单片机频率计设计实验报告

2010级电子信息工程电子信息工程专业《单片机原理及应用》课程设计报告设计题目单片机频率计的设计姓名及学号程海龙刘永何晓20100342040学院工程技术学院专业电子信息工程班级10.2班指导老师方飞2013年5月22号-1-目录一、设计题目及要求1、设计题目基于单片机的数字频率计设计。2、设计要求（1）基本要求①用单片机的定时器/计数器功能，外部扩展8位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来；②频率范围：10Hz~10MHz方波（TTL电平）,并显示出来；③要求画出单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。（2）发挥部分①频率上扩至10KHz（分频后再测量）；10mV正弦信号频率测量（设计信号调理电路）；②自制稳压电压。指导教师签名：年月日二、指导教师点评指导教师签名：年月日三、成绩报告（70%）：分，作品（30%）：分，总分：分验收盖章年月日-2-1引言........................................................................................................................-4-2芯片简介................................................................................................................-4-2.1单片机..............................................................................................................-4-2.1.1单片机特点及引脚图...............................................................................-4-2.1.2单片机引脚说明.......................................................................................-6-2.2其它芯片资料..................................................................................................-8-2.2.174HC573...................................................................................................-8-2.2.274HC138...................................................................................................-9-3方案选择与论证..................................................................................................-10-3.1方案比较........................................................................................................-10-3.2方案论证........................................................................................................-11-3.3方案选择........................................................................................................-12-4频率计系统原理概述..........................................................................................-12-4.1频率计方案的概述........................................................................................-12-4.2系统设计结构图............................................................................................-12-4.3显示功能描述................................................................................................-12-5系统硬件设计......................................................................................................-13-5.1时钟电路........................................................................................................-13-5.2复位电路........................................................................................................-13-5.3显示电路.......................................................................................................-14-5.4放大整形电路...............................................................................................-15-6软件设计..............................................................................................................-16-6.1软件实现原理...............................................................................................-16-6.2软件流程图...................................................................................................-16-7系统调试..............................................................................................................-17-8总结......................................................................................................................-17-9致谢......................................................................................................................-18-10参考文献............................................................................................................-18-11附录........................................................................................................................18摘要随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的-3-作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行较慢，而且测量频率的范围较小。考虑到上述问题，本课题——基于单片机设计频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形，然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获的频率值，最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本设计从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的频率计的设计方案，选择了实现系统的各种电路元器件。关键字：单片机频率计测量-4-1引言频率仪器是数字电路中一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，联机比较复杂，而且会产生比较大的延迟。随着复杂可编程逻辑器件的广泛应用，将使整个系统大大简化。提高整体性能，它是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波，方波，三角波，尖脉冲信号和其他具有周期的信号的频率，而且还可以测量他们的周期。经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪，可以测量电容做成数字电容测量仪;在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏仪，计价器等。因此数字频率计在测量物理量方面有广泛应用。本设计在测量频率时分别采用了测周法和测频法。在频率小于100Hz时用测周法，在频率大于100Hz时用测频法。测周法的原理实际上是测量一个周期所用时间的多少，再取周期的倒数，就是频率了。测周法适用于低频段的测量，当频率较高时，采用测周法误差会比较大。测频法的原理实际上是测量单位时间内的周期数，所测量即是频率，测频法适用于较高频段的测量，当测量的频率较低时，采用测频法误差会比较大。本课题的任务是设计一个基于单片机技术的数字频率计。主要介绍了整形电路，控制电路和显示电路的构成原理，以及测周法和测频法的基本方法，并且进行了相应的软硬件设计。2芯片简介2.1单片机2.1.1单片机特点及引脚图AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准性功能：-5-1、与MCS-51单片机产品兼容；2、8K支持在线编程(ISP)的FLASH结构程序存储器，1000次擦写寿命；3、全静态操作：0Hz-33MHz；4、三级加密程序存储器；5、32个可编程I/O口线；6、3个16位定时器/计数器；7、6个中断源；8、全双工UART串行通道；9、低功耗空闲和掉电模式；10、掉电后中断可唤醒；11、看门狗定时器；12、双数据指针；13、掉电标识符。工业级产品，温度范围(-40°C到85°C)，PU为无铅环保产品。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口中