基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄34455553.2 芯片主要性能5 系統(tǒng)調(diào)試摘要： 數(shù)字頻率計(jì)是現(xiàn)代科研生產(chǎn)中不可或缺的測(cè)量?jī)x器，它以十進(jìn)制數(shù)顯示被測(cè)頻率，基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)，方波信號(hào)，及其它各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)智能控制，結(jié)合外圍電子電路，設(shè)計(jì)的頻率計(jì)性能穩(wěn)定。在軟件設(shè)計(jì)上采用了單片機(jī)的C語言設(shè)計(jì)，通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器同時(shí)動(dòng)作，在測(cè)量頻率時(shí)將測(cè)頻率和測(cè)周期相結(jié)合,提高了頻率計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性。 測(cè)量結(jié)果在四位七段式數(shù)碼管上輸出顯示，結(jié)果精確到整數(shù)位。頻率計(jì)的軟件設(shè)計(jì),系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了,適用于測(cè)量頻率從19999Hz的脈沖信號(hào)，超頻自動(dòng)報(bào)警，安全可

2、靠。關(guān)鍵詞：數(shù)字頻率計(jì)；AT89S52單片機(jī)；信號(hào)；AT89S52最小系統(tǒng)板；LG5011BSR正文1. 概述 單片機(jī)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在線系統(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，亦適于常規(guī)編程器。在單芯

3、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。 本項(xiàng)目以AT89S52為基本控制元件，能夠?qū)?9999Hz頻段內(nèi)的正弦信號(hào)，方波信號(hào)，及其它各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量進(jìn)行初略測(cè)量，可應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)等對(duì)頻率精確度要求不高的場(chǎng)合，也可應(yīng)用于家用情況下頻率的初步獲取。在科技高度發(fā)達(dá)的今天，作為一名工科的大學(xué)生，一款簡(jiǎn)易的頻率測(cè)量?jī)x器，人手必備。2.總體設(shè)計(jì)方案2.1 軟件：采用Keil uVision3做為開發(fā)工具，進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，通過progisp2.0將程序下載到開發(fā)板芯片中。2.2設(shè)計(jì)思路：利用AT8

4、9S52 內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0,和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 結(jié)合完成,在初化AT89S5時(shí),把定時(shí)/計(jì)數(shù)器0設(shè)置為計(jì)數(shù)方式,計(jì)數(shù)的信號(hào)來源于單片機(jī)的引腳P35,定時(shí)/計(jì)數(shù)器1設(shè)置為定時(shí)方式.上電后按下按鍵kye1(P20),去抖啟動(dòng)，同時(shí)開始T1的定時(shí)過程和T0的計(jì)數(shù)過程,T1 定時(shí)20ms,設(shè)置定時(shí)中斷，當(dāng)T1第20次進(jìn)入中斷定時(shí)結(jié)束時(shí),停止T0 的計(jì)數(shù)過程。之后通過讀取T0的計(jì)數(shù)值N,就可以知道在1s內(nèi)輸入信號(hào)的頻率為val。若T1定時(shí)不到1s，T0計(jì)數(shù)到65536溢出，則進(jìn)入計(jì)數(shù)中斷，蜂鳴器報(bào)警。輸出頻率蜂鳴器報(bào)警計(jì)數(shù)溢出按下按鍵計(jì)頻率 圖一 程序控制方框圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主板【簡(jiǎn)要說明】 3

5、.1.1 尺寸：長(zhǎng)128mm寬87mm高18mm3.1.2 支持芯片：AT89S51/S52/S53 支持STC89C51/C52/C53（加 轉(zhuǎn)換板可使用ATMEGA8/48、ATMEGA16/32）3.1.3 工作電壓：直流4.55.5伏3.1.4 單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)十針下載接口。（可使用并口下載線和USB下載線 下載） 3.1.5 特點(diǎn)：(1)具有電源指示。       (2)所以I/O口以引出并有LED燈指示。       (3)四位數(shù)碼管顯示、四位按鍵輸入、32位

6、LED發(fā)光二極 管顯示。(4）標(biāo)準(zhǔn)的11.0592M晶振。（晶振可以插拔更換）       (5)具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。       (6)四種供電接口（USB供電、端子引入供電、排針引入供電、電源頭接口供電）       (7)串口通信使用MAX232接口，同時(shí)可以下載STC單片機(jī)程序。3.2 芯片主要性能:l 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在線系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器l

7、 1000次擦寫周期l 4.0V-5.5V工作電壓l 全靜態(tài)操作：0Hz33Hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 256*8字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)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 圖二 芯片管腳示意圖l 看門狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符l 快速編程周期l 靈活I(lǐng)SP編程（字節(jié)和 模式）l 綠色（-免費(fèi)）工作包操作3.3 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 在線系統(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)80

8、C51 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，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

9、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)中斷或硬件復(fù)位為止。3.4 引腳描述:VCC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向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“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(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 口：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“

10、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）。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)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.2MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用） 表1 P1口第二功能說明P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)

11、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“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）。在訪問外部程序存儲(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 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，

12、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“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）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。Port PinAlternate FunctionsP3.0RXD (serial input port)P3.1TXD (serial output port)P3.2INT0 (external interrupt 0)P3.3INT1 (external interrupt 1)P

13、3.4T0 (timer 0 external input)P3.5T1 (timer 1 external input)P3.6WR (external data memory write strobe)P3.7RD (external data memory read strobe)表2 P3口第二功能說明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。看門狗計(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位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下， 復(fù)位高電平有效。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激

14、活。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。圖三 頻率計(jì)系統(tǒng)組成圖開始4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 初始定義按下key1判別成功與 否4.2 子程序設(shè)計(jì)a. 畫流程圖 b編譯數(shù)碼顯示延時(shí)，按鍵去抖延時(shí) T0計(jì)數(shù)T1計(jì)時(shí)c數(shù)碼管掃描 d記時(shí)20ms中斷（再次賦初值）T0中斷 e計(jì)數(shù)溢出中斷 f. 對(duì)記時(shí)，計(jì)數(shù)，中斷初始化T1中斷顯示 圖四 流程圖4.3 主要源程序#include<reg52.h> /庫文件#define uchar unsigned char/宏定義無符號(hào)字符型#define uint unsign

15、ed int /宏定義無符號(hào)整型/*初始定義*/Code unchar seg7code10= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /顯示段碼 不加code，默認(rèn)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256buchar wei4=0XEf,0XDf,0XBf,0X7f; /位的控制端 (四位數(shù)碼管)sbit key1=P20;uint tcnt=0; /計(jì)中斷int th0,t0,val=0;sbit sound=P37; /蜂鳴器/*延時(shí)函數(shù)*/void delay(uchar t) uchar i,j; for(i=0;i<t;i+) for(

16、j=13;j>0;j-);void delay_2ms() uchar l,k; for(l=0;l<0;l+) for(k=0;k<254;k+); /*顯示函數(shù)*/ void Led(int date) /顯示函數(shù)/*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換*/ uint z,x,c,v; z=date/1000; /求千位 x=date%1000/100; /求百位 c=date%100/10; /求十位 v=date%10; /求個(gè)位 P2=0XFF; P0=seg7codez; P2=wei0; delay(80); P2=0XFF; P0=seg7codex; P2=wei1; delay(80

17、); P2=0XFF; P0=seg7codec; P2=wei2; delay(80); P2=0XFF; P0=seg7codev; P2=wei3; delay(80); P2=0XFF;/*定時(shí)中斷服務(wù)函數(shù)*/void t1(void) interrupt 3 using 0 /定時(shí)中斷服務(wù)函數(shù) p23 ,p46 tcnt+; /每過50ms tcnt 加一 if(tcnt=20) /計(jì)滿20 次（1 秒）時(shí) th0=TH0; /讀計(jì)數(shù)值 t0=TL0; val=th0*256+t0; /換算計(jì)數(shù)值 tcnt=0;/重新再計(jì)TH0=(65535-9999)/256;TL0=(65535

18、-9999)%256; TH1=(65535-50000)/256; /對(duì)TH1 TL1 賦值 TL1=(65535-50000)%256; void t00() interrupt 1 /計(jì)數(shù)中斷 sound=sound;/計(jì)數(shù)溢出中斷void init()TMOD=0x15; /定時(shí)器1工作方式1，計(jì)數(shù)器0工作方式1IE=0X8A; TR1=1; /開始計(jì)時(shí)TR0=1; /開始計(jì)數(shù) TH1=(65535-50000)/256; /對(duì)TH1 TL1 賦值TL1=(65535-50000)%256; TH0=(65535-9999)/256; TL0=(65535-9999)%256;/*主函

19、數(shù)*/void main() if(!key1) delay_2ms(); if(!key1) init(); while(1) Led(val); /*結(jié)束*/5.系統(tǒng)調(diào)試5.1 程序準(zhǔn)備:頻率計(jì)程序，脈沖源程序5.2 檢測(cè)硬件芯片：數(shù)碼管，按鍵，蜂鳴器5.3 調(diào)試： 5.3.1下載程序到板，導(dǎo)線連接脈沖源一P20到頻率計(jì)P34， 顯示頻率在91.92.83,99間跳變，復(fù)位。 5.3.2 調(diào)入脈沖源二，頻率顯示穩(wěn)定，復(fù)位。 5.3.3 調(diào)整脈沖源二程序，超頻，蜂鳴器報(bào)警。 5.3.4 再次調(diào)入脈沖源一，塞選頻段，顯示穩(wěn)定在91,92Hz。 5.3.5 調(diào)試結(jié)束。5.4 測(cè)試結(jié)果：可以準(zhǔn)確測(cè)

20、量從1到9999Hz占空比較為穩(wěn)定的信號(hào)源，超過此頻率范圍，系統(tǒng)報(bào)警。5.5 問題:開始時(shí)，未給定時(shí)器附初值，頻率顯示過大，用不同的板測(cè)試接果不同，頻率過大時(shí)結(jié)果出錯(cuò)，蜂鳴器不報(bào)警。 解決方案:（1） 賦初值:示波器檢測(cè)信號(hào)源一，頻率為91.3Hz，以此為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整程序如下：void t1(void) interrupt 3 using 0 tcnt+; if(tcnt=20) th0=TH0; t0=TL0; val=th0*256+t0; tcnt=0;/TH0=(65535-9999)/256;/添加初始值TL0=(65535-9999)%256; TH1=(65535-50000)/25

21、6;/添加初始值 TL1=(65535-50000)%256; (2)查看晶振:同一批的板中晶振有12M的,也有16M的，因而頻率不同。（3）蜂鳴器缺少晶振，換版后添加計(jì)數(shù)中斷如下： void T0() interrupt 1 /計(jì)數(shù)中斷 sound=sound;/計(jì)數(shù)溢出中斷設(shè)計(jì)體會(huì)在此次單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到全面專業(yè)知識(shí)以及邏輯思考方式對(duì)研究問題的重要性，以及成功最重要的一塊敲門磚是不妥協(xié)，不放棄！雖然這門課修過公選，但時(shí)隔一年本就不大熟的知識(shí)更加淡漠，完成整體設(shè)計(jì)頗費(fèi)周折。在這過程中書到用時(shí)方恨少，天下還是好人多同學(xué)和老師的幫助給了我莫大的動(dòng)力。在這三周中，有時(shí)一天中翻專

22、業(yè)書的次數(shù)比前三周理論學(xué)習(xí)時(shí)合起來翻的次數(shù)都多，對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際的重要性有了更新的領(lǐng)悟。在設(shè)計(jì)過程中也從網(wǎng)絡(luò)上獲取許多寶貴的資源，每種設(shè)計(jì)都有獨(dú)到之處，通過請(qǐng)教他人加上自己的理解，并與所學(xué)的知識(shí)緊密相結(jié)合，我相信這過程必然對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極的影響。除了獲取新的知識(shí)，深感鞏固舊的學(xué)問也很重要，尤其是結(jié)合了這幾年學(xué)的相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)各門課都做一個(gè)全面的溫習(xí)，才不用帶著書柜跑。這不僅對(duì)我現(xiàn)在的學(xué)習(xí)乃至今后的工作都會(huì)有很大的幫助。本次選擇設(shè)計(jì)的定時(shí)數(shù)字頻率計(jì)，因?yàn)槭懿牧虾蛡€(gè)人知識(shí)水平的限制只能滿足滿足一般的測(cè)量要求，且電路在測(cè)試復(fù)雜信號(hào)時(shí)存在一定的問題，頻率只能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，雖可以通過選

23、取特定的頻段來排除頻率變化較復(fù)雜區(qū)段的干擾，但這樣針對(duì)不同的信號(hào)源都要重新調(diào)整程序，過于復(fù)雜。而更精確的頻率計(jì)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有水平還不能達(dá)到，所以本次就未深入涉及。希望老師給以評(píng)點(diǎn)和支持，我將在今后朝著這些方向?qū)W習(xí)奮斗。7.參考文獻(xiàn)【1】盧勝利，郝立果，丁峰等. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.5；【2】謝自美.電子線路設(shè)計(jì)M.武昌：華中科技大學(xué)出版社，2000.7 ；【3】張永瑞.電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.【4】李春.數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)D.北京：邵陽電子廠，2011,02: 4頁到7頁；【5】張杰，楊艷麗，馬莉莉，張立倩.基于單片機(jī)C語言的

24、數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，第28卷，第二期，2007年6月。附錄1 總體電路圖附錄2 實(shí)驗(yàn)板元器件分布圖附錄3 測(cè)頻程序一/* =直流電機(jī)的PWM速度控制程序= */ /* 晶振采用11.0592M,產(chǎn)生的PWM的頻率約為91Hz */ #include<reg52.h> #include<math.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit en1=P20; /* Enable A */ sbit s1=P22; /* Input 1 */ sbit s2=P23; /* Inp

25、ut 2 */ uchar t=0; /* 中斷計(jì)數(shù)器 */ uchar m1=0; /* 電機(jī)1速度值 */ uchar tmp1; /* 電機(jī)當(dāng)前速度值 */ /* 電機(jī)控制函數(shù) index-電機(jī)號(hào)(1,2); speed-電機(jī)速度(-100100) */ void motor(uchar index, char speed) if(speed>=-100 && speed<=100) if(index=1) /* 電機(jī)1的處理 */ m1=abs(speed); /* 取速度的絕對(duì)值 */ if(speed<0) /* 速度值為負(fù)則反轉(zhuǎn) */ s1=0; s2=1; else /* 不為負(fù)數(shù)則正轉(zhuǎn) */ s1=1; s2=0; void delay(uint j) /* 簡(jiǎn)易延時(shí)函數(shù) */ for(j;j>0;j-); void main() char i; TMOD=0x02; /* 設(shè)定T0的工作模式為2 */ TH0=0x9B; /* 裝入定時(shí)器的初值 */ TL0=0x