简易频率计单片机课程设计.doc

文档介绍：单
片
机
课
程
设
计
设计题目:简易频率计数器
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实验目的
要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力,能够掌握单片机内部资源的使用。
熟练掌握焊接技术的基础上,能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试,并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。
二、实验要求
自制一个单片机最小系统,包括串口下载、复位电路,采用外部计数器T0或T1作为外部频率输入,外部频率由信号源提供,计算出来的频率显示在四位一体的数码管上。
实验器材
单片机STC89C51一个、晶振一个、电容3个、电阻3个、排阻一个(由于实验室不提供排阻、实验过程中用了10个10千欧姆的电阻代替)、4位一体数码显示管一个、按钮1个。
四、总体设计思想
1、基本原理
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fx。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。闸门电路由标准秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数,所以被测频率fx=NHz。
本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端,将
T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里,对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1:
图1测量时序图
由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失,所以对计数器T0做一定的延时,以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。
2、系统框图
本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51,由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能,外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下几个模块:放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模块、单片机系统、LCD显示模块。

图2系统框图
3、模块设计
(1)、硬件系统构成:
本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51,由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能,外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下几个模块:放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模块、单片机系统、LCD显示模块。系统框图如下图2:
图2系统框图
(2)、AT89C51单片机及其引脚说明:
89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器,它提供下列标准特征:4K字节的程序存储器,128字节的RAM,32条I/O线,2个16位定时器/计数器, 一个5中断源两个优先级的中断结构,一个双工的串行口, 片上震荡器和时钟电路。
引脚说明:
·VCC:电源电压
·GND:地
·P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,作为输出口用时,每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时,可以作为高阻抗输入端使用。
当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时,它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下,P0口具有内部上拉电阻。
在EPROM编程时,P0口接收指令字节,同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。
·P1口:P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时,它们被内部的上拉电阻拉升为高电平,此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时,P1口因为内部存在上拉电阻,所以当外部被拉低时会输出一个低电流(I
IL)。
·P2口:P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可以用作输入口。作为输入口,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出电流(IIL)。
P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如MOVX @ DPTR)时,P2口送出高8位地址数据。在这种情况下,P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时(例MOVX ***@R1),P2口输出特殊功能寄存器的内容。
当EPROM编程或校验时,P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。
·P3口:P3是一带有内部上拉电阻的