毕业设计(论文)-基于单片机的数字频率计设计

毕业设计说明书（论文）第1页共48页基于单片机的数字频率计设计摘要：本文介绍了一款能够实现对信号源进行准确测量的基于AT89C52单片机的数字频率计。系统主要由单片机控制模块，放大整流模块，控制模块，显示模块组成。信号经放大电路放大，由整流电路将信号送入单片机系统，单片机系统通过定时器、计数器对正弦波，方波三角波信号进行脉冲计数，将得到的频率数据在液晶显示屏上进行显示。最终能实现对输入幅度在50mV-5V之间频率在0HZ～10MHZ之间的方波、正弦波、三角波信号进行频率计数，信号源由信号发生器产生，输出采用液晶显示，并且实现了自动换挡的功能。关键词：单片机；频率计；测量TheDesignofDigitalFrequencyMeterBasedonSingle-ChipComputerAbstract:ThisarticledescribesafrequencycounterbasedonAT89C52single-chipcomputer,whichcanmeasuresignalsourcesaccurately.Thesystemmainlyconsistsofthemicrocontrollermodule,amplifiedrectifiermodule,controlmoduleanddisplaymodule.Signalsareamplifiedbytheamplifierandsentbytherectifiercircuittothemicrocontrollersystemwhichcountsthepulseofsinewave,squarewaveandtrianglewavesignalsthroughthetimerandcounter.AndthenfrequencydatawillbedisplayedontheLCDscreen.Ultimatelyfrequencycountingofsquarewave,sinewave,andtrianglewavesignalswhoseinputisbetween50mvand5vandwhosefrequencyrangesfrom0HZto10MHZisachieved.Signalsourcescomefromthesignalgenerator.SignaloutputisLCDdisplayed.Ultimately,automaticshiftfunctionisrealized.Keywords:SCM；frequencycounter；measurement毕业设计说明书（论文）第2页共48页目录前言.....................................................错误!未定义书签。第1章系统总体设计........................................错误!未定义书签。1.1课题背景...........................................错误!未定义书签。1.2选题意义...........................................错误!未定义书签。1.3系统总体设计.......................................错误!未定义书签。1.3.1软件结构设计.................................错误!未定义书签。1.3.2硬件结构设计.................................错误!未定义书签。1.4主要功能及技术指标.................................错误!未定义书签。第2章硬件电路设计........................................错误!未定义书签。2.1单片机控制模块.....................................错误!未定义书签。2.1.1单片机STC89C52简介..........................错误!未定义书签。2.1.2单片机STC89C52最小系统......................错误!未定义书签。2.2按键输入模块.......................................错误!未定义书签。2.3输出显示模块.......................................错误!未定义书签。2.4声音提示模块.......................................错误!未定义书签。2.5电机工作模块.......................................错误!未定义书签。2.5.1直流电动机简介...............................错误!未定义书签。2.5.2继电器简介...................................错误!未定义书签。2.5.3电机控制电路分析.............................错误!未定义书签。第3章系统软件设计........................................错误!未定义书签。3.1软件设计思想........................................错误!未定义书签。3.2程序模块...........................................错误!未定义书签。3.2.1主程序.......................................错误!未定义书签。3.2.2洗涤程序设计.................................错误!未定义书签。3.2.3定时子程序设计...............................错误!未定义书签。3.2.4按键扫描子程序设计...........................错误!未定义书签。3.2.5数码管显示子程序设计.........................错误!未定义书签。毕业设计说明书（论文）第3页共48页第4章系统调试............................................错误!未定义书签。4.1系统软件调试........................................错误!未定义书签。4.2系统硬件调试.......................................错误!未定义书签。第5章结束语..............................................错误!未定义书签。参考文献...................................................错误!未定义书签。致谢.......................................................错误!未定义书签。附录Ⅰ电路原理图..........................................错误!未定义书签。附录Ⅱ源程序代码..........................................错误!未定义书签。附录Ⅲ硬件实物图..........................................错误!未定义书签。前言数字频率计(DFM)是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一,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，而且它是数字电压表(DVM)必不可少的部件。当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器反映到人们眼帘。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。随着人们文化生活水平的提高，加上现在中国国力的上升，人民在不断的追求高质量生活的同时大都在密切的关注着我们的民族产业的发展前景。而频率计的发展虽是一个极小部分但也可以反映出我国民族产业发展的现状。我国在很多的方面都已不在是过去那个很贫穷落后的国家，但是关系着我们国计民生的民族产业的发展却是不尽人意，不能不成为今天令人注目的焦点。本论文主要讲述了数字频率计的小集成制作。用小集成块来实现所要测信号的频率的要求。正是因为数字频率计的应用是如此的广泛，才使得它的作用是如此的重要,所以更应该去关注和研究。我国的频率计其实不是落后发达国家太多的，我国在这个领域的发展是极其迅速的，现在的技术实际已是多年来见证。我国现阶段电子产品的市场特点,电子数字化发展很快。在我国和发达国家的发展情况是趋于一致的，数字频率计已经应用于高科技等毕业设计说明书（论文）第4页共48页产品上面，可以不无夸张的说没有不包含有频率计的电子产品。我国的CD、VCD、DVD和数字音响广播等新技术已开始大量进入市场;而在今天这些行业中都必须用到频率计。到今天频率计已开始并正在向智能、精细方向的发展。本次设计的频率计是基于单片机的自适应的频率计，本章开头主要讲述本毕业设计的概要，从而得出系统的大体框图。接下来则设计系统的软件件及其硬件。在软件设计中，首先设计出总体的软件流程图，继而进行更细一步的设计。在硬件的设计中，将硬件分成几大模块，分别详细的叙述各模块的功能。最后进行系统的总体运行及调试，并作出相应的修改。第一章系统总体设计本次设计的数字频率计是一种用液晶显示被测信号频率的测量仪器.它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、三角波信号。本文讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、以及对它们的调试、对调试结果的分析，最终得到实验结果。1.1设计方案确定在研究大量资料的基础上发现目前常用的数字频率计通常采用以下三种方案进行设计制作，具体如下：1.方案一：电路整体框架如图1-1所示。被测信号经过放大电路，整形电路从而将其转换成同频率的脉动信号，送入计数器进行计数，闸门的一个输入信号是秒脉冲发出的标准脉冲信号，秒脉冲信号源含有个高稳定的石英振荡器和一个多级分频器共同决定，其时间是相当精确的，计数器显示电路采用液晶显示【1】。毕业设计说明书（论文）第5页共48页信号放大整形电路闸门单片机计数、控制液晶显示门控信号信号输入图1-1方案一设计框图2.方案二：本方案采用单片机程序处理输入信号并且将结果直接送往液晶显示，为了提高系统的稳定性，输入信号前进行放大整形，在通过A/D转换器输入单片机系统，采用这种方法可大大提高测试频率的精度和灵活性，并且能极大的减少外部干扰，采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高并且采用单片机系统成本也会提高【2】。LED数显电路单片机A/D转换器放大整形电路信号输入图1-2方案二设计框架图3.方案三：采用频率计专用模块,即大规模集成电路将计数器、锁存器、译码、位和段驱动，量程及小数点选择等电路集成在一块芯片中，该方案在技术上是可行的，可以简化电路毕业设计说明书（论文）第6页共48页的设计，当对于设计要求中的某些指标，采用专用模块来完成比较困难，即扩展极为不便[3]。LED显示电路专用数字频率计控制电路外部电路信号输入图1-3方案三框架图以上三种方案比较：第一种方案具有设计复杂度小、电路简洁、功能实用且成本低廉等特点，其稳定性较好基本能满足设计要求。方案二采用单片机处理能较高要求，但成本提高且设计复杂。方案三采用专用频率计设计模块固然设计简单且稳定但系统可扩展性能较差。综上所述，本课题