频率计数器2016解答.doc

课 程 设 计 课程名称 单片机原理及应用 课题名称 频率计数器 业 班 级 测控技术与仪器 学 号 201301200135 姓 名 傅名扬 指导老师 寻大勇等 2016年3月11日 课程设计任务书 课题名称 频率计数器 名 傅名扬 专业 测控技术与仪器 班级 1301 学号 35 指导老师 寻大勇 课程设计时间 2016年2月29日-2016年3月11日 意见： 审核人： 一、任务及要求 设计任务： 本课题以单片机为核心，设计和制作一个频率计数器，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果能够显示出来。要求能够对0－250KHz的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。 设计要求： （1）确定系统设计方案； （2）进行系统的硬件设计； （3）完成应用程序设计； (4) 应用系统的硬件和软件的调试。目 录 第1章2章 系统方案设计3章 系统硬件电路设计4章 统软件设计5章 统仿真及调试10 参考文献 11 附录A 仿真图 12 附录B 程序清单 13 第1章设计任务及要求1设计任务： 本课题以单片机为核心，设计和制作一个频率计数器，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果能够显示出来。要求能够对0－250KHz的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。 1设计要求： （1）确定系统设计方案； （2）进行系统的硬件设计； （3）完成应用程序设计； 4）应用系统的硬件和软件的调试。 （6）会用KeilC51软件对源程序进行编译调试及与Proteus软件联调，实现电路仿真。 第2章 系统方案设计1率计数器的基本原理 频率的测量实际上就是在1S时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。也就是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟， 对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。 测量一个信号的频率有两种方法：第一种是计时法，用基准信号去测量被测信号的高电平持续的时间，然后转换成被测信号的频率。第二种是 计数法，计算在基准信号高电平期间通过的被测信号个数。根据设计要求 测量0HZ~250KHZ的正弦信号，首先要将正弦信号通过过零比较转换成方 波信号，然后变成测量方波信号。如果用第一种方法，当信号频率超过 1KHZ 的时候测量精度将超出测量精度要求，所以当被测信号的频率高于 1KHZ 的时候需要将被测信号进行分频处理。如果被测信号频率很高需要 将被测信号进行多次分频直到达到设计的精度要求。本课程设计采用 AT89C51 单片机为控制器件来制作一个0HZ~250KHZ 的频率计数器，并将 所得到的频率通过数码管显示出来。根据设计要求用单片机的内部T0 生基准信号，由INTO输入被测信号，通过定时方式计算被测信号的持续 时间。通过单片机计算得出结果，最后通过数码管显示测量结果。 系统的原理框图如下图所示： 2．2总体方案 系统采用AT89C51单片机作为控制核心，门控信号由AT89S51 内部的 计数定时器产生，单位为1s。由于单片机的计数频率上限较低(12MHZ 完成运算、控制及显示功能。由于使用了单片机，使整个系统具有极为灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能扩展与改进。原理图如下图：在本设计方案中，我通过程序设定T0工作在计数状态下，T1工作在计时状态下。T0计数器对输入的信号经行计数，其最大计数值为fOSC/24, 当fOSC=12MHz 时，T0的最大计数频率为500kHz。由于信号的频率就是每秒钟信号脉冲的个数，于是我让T1工作在定时状态下，定时时间为1每定时1秒钟到，就停止T0的计数，然后从T0的计数单元中读取计数的数值，即完成了信号频率的测量，最后通过六位数码管显示出频率值。单片机处理数码管显示。 第3章 系统硬件电路设计 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读