1N4733对信号进行限幅，然后经过74LS14反相器整形得到方波信号，接着送74LS161进行分频，最后送单片机P3.5内部计数器进行计数，单片机处理数据后送LCD1602
13、显示。下面一章将介绍整个电路的设计过程。电路的根本功能是实现电子产品开发设计的技术和功能，使电路具有某种特定功能，必须进行电路的设计和制作。设计是使某一电路具有某种功能，制作那么是设计过程的电路实物化。3 硬件设计3.1 电路设计的步骤1课题分析根据本次设计的要求，先弄清楚即将设计的系统要实现的功能和原理，再确定电路的根本形式，根据设计的可行性做出估计和判断，确定设计的技术关键解决的问题。2设计方案论证选题不管哪种除了调查研究之外都要论证它的可行性。论证分为立论和驳论两种。3总体方案的选择根据任务书提出的任务、要求和性能指标，用具有一定功能的单元电路组成一个整体，来实现各项功能，满足设计题目提
14、出的要求和技术指标。4单元电路的设计与确定在确定总体方案、画出详细框图之后，便可进行单元电路设计。在电路结构简单，本钱低，性能强的根底上，根据设计要求和总体方案的原理框图来确定各单元电路。设计每一个单元的电路图。根据相关资料确定单元电路的结构形式。根据设计要求，调整元件，估算参数来选择元器件。5总电路图画法总电路图的一般的绘制方法如下：根据信号的流向，从左到右或从上到下按信号流向依次画出各单元电路。尽量把总电路图画在一张图样上电路中所有连线都要表示清楚，各元件间的绝大多数连线应在图样上直接画出。符号应标准化。先画草图，调整好布局和连线后，再画出正式的总电路图。6审图由于有些问题考虑不周，各种计
15、算可能出现错误，所以，在画出总电路图并计算全部参数之后，要进行全面审查。3.2 STC89C52简介STC89C52RC是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。图3.1 STC89C52RC引脚图 3.2.1STC89C52RC引脚功能说明VCC40引脚：电源输入，接5V电源VSS20引脚：接地线P0端口P0.0P0.7，3932引脚：P0
