单片机频率计课程设计

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1、 共 13 页 第 1 页 任务要求任务要求 运用所学单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，设计出一个数字频 率计。数字频率计要求如下： 1）能对 050kHz的信号频率进行计数； 2）频率测量结果通过 4 位数码管显示（十进制） 。 二、课程设计应完成的工作 1）硬件部分包括微处理器（MCU）最小系统（供电、晶振、复位）、频率 测量和数码管显示部分； 2）软件部分包括初始化、频率计算、显示等； 3）用 PROTEUS 软件仿真实现； 4）画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图； 内容摘要内容摘要 1.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

2、数字显示被测信号频率的数字测量仪器。 2. 采用 12 MHz 的晶体振荡器的情况下，一秒的定时已超过了定时器可提供的最大定 时值。为了实现一秒的定时，采用定时和计数相结合的方法实现。选用定时计数器TO 作 定时器，工作于方式 1 产生 50 ms 的定时，再用软件计数方式对它计数 20 次，就可得到一 秒的定时。 共 13 页 第 2 页 第第 1 节节 引言引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料， 培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设 计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题

3、的方法解决遇到 的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经 验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后 能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1 数字频率计概述 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。 它的基本功能是测量正弦信号， 方波 信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、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，经常要用到频率计。 1.2 任务分析与设计思路

4、频率的测量实际上就是在 1s 时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。在本次设计 使用的 A T89C51 单片机，本身自带有定时器和计数器，单片机的 T0、T1 两个定时/计数器， 一个用来定时， 另一个用来计数， 定时/计数器的工作由相应的运行控制位 TR 控制 ,当 TR 置 1 ,定时/ 计数器开始计数 ;当 TR 清 0 ,停止计数 。在定时 1s 里，计数器计的脉冲数 就是频率数，但是由于 1s 超过了 A T89C51 的最大定时，因此我们采用 50ms 定时，在 50ms 内的脉冲数在乘以 14 就得到了频率数，在转换为十进制输出就可。 共 13 页 第 3 页 第第 2 2

5、 节节 硬件硬件系统设计系统设计 2.1 系统组成框图 2.2 晶振电路和复位电路 XTAL1 与 XTAL2 管脚接两个 22pF 电容和 12 MHz 晶振构成时钟电路。 RST 管脚接 10 k 电阻，20 F 电容上电复位电路。 共 13 页 第 4 页 2.3 2.3 单片机与译码显示单片机与译码显示 选择单片机 AT89C51 是因为有编程灵活、 易调试的特点， 而且 AT89C51 的引脚较多， 利于电路的展。它集成了 CPU，RAM，ROM，定时器计数器和多功能 I0 口等一台计 算机所需的基本功能部件，有 40 个引脚，32 个外部双向输入输出(IO)端口，同时内含 两个外中

6、断口，两个 16 位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口。还提供了对程序进 行加密保护的功能。 P1 端口与 74HC4511 译码器，输出待显示的个位与十位的数据。P2 端口也与 74HC4511 译 码器连接，输出频率计的百位和千位。P3 端口连接信号输入电路。 74HC4511 译码器是 4 线七段译码驱动器， 在设计中用它来译码并且驱动数码显示管来显 示数值，一共需要 4 个 74HC4511。 数码管是由若干发光二极管组成显示的字段， 当二极管导通时相应的一段发光， 控制不同组 合的二极管导通，就可以显示出各种字符。对于共阴级显示管，将所有二极管的阴极连接在 一起，公共端 3、8 接低电平，当某个字段的阳极接高电平时，对应的字段就点亮。设计中 需要用到 4 个七段显示数码管，用来显示频率的数值 2.3 输入信号 为验证本设计的频率计的准确性与快速性，采用三个不同频率的信号源。 第第 3 节节 系统的软件构成系统的软件构成 3.1 程序流程图 共 13 页 第 5 页 3.2 初始化