学位论文中北大学单片机数字频率计课程设计Word文档下载推荐.docx

学位论文中北大学单片机数字频率计课程设计Word文档下载推荐.docx

《学位论文中北大学单片机数字频率计课程设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学位论文中北大学单片机数字频率计课程设计Word文档下载推荐.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2.硬件系统设计

2.1系统硬件的构成

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。

可分为以下五个模块：

晶振电路、复位电路、译码转换、单片机系统、数码显示模块。

各模块关系图如图1所示。

图1系统组成框图

2.2系统硬件各模块简介

2.2.1晶振电路和复位电路

XTAL1与XTAL2管脚接两个22pF电容和12MHz晶振构成时钟电路。

RST管脚接10kΩ电阻，20μF电容上电复位电路。

2.2.2AT89C51单片机

本设计采用的是AT89C51单片机，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。

设计中主要用到P2端口与74HC4511译码器连接输出待显示的个位与十位的数据，P1端口与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。

P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口，它的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。

当向P3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）。

2.2.3译码显示

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，共需要4个74HC4511和4个七段显示数码管。

89C51单片机P2端口与74HC4511译码器连接输出待显示的个位与十位的值，P1端口与74HC4511译码器连接输出频率计的百位和千位的值。

2.2.4系统硬件电路图

图2系统硬件电路图

3设计过程

3.1程序流程图

图3程序流程图

3.2初始化程序部分

采用12MHz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50ms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。

将定时器／计数器的方式寄存器TMOD，用软件赋初值51H，即01010001B。

这时定时器／计数器1采用工作方式1，方式选择位C／T设为1，即设T1为16位计数器。

定时器／计数器O采用工作方式1，C／T设为0，即设TO为16位定时器。

所以T0的初始值为3CB0H。

以下为程序代码。

ORG0000H

AJMPSTART

ORG0600H

START:

MOVTMOD,#51H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

MOVIE,#82H

MOVTH1,#00H

MOVTL1,#00H

SETBTR0

SETBTR1

3.3频率计算

由于定时50ms，采用4位显示，最大显示频率是9999，因此50ms里最大计数为500，否则显示不准确，500的十六进制为01F4H,当计数器的高八位大于01时，计数值大于500超过最大显示，即直接显示9999，当高八位等于01时，在判断第四位TL1与F4H的大小，大于或等于也直接显示频率9999，小于时在进行十进制转换，当高八位小于01时，在跳转到十六进制转换到十进制的程序中，再显示出来。

最后将十六进制数转换为十进制数。

以下为程序代码：

LOOP:

SJMP$；

等待中断

ORG000BH；

入口地址

AJMPBTR0

ORG0080H

BTR0:

CLRTR1；

停计数

CLRTR0

MOVA,TH1

CJNEA,#01H,NEXT1；

判断TH1的计数是否大于01H，（500十六进制为01F4H）

SJMPNEXT2

NEXT1:

JCBEGIN

JNCNEXT4

NEXT2:

MOVA,TL1

CJNEA,#0F4H,NEXT3；

等于则比较TL1的计数值和#0F4的大小

SJMPNEXT4

NEXT3:

NEXT4:

MOVA,#99H；

大于01F4H则输出9999

MOVP1,A

MOVP2,A

4.仿真调试

4.1仿真结果

本次仿真是在Proteus平台上进行，仿真电路如下：

图4方波频率为10kHz显示结果

图5方波频率为800Hz显示结果

4.2仿真结果分析

本实验采用两个分别为10kHz，800Hz的信号源来验证所设计的频率计的准确性，分别模拟量程范围0~9999Hz外和量程范围0~9999Hz内的显示结果。

当开关打在10kHz时，数码管显示9999，与预期符合，当开关打在800Hz的信号源上时，显示800也符合。

总结

5.1设计小结

该频率计设计，实现了测被测信号的频率，周期和脉宽的功能。

在调测的过程中发现测量频率时，档位在1Hz~9999Hz，最终得到的结果的符合预期要求，测量结果在误差允许范围之内。

5.2心得体会

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，会被经常使用到。

通过这次课程设计，不但加深我对在课程上所学到的单片机理论知识的认识和理解，重新让自己认识到了这门学科的在应用方面的广阔前景，并且通过知识与应用于实践的结合更加丰富了自己的知识。

扩展了知识面，不但掌握了本专业的相关知识，而且对其他专业的知识也有所了解，而且较系统的掌握单片机应用系统的开发过程，因而自身的综合素质有了全面的提高。

在本次课程设计中，发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，比如在硬件仿真时，由于对数电、模电的知识掌握得不够牢固，导致仿真结果一直不能实现，还有在进行编程的时候对单片机的寄存器、接口电路等不够了解，也遇到了很多问题，但最终通过查资料、同学的帮助解决了这些问题。

同时也熟练掌握了proteus、keil这两个软件，提高了自己的动手能力。

参考文献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术．清华大学出版社，1996.

[2]胡汉才.单片机原理及系统设计.清华大学出版社，2002.

[3]李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社，1994.

[4]徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理、接口、应用.北京邮电大学出版社，1990.

[5]张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验.复旦大学出版社，1992.

[6]proteus帮助文档.

[7]keil帮助文档.

[8]高海生，杨文焕.单片机应用技术大全.西南交通大学出版社，1996.

[9]E.A.Nichols，J.C.Nichols，K.R.Musson.微型计算机数据通信，1989.

[10]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京航空航天大学出版社，1999.

附录程序清单

MOVTMOD,#51H；

送方式字

MOVTH0,#3CH；

T0赋初值

MOVTL0,#0B0H

MOVIE,#82H；

开T0中断

MOVTH1,#00H；

T1清零

MOVTL1,#00H

SETBTR0；

开始计数

SETBTR1

AJMPBTR0

LJMPLAST；

长转移

BEGIN:

MOVA,TL1；

小于01F4H则转换为十进制，以下程序为十进制转换

MOVB,#14H

MULAB

MOVR2,B

MOVB,#10H

DIVAB

MOVR0,A

MOVR1,B

ADDA,R2

MOVR7,A

MOVB,#06H

MOVB,#0AH

MOV40H,A

MOV41H,B

MOVA,R0

MOVR3,A

MOVR4,B

MOVA,R2

MOVR5,A

MOVR6,B

MOVA,R1

ADDA,R4

ADDA,R6

ADDA,41H

ADDA,R0

ADDA,R3

ADDA,R5

MOVB,#05H

MOVA,R7

MOVB,#09H

MOV42H,A

MOVA,B

ADDA,40H

MOVR0,B

MOVB,#02H

ADDA,42H

MOVR4,A

MOVR5,B

MOV