《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于單片機(jī)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要11芯片介紹11.1 lm324111.2 at89s52211.2.1 at89s52的主要性能11.2.2 at89s52的功能特性描述21.2.3 at89s52的引腳功能描述31.2.4 特殊功能寄存器41.2.5存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)71.2.6 定時(shí)器0和定時(shí)器171.2.7 定時(shí)器271.2.8 中斷81.2.9晶振特性91.2.10 flash編程并行模式102總體方案設(shè)計(jì)112.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)112.2 系統(tǒng)方案113模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)123.1 顯示模塊123.2單片機(jī)總控制單元：123.3放大整形電路4134 軟件設(shè)計(jì)3145 測(cè)試結(jié)果186 總結(jié)與

2、體會(huì)19參考文獻(xiàn)20附錄1：總體電路原理圖21附錄2：元件清單22武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)，是以at89s52單片機(jī)為控制核心，輔以放大整形電路，顯示電路構(gòu)成的。簡(jiǎn)易頻率計(jì)能夠根據(jù)題目要求能夠用4位7段數(shù)碼管顯示待測(cè)頻率，格式為0000hz。測(cè)量頻率09999hz信號(hào)類型：正弦波、方波和三角波。測(cè)量信號(hào)幅值：0.19v。另外，采用在線編程校準(zhǔn)大大提高了頻率計(jì)的測(cè)量精度，在9999hz的頻率范圍內(nèi)，可以把誤差控制在0.022%以下。而且具有靈活的現(xiàn)場(chǎng)可更改性。在不更改硬件電路的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種改進(jìn)還可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。該數(shù)字頻率計(jì)具有高速、精確、

3、可靠、抗干擾性強(qiáng)和現(xiàn)場(chǎng)可編程等優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)所設(shè)計(jì)的頻率計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)量和記錄，滿足要求，且在局部某些地方有自己的創(chuàng)新之處，相比用中規(guī)模集成器件構(gòu)成的頻率計(jì)優(yōu)點(diǎn)有成本低、原理簡(jiǎn)單、功能齊全，實(shí)現(xiàn)價(jià)值高，各項(xiàng)性能較好。關(guān)鍵字：數(shù)字頻率計(jì) at89s52 可編程 高精度i武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1芯片介紹本次課程設(shè)計(jì)主要用到的芯片有用于整形電路的集成運(yùn)放lm324和主控芯片at89s52，下面對(duì)這兩塊芯片作一下詳細(xì)的介紹。1.1 lm3241圖1 lm324的外形lm324 是四運(yùn)放集成電路，它采用14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖1所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，

4、除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖2所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“v+”、“v-”為正、負(fù)電源端，“vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。lm324 的引腳排列見(jiàn)圖3。 圖2 運(yùn)算放大器的符號(hào) 圖3 lm324的引腳排圖由于lm324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。1.2 at89s5221.2.1 at89s52的主要性

5、能l 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器l 1000次擦寫(xiě)周期l 全靜態(tài)操作：0hz33hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 32個(gè)可編程i/o口線l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 八個(gè)中斷源l 全雙工uart串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符1.2.2 at89s52的功能特性描述at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程

6、，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或

7、硬件復(fù)位為止。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。圖4 at89s52的引腳結(jié)構(gòu)1.2.3 at89s52的引腳功能描述vcc : 電源gnd: 地p0: p0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。p1:p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫(xiě)“1”時(shí)

8、，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。表1 p1 口部分引腳的第二功能p2:p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）

9、。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr）時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。p3:p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第

10、二功能）使用，如表2所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。表2 p3 口引腳的第二功能rst: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，rst腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst 腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr(地址8eh)上的disrto位可以使此功能無(wú)效。disrto默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/prog：地址鎖存控制信號(hào)（ale）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別

11、強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8eh的sfr的第0位置 “1”，ale操作將無(wú)效。這一位置 “1”，ale 僅在執(zhí)行movx 或movc指令時(shí)有效。否則，ale 將被微弱拉高。這個(gè)ale 使能標(biāo)志位（地址為8eh的sfr的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。psen:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（psen）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)at89s52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，psen在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，psen將不被激活。ea/vpp:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000h 到ffffh的外部程序存

12、儲(chǔ)器讀取指令，ea必須接gnd。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea應(yīng)該接vcc。在flash編程期間，ea也接收12伏vpp電壓。xtal1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2:振蕩器反相放大器的輸出端。1.2.4 特殊功能寄存器特殊功能寄存器(sfr)的地址空間映象如表3所示。并不是所有的地址都被定義了。片上沒(méi)有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)將會(huì)無(wú)效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”。由于這些寄存器在將來(lái)可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為“0”。表3 at89s52 特殊寄存器映象及復(fù)位值定時(shí)器2 寄存器：寄存器t2con 和t2m

13、od 包含定時(shí)器2 的控制位和狀態(tài)位（如表4和表5所示），寄存器對(duì)rcap2h和rcap2l是定時(shí)器2的捕捉/自動(dòng)重載寄存器。中斷寄存器：各中斷允許位在ie寄存器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在ie中設(shè)置。雙數(shù)據(jù)指針寄存器：為了更有利于訪問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)提供了兩路16位數(shù)據(jù)指針寄存器：位于sfr中82h83h的dp0和位于84h85。特殊寄存器auxr1中dps0 選擇dp0；dps=1 選擇dp1。用戶應(yīng)該在訪問(wèn)數(shù)據(jù)指針寄存器前先初始化dps至合理的值。表4 t2con：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制寄存器表5 auxr：輔助寄存器1.2.5存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)mcs-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)

14、據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64k尋址。程序存儲(chǔ)器：如果ea引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始。對(duì)于89s52，如果ea 接vcc，程序讀寫(xiě)先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為0000h1fffh）開(kāi)始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000hffffh。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：at89s52 有256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說(shuō)高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開(kāi)的。當(dāng)一條指令訪問(wèn)高于7fh 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定cpu 訪問(wèn)高128 字節(jié)ram 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問(wèn)特殊功能寄存器（sfr）。例如，下面的直接尋址指令訪問(wèn)0a0

15、h（p2口）存儲(chǔ)單元mov 0a0h , #data使用間接尋址方式訪問(wèn)高128 字節(jié)ram。例如，下面的間接尋址方式中，r0 內(nèi)容為0a0h，訪問(wèn)的是地址0a0h的寄存器，而不是p2口（它的地址也是0a0h）。mov r0 , #data堆棧操作也是簡(jiǎn)介尋址方式。因此，高128字節(jié)數(shù)據(jù)ram也可用于堆棧空間。1.2.6 定時(shí)器0和定時(shí)器1在at89s52 中，定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的操作與at89c51 和at89c52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于uart 的信息，可參考atmel網(wǎng)（）。從這個(gè)主頁(yè)，選擇“products”，然后選擇“8051-architech flash microco

16、ntroller”，再選擇“productoverview”即可。1.2.7 定時(shí)器2定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器t2con中的c/t2位選擇（如表2所示）。定時(shí)器2有三種工作模式：捕捉方式、自動(dòng)重載（向下或向上計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器。如表4 所示，工作模式由t2con中的相關(guān)位選擇。定時(shí)器2有2個(gè)8位寄存器：th2和tl2。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，tl2 寄存器都會(huì)加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入角t2發(fā)生1至0的下降沿時(shí)增加1。表6

17、 定時(shí)器2工作模式在這11種方式下，每個(gè)機(jī)器周期的s5p2期間采樣外部輸入。一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器將加1。在檢測(cè)到跳變的這個(gè)周期的s3p1 期間，新的計(jì)數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因?yàn)樽R(shí)別10的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)晶振周期），所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個(gè)完整的機(jī)器周期內(nèi)保持不變。1.2.8 中斷at89s52 有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（int0 和int1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷。這些中斷如圖5所示每個(gè)中斷源都可以通過(guò)置位或清除特殊寄存器ie 中的相關(guān)中斷允

18、許控制位分別使得中斷源有效或無(wú)效。ie還包括一個(gè)中斷允許總控制位ea，它能一次禁止所有中斷。如表7所示，ie.6位是不可用的。對(duì)于at89s52，ie.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫(xiě)1。它們?yōu)閍t89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器2可以被寄存器t2con中的tf2和exf2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是tf2 或exf2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時(shí)器0和定時(shí)器1標(biāo)志位tf0 和tf1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的s5p2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位tf2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的s2

19、p2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。圖5 中斷源表7 中斷允許控制寄存器（ie）1.2.9晶振特性如圖10所示，at89s52 單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，xtal1 和xtal2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件的話，xtal2 可以不接，而從xtal1 接入，如圖7 所示。由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。 圖6 內(nèi)部振蕩電路連接圖石英晶振 圖7 外部振蕩電路連接圖c1,c2=30pf1

20、0pf陶瓷諧振器 c1,c2=40pf10pf1.2.10 flash編程并行模式at89s52 帶有用作編程的片上flash 存儲(chǔ)器陣列。編程接口需要一個(gè)高電壓（12v）編程使能信號(hào)，并且兼容常規(guī)的第三方*（原文：third-party，不知道對(duì)不對(duì)）flash或eprom編程器。at89s52程序存儲(chǔ)陣列采用字節(jié)式編程。編程方法:對(duì)at89s52編程之前，需根據(jù)flash編程模式表和圖13、圖14對(duì)地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)設(shè)置?？刹捎孟铝胁襟E對(duì)at89s52編程：1)在地址線上輸入編程單元地址信號(hào)2)在數(shù)據(jù)線上輸入正確的數(shù)據(jù)3)激活相應(yīng)的控制信號(hào)4)把ea/vpp升至12v5)每給flash寫(xiě)

21、入一個(gè)字節(jié)或程序加密位時(shí)，都要給ale/prog一次脈沖。字節(jié)寫(xiě)周期時(shí)自身定制的，典型值僅僅50us。改變地址、數(shù)據(jù)重復(fù)第1步到第5步，知道全部文件結(jié)束。2總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)本次課程設(shè)計(jì)有以下要點(diǎn)： 設(shè)計(jì)一個(gè)頻率計(jì)。要求用4位7段數(shù)碼管顯示待測(cè)頻率，格式為0000hz。測(cè)量頻率范圍：109999hz。測(cè)量信號(hào)類型：正弦波、方波和三角波。測(cè)量信號(hào)幅值：0.55v。設(shè)計(jì)的脈沖信號(hào)發(fā)生器，以此產(chǎn)生閘門信號(hào)，閘門信號(hào)寬度為1s。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。2.2 系統(tǒng)方案簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)可以用中規(guī)模集成芯片構(gòu)建而成

22、，但與用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相比，其電路復(fù)雜程度要大得多，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)靈活，其精度也不及用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的高。所以我采用用at89s52單片機(jī)去實(shí)現(xiàn)。我采用單片機(jī)89s52作為控制核心，用數(shù)碼管顯示所輸入信號(hào)的頻率，具體的系統(tǒng)框圖如圖8所示：圖8 簡(jiǎn)易頻率計(jì)的系統(tǒng)總體框圖其中，信號(hào)通過(guò)整形放大后，輸入單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器，運(yùn)用單片機(jī)中的定時(shí)器設(shè)置每隔一秒鐘將計(jì)數(shù)器中死亡數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)數(shù)碼管顯示。單片機(jī)作為控制中心，隨時(shí)檢測(cè)和計(jì)錄輸入信號(hào)的頻率，并控制輸出顯示和輸入是否超載。而顯示電路用一個(gè)四位一體的數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。為簡(jiǎn)化硬件電路，用動(dòng)態(tài)顯示的方式，依次點(diǎn)亮個(gè)數(shù)碼管,這樣不僅僅是簡(jiǎn)化了電路，而且每一時(shí)

23、刻四位數(shù)碼管只相當(dāng)于一位數(shù)碼管的功耗，大大減少了功耗。 3模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 顯示模塊本次課程設(shè)計(jì)采用一個(gè)四位一體數(shù)碼管，替顯輸入信號(hào)的平率。因?yàn)轭l率是一個(gè)實(shí)時(shí)變化量，我用一個(gè)的數(shù)碼管來(lái)顯示，每隔一秒更換一次數(shù)據(jù)。電路原理圖如圖9所示。各數(shù)碼管的顯示采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，這樣，兩個(gè)數(shù)碼管共八位的功耗只相當(dāng)于一位數(shù)碼管顯示的功耗。與液晶顯示相比，既可以實(shí)現(xiàn)所要求的功能節(jié)省了硬件成本，又大大減小了功耗。 圖9顯示模塊3.2單片機(jī)總控制單元：圖10 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖我們用at89s52作為整個(gè)電路的控制中心和數(shù)據(jù)計(jì)算處理中心，其中p0口對(duì)應(yīng)兩個(gè)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)位，p1口為led動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮位。p3.4腳用于

24、信號(hào)輸入。具體系統(tǒng)原理圖如圖10所示3.3放大整形電路4考慮到所輸入的信號(hào)有正弦波和三角波，而單片機(jī)所能讀入的信號(hào)只能是數(shù)字信號(hào)的方波，所以正弦波和三角波在輸入單片機(jī)之前必須通過(guò)整形電路整成方波。我設(shè)計(jì)的整形電路是用集成運(yùn)放搭建而成，運(yùn)用集成運(yùn)放的增益非常大，而又受限于運(yùn)放的電源電壓的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)將一定幅值的電壓信號(hào)整成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。有因?yàn)樗O(shè)計(jì)的頻率計(jì)測(cè)量的頻率信號(hào)的幅值能夠達(dá)到越小越好，信號(hào)在進(jìn)入整形電路之前設(shè)計(jì)了一個(gè)放大電路將信號(hào)放大。放大電路也用集成運(yùn)放構(gòu)建而成，因集成運(yùn)放的穩(wěn)定性較好。所設(shè)計(jì)的放大整形電路如圖11所示： 圖11 放大整形電路4 軟件設(shè)計(jì)3本系統(tǒng)以at89s52單片

25、機(jī)為核心，用c語(yǔ)言編程6，可實(shí)現(xiàn)題目要求的各種功能，其程序流程圖如圖12所示。圖12 程序流程圖簡(jiǎn)易頻率計(jì)的c語(yǔ)言程序：#pragma db code#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led_0=p10;sbit led_1=p11;sbit led_2=p12;sbit led_3=p13;/*=0-9=a-g=*/uchar a16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0x86,0x8e,0x82;u

26、char b4=0x8e,0xc1,0xc7,0xc7;uchar one,two,three,four;uint t=8000,j;/時(shí)間tuint m=0,n=0,k=0;/次數(shù)uint s3=0,s4;/dt前后次數(shù)time1()interrupt 3 /delay(20); t=t+0.05*100;/每到0.05s，定時(shí)器1產(chǎn)生中斷 th1=0x3e; tl1=0xff; if(t%100=0) m=th0*256+tl0;th0=0x00;tl0=0x00;/*s3=n;m=(s3-s4);s4=s3;*/ void delay(uint x);void display(void)

27、;void led_analyze(uint l);void led_add();void main()uint a; it1=1; /外部中斷0下跳沿 ex1=1; tmod=0x15;/t1定時(shí)方式1,t0計(jì)數(shù)1 th1=0x3e; tl1=0xff;/定時(shí)50ms tr1=1;/t1 et1=1; th0=0x00; tl0=0x00;/定時(shí)50ms tr0=1;/t0 et1=1; ea=1; while(1) if(m=9999) led_analyze(m); for(a=0;a100;a+) display(); else p0=b0; led_0=0; delay(300);

28、led_0=1; p0=b1; led_1=0; delay(300); led_1=1;p0=b2; led_2=0; delay(3); led_2=1;p0=b3; led_3=0; delay(300); led_3=1; void delay(uint x)uint i;for(i=0;ix;i+); void display(void)p0=aone; led_0=0; delay(3); led_0=1; p0=atwo; led_1=0; delay(3); led_1=1; p0=athree; led_2=0; delay(3); led_2=1; p0=afour; le

29、d_3=0; delay(3); led_3=1; void led_analyze(uint l) l=l%10000; one=l/1000; two=(l/100)%10; three=(l%100)/10; four=(l%100)%10;本程序是結(jié)合理論聯(lián)系實(shí)際設(shè)計(jì)而成，因?yàn)榫д竦念l率不是百分百的準(zhǔn)確，根據(jù)單片機(jī)的機(jī)器周期設(shè)計(jì)一秒鐘的時(shí)間也有差異，所以在線編程，一標(biāo)準(zhǔn)的頻率對(duì)頻率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣大大提高了頻率計(jì)的精確度。5 測(cè)試結(jié)果 在硬件和軟件都做好好，為檢測(cè)頻率計(jì)的可行性，用各種波形的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)對(duì)頻率計(jì)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表8所示。表8頻率計(jì)的測(cè)試結(jié)果正弦波幅值（v）實(shí)際值（

30、hz）顯示值（hz）誤差(%)5.01000100005.0500050010.025.0900090020.022方波0.21000100000.2500050010.020.2900090020.0220.1900090020.022三角波0.11000100000.1500050010.020.1900090020.0229.0900090020.022從所測(cè)試的結(jié)果可以看出，此次課程設(shè)計(jì)所涉及出來(lái)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)的進(jìn)度是相當(dāng)高的。如果對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行分頻或增加數(shù)碼管的位數(shù)，可以進(jìn)一步提高所測(cè)頻率值的范圍。但誤差無(wú)法消除，有一部分原因是單片機(jī)工作時(shí)間的長(zhǎng)短，直接影響機(jī)器周期的長(zhǎng)短。6 總結(jié)

31、與體會(huì)本文對(duì)所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)做了整體和各模塊的介紹，及硬件軟件設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法的說(shuō)明。頻率計(jì)at89s52單片機(jī)為控制核心，輔以整形電路，顯示電路等外圍器件，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)。頻率計(jì)能夠根據(jù)題目要求能夠用4位7段數(shù)碼管顯示待測(cè)頻率，格式為0000hz。測(cè)量頻率09999hz信號(hào)類型：正弦波、方波和三角波。測(cè)量信號(hào)幅值：0.19v。在9999hz的頻率范圍內(nèi)，可以把誤差控制在0.022%以下。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)數(shù)電所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課程設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到困難，發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。數(shù)電課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提

32、高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。參考文獻(xiàn)1吳鐘珍最新實(shí)用電子電工技術(shù)手冊(cè)徐氏基金會(huì)出版社2003年5月2深圳市中源單片機(jī)發(fā)展有限公司 at89c52 datasheets3張友德 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn) 復(fù)旦大學(xué)出版社_4陳大欽 電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）高等教育出版社 20005曾建唐電工電子基礎(chǔ)實(shí)踐設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社2003年7月 6馬淑華單片機(jī)原理與接口技術(shù)北京郵電大學(xué)

33、出版社 2005年10月附錄1：總體電路原理圖 圖13總體電路原理圖附錄2：元件清單名稱數(shù)量名稱數(shù)量at89s52110k電位器1排針若干晶振1按鍵130p電容210uf電容1四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管1200歐電阻88550410k電阻5導(dǎo)線若干led1排插若干ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzv

34、ij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zpfzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6hcxayqynpog8duybawqsl20csg0

35、6dh2sm8hltgpkicskrgopdpuhbj1lmpk7lydvc6nnmwl3fwhzftfvyaary7lhssxj10v3ph3y19bxyr77ib7cpzsu2tijqe3hkqkkau9kskcphkxuikvvyjzpg2yijrkqfbggovyqkuxnwi9omnjtt6qilzxtyrf7d20fbmabcfiixrqkusvnxbppfuxyq1fjskfsubkgs2duvqc9sz4jkbgn4qqv66pyoarjurnfj3txyfclzieeptwfjthpheipdfnqnr2hjqkv2dzwtmpdjqkbcxmovdsjqctjagjmdlskpgad2s0h0vmzgaht36gyuez7umank1ndreubeqdgrx0venqgnsyib2ilq