基于单片机的简易频率计.doc

单片机课程设计 题 目 基于单片机简易的频率计 专业班级 11级电子科学与技术2班 院 （系） 电气工程 完成时间 2015年 1月 9日  单片机课程设计任务书 一、设计题目 基于单片机简易的频率计 二、设计任务与要求 1.本品主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成 2.设计过程中，频率计采用外部10分频，以便测量1Hz～1MHz的信号频率，并且实现量程自动切换。 参考文献 [1] 吴钟珍.必威体育精装版实用电子电工技术手册.徐氏基金会出版社 2010,23(3):97~98 [2] 深圳市中源单片机发展有限公司 STC89C52 [3] 张友德.单片微型机原理、应用和实验. 复旦大学出版社 2009.342~344 [4] 陈大钦.电子技术基础.（第二版）高等教育出版社 2009,13:25~26 [5] 曾建唐.电工电子基础实践设计.机械工业出版社 2007,10(4)：278280 [6] 马淑华.单片机原理与接口技术.北京邮电大学出版社 2004.49~77. 设计时间 2014 年 12 月 29 日 至 2015 年 1月 9 日 指导教师签名： 年 月 日 目 录 1 总体方案设计 1 1.1 设计要点 1 1.2 系统方案 1 2 理论分析与计算 2 2.1 频率计概述 2 2.2 频率测量原理 2 2.3精度保证 3 3 电路与程序 3 3.1 电路设计 3 3.2 程序设计 4 4 测试与调整 5 4.1 测试方案及测试条件 5 4.2 测试结果完整性 6 5 总结与体会 6 参考文献 8 附录1：总体电路原理图 9 附录2：实物图 10 附录3：元器件清单 11 附录4：C语言程序 12 1 总体方案设计 1.1 设计要点 本次课程设计有以下要点： ① 设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。 ②测量频率范围：10~9999Hz。 ③测量信号类型：正弦波、方波和三角波。 ④测量信号幅值：0.5~5V。 ⑤设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1S。 ⑥确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 1.2 系统方案 简易数字频率计可以用中规模集成芯片构建而成，但与用51单片机实现相比，其电路复杂程度要大得多，而且远远不及用单片机实现灵活，其精度也不及用单片机实现的高。所以我采用用STC89C52单片机去实现。 我采用单片机89S52作为控制核心，用数码管显示所输入信号的频率，具体的系统框图如图1-1所示： 图1-1 简易频率计的系统总体框图 其中，信号通过整形放大后，输入单片机中的计数器，运用单片机中的定时器设置每隔一秒钟将计数器中死亡数据输出，通过数码管显示。单片机作为控制中心，随时检测和计录输入信号的频率，并控制输出显示和输入是否超载。而显示电路用一个四位一体的数码管实现。为简化硬件电路，用动态显示的方式，依次点亮个数码管,这样不仅仅是简化了电路，而且每一时刻四位数码管只相当于一位数码管的功耗，大大减少了功耗。 2 理论分析与计算 2.1 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。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示四位数。测量范围从100Hz—9999Hz的正弦波、方波、三角波。用单片机实现自动测量功能。 此频率计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 2.2 频率测量原理 频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图2-1所示。 若被测量信号的周期为，分频数m1，分频后信号的 周期为T，则：T=m1Tx 。由图可知： T=NTo （注：To为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信号的频率f。） 图2-1 频率测量原理图 2.3精度保证 单片机系统的标准频率比较稳定，而是系统标准信号频率的误差，