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单片机简易频率计课程设计.docx

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单片机简易频率计课程设计.docx

上传人:海洋里徜徉知识 2023/6/8 文件大小:282 KB

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单片机简易频率计课程设计.docx

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文档介绍:该【单片机简易频率计课程设计 】是由【海洋里徜徉知识】上传分享,文档一共【31】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【单片机简易频率计课程设计 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。12020年4月19日单片机简易频率计课程设计文档仅供参考前言 2一、总体设计 3二、硬件设计 5AT89C51单片机及其引脚说明: 5显示原理 7技术参数 8电参数表 8时序特性表 9模块引脚功能表 9三、软件设计 10四、调试说明 11五、使用说明 13结论 13参考文献 13附录 14Ⅰ、系统电路图 14Ⅱ、程序清单 1522020年4月19日前言单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此,单片机的学****开发与应用在生活中至关重要。随着电子信息产业的不断发展,信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计一般是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的,这种电路一般运行缓慢,而且测量频率的范围比较小。考虑到上述问题,本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先,我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值;最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发,介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案,选择了实现系统得各种电路元器件,并对硬件电路进行了仿真。文档仅供参考32020年4月19日总体设计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,被测脉冲信号经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,因此被测频率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:文档仅供参考42020年4月19日图1测量时序图由于T0并不与T1同步,而且有可能造成脉冲丢失,因此对计数器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。根据频率的定义,频率是单位时间内信号波的个数,因此采用上述各种方案都能实现频率的测量。可是本论文设计的是一个用单片机做为电路控制系统的数字式频率计,采用脉冲定时测频法,则在低频率的测量时误差会大一些。采用脉冲周期测频法则测高频率时精度无法保证;采用脉冲数倍频测频法和脉冲数分频测频法则精度有所提高,但控制电路较复杂;采用脉冲平均周期测频法则很难兼顾低频信号的测量;而采用多周期同步测频法,闸门时间与被测信号同步,消除了对被测信号计数产生的±1误差,测量精度大大提高,且测量精度与待测信号的频率无关,达到了在整个测量频段等精度测量。本次设计由于个人水平有限,因此,本次设计根据需要,采用脉冲定时测频法。文档仅供参考62020年4月19日基本设计原理是首先把待测信号经过放大整形,变成一个脉冲信号,然后经过控制电路控制计数器计数,最后送到译码显示电路里进行显示,其基本构成框图如图2所示。图2由上图能够看出,待测信号经过放大整形电路后得到一个待测信号的脉冲信号,然后经过计数器计数,可得到需要的频率值,最后送入译码显示电路中显示出来。可是控制部分才是最重要的,它在整个系统的运行中起至关重要的作用。为了得到一个高性能的数字频率计,本次设计采用单片机来做为数字频率计的核心控制电路,辅之于少数的外部控制电路。因此本此设计的系统包括信号放大整形电路、分频电路、单片机AT89C51和显示电路等。本系统让被测信号经过放大整形后,进入单片机开始计数,利用单片机内部定时计数器定时,在把所记得的数经过相关处理后送到显示电路中显示。其系统原理框图将在下面介绍。根据上述的基于单片机的数字频率计的设计原理,我们可设计一个由放大整形电路、分频电路、多路数据选择器、AT89C51以及显示电路来构成的数字式频率计,其系统框图如图3所示。文档仅供参考72020年4月19日图3硬件设计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。文档仅供参考72020年4月19日引脚说明:·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,能够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,此时能够作为输入端使用。当作为输入端使用时,P1口因为内部存在上拉电阻,因此当外部被拉低时会输出一个低电流(IIL)。·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,经过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时能够用作输入口。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)。文档仅供参考92020年4月19日·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******@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******@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8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时,经过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时能够用作输入口。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)。P3口同时具有AT89C51的多种特殊功能,具体如下表1所示:(串行输入口)(串行输出口)文档仅供参考92020年4月19日