基于AT89S52单片机的频率计设计.doc

简易频率计的设计 中 文 摘 要 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。AT89S52单片机是频率计的控制核心，来完成它待测信号的计数，译码，显示以及对分频比的控制。利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。 在整个设计过程中，所制作的频率计采用外部分频，实现10Hz~2MHz的频率测量，而且可以实现量程自动切换流程。以AT89S52单片机为核心，通过单片机内部定时/计数器的门控时间，方便对频率计的测量。其待测频率值使用四位共阳极数码管显示，并可以自动切换量程，单位分别由红、黄、绿3个LED指示。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。 关键词：频率计；单片机；计数器；量程自动切换 目录 第一章 前言 1 1.1频率计概述 1 1.2频率计发展与应用 1 1.3频率计设计内容 1 第二章 系统总体方案设计 2 2.1测频的原理 2 2.2总体思路 3 2.3具体模块 3 第三章 硬件电路具体设计 5 3.1 AT89S52主控制器模块 5 3.1.1 AT89S52的介绍 5 3.1.2 复位电路及时钟电路 6 3.1.3 引脚功能 7 3.1.4 单片机引脚分配 8 3.2 电源模块 9 3.2.1 直流稳压电源的基本原理 9 3.2.2 电源电路设计 10 3.3放大整形模块 11 3.4 分频设计模块 11 3.4.1 分频电路分析 11 3.4.2 74LS161芯片介绍 12 3.4.3 74LS151芯片介绍 13 3.4.4 分频电路 14 3.5 显示模块 14 3.5.1 数码管介绍 15 3.5.2 频率值显示电路 15 3.5.3 档位转换指示电路 16 第四章 系统的软件设计 17 4.1 软件模块设计 17 4.2 中断服务子程序 18 4.3 显示子程序 19 4.4 量程档自动转换子程序 20 4.5 应用软件简介 20 4.5.1 Keil简介 21 4.5.2 protues简介 22 第五章 频率计的系统调试 23 5.1 硬件调试 23 5.1.1 电源模块调试 23 5.1.2整形模块调试 24 5.1.3 分频模块调试 25 5.2 软件调试 25 5.2.1 Pouteus软件调试 25 5.2.2 功能调试 26 5.3系统调试 27 5.3.1 系统软件调试 27 5.3.2 系统软硬件调试 27 5.4 误差分析 28 第六章 总结 23 参考文献 24 致 谢 25 附录 1 第一章 前言 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展，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。 1.1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。传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点[1]。 1.2频率计发展与应用 在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要[2]。 1.3频率计设计内容 利用电源、单片机、分频电路及数码管显示等模块，设计一个简易的频率计能够粗略的测量出被测信号的频率。 参数要求如下： 1．测量范围10HZ—2MHZ； 2．用四位数码管显示测量值； 3．能根据输入信号自动切换量程； 4.可以测量方波、三角波及正弦波等多种波形； 第二章 系统总体方案设计 2.1测频的原理 测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号，通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端[3]。由晶体振荡器产生的基