基于89C51数字频率计课程设计.docVIP

单片机系统 课程设计任务书 学生姓名 XX 专业班级 XX 学号 XX 题 目 基于89C51的数字频率计 课题性质 工程设计 课题来源 自拟 指导教师 XXXXX 主要内容 （参数） 利用89C51单片机设计一个数字频率计 1、通过定时器计数方式产生。2、有足够宽的测量，测试通过显示3、能够测量正弦信号，方波其他各种单元时间内变化的物理量 （进度） 第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。 第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。 第5-6天：软件设计，编写程序。 第7-8天：实验室调试。 第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。 主要参考 资料 [1]张毅刚．（第2版）北京：，2010．．北京 系（教研室）主任签字： 年 月 日 目录 1 引言 4 2 系统概述 4 2.1 频率测量原理 4 2.2 方案比较 4 2.3方案选择 5 3 系统硬件设计 5 3.1 系统硬件总述 5 3.2 信号输入电路 6 3.3 开关电路 8 3.4 计数电路 8 3.5 AT89C51介绍 9 3.6 数字频率计显示电路 10 3.7 时钟控制电路 11 4．系统软件设计 12 4.1 系统软件总述 12 4.2 显示器初始化设计 13 4.3 计数子程序 14 4.4 数制转换子程序设计 15 4.5 显示子程序设计 16 5系统的功能调试 17 6 结论 19 参考文献 19 附录A 20 附录B 20 1 引言 单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具 有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。 51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和皮鞭接受及应用，51系列单片机还会在今后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理和使用时非常重要的。 数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。随着复杂可编程逻辑器件（CPLD）的广泛应用，以EDA工具作为开发手段，运用汇编语言。将使整个系统大大简化。提高整体的性能和可靠性。 2 系统概述 2.1 频率测量原理 频率计的基本原理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。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。 2.2 方案比较 数字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。 方案（一）：采用分立式元器件，运用数字电路技术，可以设计出数字频率计，原理框图如图2-1所示。 传统的数字频率计大多采用74LS系列数字集成电路直接测频，在使用过程中存在电路结构复杂，测量精度低、故障率高、维护不易等问题。 图2-1方案（一）原理框图 方案（二）采用51单片机作为控制器，运用较少的外围器件就可以设计出数字频率计。原理框图如图2-2所示。 本设计是以单片机为主再附加一些外围电路来设计数字频率计，通过单片机的软件设计，采用适当的算法，取代很多以前用硬件实现的电路，这不仅能弥补以往频率计测量精度低、故障率高、维护不易等不足，而且性能也得到了很大的提高。 图2-2 方案（二）原理框图 2.3方案选择 对于生活上的简单用用而言，方案二完全符合应用要求，况且性价比更高一些，有实际的研究价值，故选择方案（二）。 3 系统硬件设计 3.1 系统硬件总述 本课题设计的频率计由单片机AT89C51 、计数器74HC393 、分频器MB501以及时钟晶振等构成。利用外扩的计数器74HC393和单片机AT89C51 内含的16 位计数器来构成多位计数器对待测信号计数。采用的双四位二进制计数器74HC393最高计数频率可达39MHz。若先对外部信号进行分频计数，再利用AT89C51对所测信号进行相对应的扩频，这样可使频率计的最高测量频率达GHz