單片機課程設計_簡易頻率計數(shù)器

1、單片機課程設計簡易頻率計數(shù)器1.實驗目的1 .要求學生具有制作調試單片機最小系統(tǒng)及外設的能力，能夠掌握單 片機內部資源的使用。2 .熟練掌握焊接技術的基礎上，能熟練使用單片機軟件開發(fā)環(huán)境KeilC51編程調試，并使用STC ISP調試工具采用串口下載方式聯(lián)調制作 的單片機最小系統(tǒng)。二、實驗要求自制一個單片機最小系統(tǒng)，包括串口下載、復位電路，采用外部計數(shù)器T0或T1作為外部頻率輸入，外部頻率由信號源提供，計算 出來的頻率顯示在四位一體的數(shù)碼管上。三、實驗器材89C54RD芯片(與89c51芯片管腳和指令共用，只是內部存儲單元有差異)一個，晶振一個，電容3個，電阻3個，12個10千歐姆電阻，4位一

2、體共陰數(shù)碼顯示管一個，按鈕1個，導線若干。四、實驗原理1 .芯片介紹AT89C5遑一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPERO時Falsh Programmable andErasable Read Only Memory) 的低電壓，高性能 CMOS8微處理器，俗稱單片機。該器件采 用ATME高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。 由于將多功能8位CP曲口閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMELAT89C5他一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。1 .主要特性： 與 MCS-51兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命

3、：io。寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：1。年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內部 RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路2 .管腳說明：修，。卜“ J(口卜“制T門 (TO) imt Aft»P 1 4PI TXTAL2xtal t GHOT t N> 5 ，P 1 0P 1 1P1 7P 1 3vccPO.O lADOl FO. 1 (ADI) f 2 |AOJ! PO 3 <AO3 ro * MD4) PO 1 4AU5) FO « 4AOt)

4、P0 T (AD7) E Ar”， ALE /Pff OG ”N fj r *，卜 PJ « 4具 14， 門 5 1AO> P2 4 ，*，7 P孑 3 4 A 1 I > PJ M (AlOj P2，|A») *孑0 MBJAT89C51VCC供電電壓。GND接地。P0口： P0口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1 口的 管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被 定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行 校驗時，P喻出原碼，此時P0外部必須被拉

5、高。P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASHY程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2口： P2口為一個內部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并 因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2

6、口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器 進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASHY程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口： P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部 下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（ 外部中斷0）P3.3

7、/INT1（ 外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節(jié)。在FLASHY程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一

8、個ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH&址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行 MOVXMOVC 指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器 周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 (0000H-FFFFH),不 管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1時，/EA將內部鎖定為 RESET當/EA端保 持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLAS

9、H編程期間，此引腳也用于施加 12V編程 電源(VPP)。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩器的輸出。3 .振蕩器特性：XTAL休口 XTAL盼別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內 振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL而不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4 .芯片擦除：整個PERO除列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1

10、”且在任何非空 存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C5破有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU亭止工作。但 RAM定時器，計數(shù)器，串 口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM勺內容并且凍結振蕩器，禁止所用 其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。2、最小系統(tǒng)電路的組成由電源、復位及振蕩電路、四位一體數(shù)碼管顯示電路、按鈕及LED 電路。復位及振蕩電路復位電路由按鍵復位和上電復位兩部分組成。電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc,至Uvcc時芯片復位腳近似低電平，于是芯 片復位，接近vcc時芯片復位腳近高電

11、平，于是芯片停止復位，復位 完成。AT89C5K列單片機為高電平復位，通常在復位引腳RSTt連接一 個電容到VCC再連接一個電阻到GND由此形成一個R流放電回路保 證單片機在上電時RST?上有足夠時間的高電平進行復位，隨后回歸 到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為10討口 10uF。按鍵復位就是在復位電容上并聯(lián)一個開關， 當開關按下時電容被 放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間 的高電平來使單片機復位。使用 6MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由 于單片機內部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容 即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。如下圖

12、所示C2川T啟LiXTAL2RST配.XUPSEN ALE EAATS9C51數(shù)碼管顯示電路利用單片機的T0,T1計數(shù)定時器功能，來完成對輸入信號進行率計數(shù)，計數(shù)結果通過4位動態(tài)數(shù)碼管顯示出來，能對 。到9999Hz的方波信號頻率進行準確計數(shù)。如下圖所示3、軟件設計根據(jù)設計項目所需功能，我們先進行初始化，在待機狀態(tài) 下，采集頻率。然后檢測是否有按鈕按下，若按鈕按下，則數(shù) 碼管顯示所采集的頻率，再按下鍵0時則不顯示。系統(tǒng)實現(xiàn)所有功能，其程序框圖如圖所示。開始初始化TQ定時J1計數(shù)TO定時1秒滿計算脈沖個數(shù)T1 CDU111 一送數(shù)碼管顯示4、設計源程序#include<reg51.h>

13、;bit int_flag; /定時器0,1S到標志位unsigned char volatile TOCount; II 定時器 0 的中斷次數(shù)unsigned char volatile TICount;unsigned char code table口 II 定時器 1 的中斷次數(shù) =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; II 顯示段碼值為123456789數(shù)碼unsigned char code temp口 = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; II管選通unsigned long sum;/1S內脈沖總個數(shù)uns

14、igned char Led4; /Ledvoid delay(unsigned int num )while(-num);/顯示緩存/軟件延時定時器0初始化void init(void)TMOD=0x51;/T1 定時器0工作于方式1,定時器1計數(shù)TH0=(65536-50000)/256; 定時 50msTL0=(65536-50000)%256;TH1=0x00;TL1=0x00;void disp(void) /數(shù)碼顯示unsigned char i;for(i=0;i<4;i+)P2=tempi;/ 片選P0=tableLedi; 取數(shù)據(jù)顯示delay(100);/ 延時 1

15、毫秒 void main(void)EA=1;/開總中斷init()；/初始化定時器TR0=1;/定時器開始工作TR1=1;ET1=1;/開T0中斷ET0=1;while(1)if(int_flag=1)int_flag=0;sum=TL1+TH1*256+T1Count*65536;/ 計算 1S 內脈沖個數(shù)/將數(shù)據(jù)格式化，轉化成可顯示的 BC照Led3=sum%10000/1000; 顯示千位Led2=sum%1000/100; 顯示百位Led1=sum%100/10;/ 顯示十位Led0=sum%10;/ 顯示個位T0Count=0x00;T1Count=0;TH1=0x00;TL1=0

16、x00;TR1 = 1;disp()；void int_t0(void) interrupt 1TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;T0Count+;if(T0Count=20)TR1=0;int_flag=1;T0Count=0x00;void int_T1(void) interrupt 3T1Count+;5、設計仿真圖輸入方波頻率為4216Hz的仿真情況;輸入正弦波頻率為1324HZ的仿真情況;6、實物圖（未上電）六、實驗結果分析在實驗電路板驗收的時候，對于給定的輸入信號，數(shù)碼管顯示的 頻率示數(shù)與實際信號源給定的頻率有大約 20HZ勺偏差，產生偏差的原 因可能有：1.電路電容的選取不恰當；2.焊接電路板的時候，因為操 作不恰當，某些焊點的焊接不到位；3.實際器件與仿真所用到的的元 件有差別。七、心得體會通過這