单片机课程设计报告-设计并实现频率相位表精选.doc

1 课设题目及简要分析 题目：设计并实现频率/相位表 要求：输入两路方波信号，测量信号的频率和两信号的相位差，能显示频率值和相位差，精度：0.1Hz，0.10。在满足精度的前提下分析和证实系统的测量范围。 简要分析：题目要求测量两路同频率信号的频率和相位差，初步分析，测量频率有两种方法，定时计数法，测量周期求倒数的方法，可以根据具体情况选用不同的方法；测量相位差可以通过用领先的相位信号控制定时器开启，用落后的相位信号控制定时器停止，计算出两个信号的延时，然后除以信号的周期，再乘以3600就可以得到两个信号的相位差。 2设计原理 2.1 设计原理 测量频率有两种方法，直接测量法和间接测量法。 直接测量法即直接用计数器测出频率，将单片机的T1设置为计数方式，方波输入至单片机的计数器1的入口，对输入的方波计数，定时器0设置时长为1s。由于这种方法误差在1s计时到时，并非一定是整数个波形，而计数器计到的只能是整数个波形，所以有不大于一个波的误差存在，如果是高频信号，这个误差就非常小，但是如果是低频信号，就可能会导致误差较大。 间接测量法即通过测周期来求出频率，可以通过外部中断来控制，当方波的第n个下升沿启动计时器，第n+1个下升沿关闭计时器，计数器所记录的时间即为方波的周期。在通过周期来计算出所求的频率。 由于直接测量法对低频信号的误差较大，故此次课程设计采用间接测量法来测量。此次设计涉及到相位差，即两列波形异或得到的波形只需要测高电平，要用到GATE信号，GATE=1时，TR0=1，INTO=1才能启动计数器，而计数器0是通过外部中断INTO的下降沿开始触发的，计时器从0开始计时，计数器只能测高电平，因此测得的时间为半个周期。当计数器0计时溢出，执行m加1的操作。则测量时间为： t1=TH0*256+TL0+m*65536 ，所求频率F=/(2*t1) 测量两方波的相位差时,先将两方波信号异或，得到的新波形输入外部中断1的入口，在信号的第n个下跳沿时，进入外部中断的程序，开启计数器1。第n+1个下跳沿到来时，则关闭计数器1，当GATE=1时，只有在INT1=1 时，TR1=1时，计数器T1才开始计数，当计数器0计时溢出，执行m加1的操作,所以读的的时间只为高电平的持续时间，即为两方波的相隔时间t2，相位差可计算如下：t2=TH1*256+TLI+N*65536 ；则相位差P=t2/(2*t1)*360 2.2 系统框图 设计的频率/相位表的系统框图如下图1所示。 图1 2.3资源分配表 I/O口分配 具体分配内容 P0 液晶的数据与命令传输口 P1.0 液晶数据/命令断 P1.1 液晶读/写端 P1.2 液晶使能端 P3.2 (外部中断0) 方波1输入端 P3.3 （外部中断1） 异或后方波输入端 3 系统的硬件设计 3.1 系统的硬件电路图 系统的硬件电路图如下所示： 图2 3.2 系统的硬件资源 （1）89C52单片机 如图所示为89C52单片机的引脚图 图3 P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，没脚可吸收8TTL门电路，当P1口的电路第一次写１时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部数据存储器，它被定义数据/地址的第八位在flash编程时，P0口作为原码输入口，当flash进行校验时，P0口输出原码，此时P0口外部必须拉高。 P2口在设计中，P2.0设置为LCD的寄存器RS控制端，P2.1设置为LCD的RW控制端，P2.2设置为LCD的使能E控制端。 P3口管脚 备选功能 P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(计时器0外部输入) P3.5 T1(计时器1外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器写通道) P3.7 /RD(外部数据存储器读通道) （2）1602LCD显示器 如图所示为1602显示器的引脚图 图4 1602LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 表1 1602LCD引脚说明表 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接电源（+5V） 3 V0 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 4 RS RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 5 R/W R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 6 E E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位） 8 DB1 低4位三