单片机原理与应用数字频率计数器.pdfVIP

目录

第1章数字频率计概述1

1.1数字频率计概述1

1.2数字频率计的基本原理1

1.3单脉冲测量原理2

第2章课程设计方案设计2

2.1系统方案的总体论述2

2.2系统硬件的总体设计3

2.3处理方法3

第3章硬件设计4

3.1单片机最小系统4

第4章软件设计5

4.1系统的软件流程图5

4.2程序清单7

第5章课程设计总结7

参考文献8

附录Ⅰ仿真截图9

附录Ⅱ程序清单15

第1章数字频率计概述

1.1数字频率计概述

数字频率计又称为数字频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量

仪器，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方波信号及其他各种

单位时间内变化的物理量。

本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用6个数码管显示6位十进制数。

测量范围从10Hz—5.5kHz，精度为1%，用单片机实现自动测量功能。

基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量频率

的方法对方波的频率进行自动的测量。

1.2数字频率计的基本原理

数字频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，

则被测信号的频率f=N/T（如图1.1所示）。

图1.1频率测量原理

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。用单片

机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数；好处是设

计出的频率计系统结构和程序编写简单，成本低廉，不需要外部计数器，直接利用所给的

单片机最小系统就可以实现。缺陷是受限于单片机计数的晶振频率，输入的时钟频率通常

是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一，在本次设计使用的AT89C51单片机，由

于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个

周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。根

青岛科技大学课程设计说明书(论文)

据频率检测的原理，很容易想到利用51单片机的T0、T1两个定时/计数器，一个用来定

时，另一个用来计数，两者均应该工作在中断方式，一个中断用于1s时间的中断处理，

一个中断用于对频率脉冲的计数溢出处理。

1.3单脉冲测量原理

首先设置定时器T0为方式1，在被测脉冲信号INT0的下降沿进入外部中断函数，在

中断函数中启动T0计数码，被测脉冲信号下降沿停止T0计数，

脉宽测量过程见下图：

定时器T0以方式1对内部脉冲计数，16位计数值存放在40H（高字节）和41H单元

第2章课程设计方案设计

2.1系统方案的总体论述

数字频率计是用于测量信号(方波，脉冲信号)的频率，并用十进制数字显示，它具有

精度高，测量迅速，读数方便等优点。

脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f＝N／T，其

中，f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数。T为产生N个脉冲所需的时间。

计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。如在1S内记录1000个脉冲，则被测信号的

频率为1000Hz。

本实验课题仅讨论一种简单易制的数字频率计。

青岛科技大学课程设计说明书(论文)

2.2系统硬件的总体设计

本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51，由它完成对待测信号频率的

计数和结果显示等功能，可分为以下几个两个模块电路：单片机系统、数码管及显示电路。

各模块关系图如图2.1所示：

图2.1数字频率计系统框图

2.3处理方法

本频率计的设计以AT89C51单片机为核心，利用它内部的定时/计数器完成待