基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、- - - .可修編 . z.摘 要 單片機(jī)是在一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理單元cpu)、儲(chǔ)存器RAM/ROM、和各種I/O接口，以基于單片機(jī)的典型功能模塊研究是綜合運(yùn)用根本理論等理論科學(xué)知識(shí)，實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能有著重要的影響，是學(xué)習(xí)到實(shí)踐的重要過度,是此次設(shè)計(jì)的重要意義。此次設(shè)計(jì)通過構(gòu)思、設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改等程序完成了一些典型單片機(jī)的電路。 通過AT89S51的定時(shí)計(jì)數(shù)功能，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)為核心的的數(shù)字頻率計(jì)。首先，我們把待測信號(hào)經(jīng)過放大整形，然后將信號(hào)傳入單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器里進(jìn)展計(jì)數(shù)以獲得頻率值，最后通過顯示模塊進(jìn)展測得值的顯示。本設(shè)計(jì)從頻率計(jì)的原理出發(fā)，介紹了基于單片

2、機(jī)的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案，選擇了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得各種電路元器件，并對(duì)硬件電路進(jìn)展了仿真。以對(duì)基于單片機(jī)的內(nèi)部典型功能模塊進(jìn)展實(shí)踐操作。關(guān)鍵字：單片機(jī) 功能模塊 擴(kuò)展電路 頻率計(jì)數(shù)器- - - .可修編 . z. ABSTRACTSCM is a semiconductor wafer on the integration of the central processing unit(CPU), memory (RAM/ROM), and all kinds of I/O interface, to study the typicalfunction module based on single ch

3、ip microputer is the prehensive use ofthe basic theory of scientific knowledge, the important link of practice, has an important influence on the learning skills of students, is to learn to in practice the important significance of e*cessive, the design of the. The pleted design of the circuit of so

4、me typical MCU through conception, design, debug, modify theprogram. The timing and counting function of AT89S51, a design based on the single-chip microputer as the core of the digital frequency meter. First of all, we have to be measured signal after plastic surgery to enlarge, and then the signal

5、 into themicrocontroller timer counter to count in order to obtain the frequency value,finally the display module to display the measured value by. The principle of this design from the frequency meter, introduces the design scheme of digitalfrequency meter based on SCM, chosen to implement the syst

6、em have a variety of circuit ponents, and the hardware circuit simulation. For the practice ofinternal typical function module based on MCUKeywords: SCM functional module e*pander circuit frequency counter- .可修編 . z.目 錄TOC o 1-3 h u TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc7948 第1章 引言 1 HYPERLINK l _Toc27511 1

7、.1 設(shè)計(jì)背景 1 HYPERLINK l _Toc29938 1.2設(shè)計(jì)目的 1 HYPERLINK l _Toc11772 1.3 設(shè)計(jì)原理 21.4 設(shè)計(jì)要求 3 HYPERLINK l _Toc23904 第二章 89S51單片機(jī)擴(kuò)展儲(chǔ)存器的設(shè)計(jì) 3 HYPERLINK l _Toc28380 2.1 系統(tǒng)擴(kuò)展構(gòu)造 32.2系統(tǒng)的三總線構(gòu)造 4 2.3儲(chǔ)存器地址空間分配 5第三章 總體方案的設(shè)計(jì) 6 HYPERLINK l _Toc3548 3.1 頻率計(jì)數(shù)器根本原理6 HYPERLINK l _Toc24373 3.2 方案6 HYPERLINK l _Toc9744 3.3 硬件設(shè)

8、計(jì)8 3.4電源電路11 HYPERLINK l _Toc3838 3.5 輸入信號(hào)的條件13第四章 軟件程序設(shè)計(jì) 144.1 軟件流程圖14 HYPERLINK l _Toc4391 4.2 程序設(shè)計(jì)15 HYPERLINK l _Toc21443 4.3 軟件和硬件調(diào)試16 HYPERLINK l _Toc18127 第五章 結(jié)論18 HYPERLINK l _Toc18575 參考文獻(xiàn)20 HYPERLINK l _Toc29441 致謝 PAGEREF _Toc29441 20 HYPERLINK l _Toc15429 附錄 PAGEREF _Toc15429 21 HYPERLIN

9、K l _Toc16286 附錄一：仿真圖22 HYPERLINK l _Toc32074 附錄二：源程序22- .可修編 . z.第1章 引言1.1 設(shè)計(jì)背景 單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，已對(duì)人類產(chǎn)生了巨大的影響。單片機(jī)典型功能模塊電路的設(shè)計(jì)，主要通過對(duì)89s51單片機(jī)的常用的應(yīng)用模塊電路設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)簡單系統(tǒng)、端口操作、輸入輸出以及中斷控制的理解與實(shí)踐。由于具有集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)構(gòu)造簡單等特點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。但即使是最小的單片機(jī)，都是基于對(duì)最小單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)展電力設(shè)計(jì)和軟件編程的，單片機(jī)中包含了片內(nèi)的RAM和ROM。然而在很多的場合中，單片機(jī)自身

10、的存儲(chǔ)器和I/0口資源不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，這時(shí)就要進(jìn)展系統(tǒng)的擴(kuò)展。其中主要是外擴(kuò)儲(chǔ)存器和I/O接口部件，在本設(shè)計(jì)中，將結(jié)合片外ROM和RAM的典型電路的應(yīng)用，說明如何擴(kuò)展單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。因此本論文采用單片機(jī)來做為電路的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一個(gè)能測量高頻率的數(shù)字頻率計(jì)。用單片機(jī)來做控制電路的數(shù)字頻率計(jì)測量頻率精度高，測量頻率的*圍得到很大的提高。1.2設(shè)計(jì)目的以基于單片機(jī)的典型功能模塊研究是綜合運(yùn)用根本理論等理論科學(xué)知識(shí)，實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能有著重要的影響，是學(xué)習(xí)到實(shí)踐的重要過度。- - -. z.1.3 設(shè)計(jì)原理頻率計(jì)數(shù)器由一塊AT89S51單片機(jī)和數(shù)據(jù)測試顯示電路組

11、成。擴(kuò)展時(shí)P0口分時(shí)地作為數(shù)據(jù)線和低位地址線，需要鎖存器芯片，控制線主要有ALE。即片外的的ROM直接掛在外部系統(tǒng)總線上至于選通，可用控制信號(hào)和片選信號(hào)確定；而擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和單片機(jī)內(nèi)部RAM在邏輯上是分開的，二者分別編址，使用不同的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)傳輸送指令。常用的芯片有SRAM和DRAM以及鎖存器芯片，控制線主要采用ALE。即外部RAM的輸出允許信號(hào)與讀信號(hào)相連。頻率計(jì)數(shù)器的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式設(shè)置。具體到此次頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，由圖1-1可知，T0是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，對(duì)輸入的頻率信號(hào)進(jìn)展計(jì)數(shù)，但對(duì)工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下的T0，最大計(jì)數(shù)值為fOSC/24，由于fOSC12MHz，因此

12、：T0的最大計(jì)數(shù)頻率為250KHz。對(duì)于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈圖1-1 頻率計(jì)數(shù)器電路圖 沖的個(gè)數(shù)，即為頻率值。所以T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí)1秒中到，就停頓T0的計(jì)數(shù)，而從T0的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)展數(shù)據(jù)處理。送到數(shù)碼管顯示出來。T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65ms，到達(dá)1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。-. z. 1.4 設(shè)計(jì)要求小組設(shè)計(jì)出單片機(jī)最簡單系統(tǒng)，保證最小單片機(jī)系統(tǒng)能正常運(yùn)作。小組依照選定的小標(biāo)題查找資料，完成所需模塊功能的程序設(shè)計(jì)和完成相 關(guān)的調(diào)試。根據(jù)調(diào)試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)完成相應(yīng)報(bào)告，并能根據(jù)所選設(shè)計(jì)明白單片機(jī)的第二章

13、 89S51單片機(jī)擴(kuò)展儲(chǔ)存器的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)擴(kuò)展構(gòu)造 89s51單片機(jī)采用總線構(gòu)造，是擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)的擴(kuò)展構(gòu)造如下列圖所示。圖2-1 AT89S51系統(tǒng)擴(kuò)展構(gòu)造由上圖可以看出，系統(tǒng)擴(kuò)展主要包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和I/O接口部件擴(kuò)展。AT89S51單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展即包括程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展又包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。AT89S51單-. z.片機(jī)采用程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開的哈佛構(gòu)造。擴(kuò)展后，系統(tǒng)形成了兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間。由于系統(tǒng)擴(kuò)展是以AT89S51單片機(jī)為核心，通過總線把AT89S51單片機(jī)與各擴(kuò)展部件連接起來。因此，要進(jìn)展系統(tǒng)擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線按功能通常分為3組

14、，如上圖所示。(1)地址總線(Address Bus，AB)：地址總線用于傳送單片機(jī)單向發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)展存儲(chǔ)單元和I/O接口芯片中的存放器單元的選擇。(2)數(shù)據(jù)總線(Data Bus，DB)：數(shù)據(jù)總線用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器之間或與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線是雙向的。(3)控制總線(Control Bus，CB)：控制總線是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。2.2系統(tǒng)的三總線構(gòu)造1PO口作為低8位地址數(shù)據(jù)總線AT89S51單片機(jī)受引腳數(shù)目的限制，PO口既用作低8位地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，因此需要增加一個(gè)8位地址鎖存器。AT 89S51單片機(jī)對(duì)外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器單元或I/O接口存放

15、器進(jìn)展訪問時(shí)，先發(fā)出低8位地址送地址鎖存器鎖存，鎖存器輸出作為系統(tǒng)的低8位地址(A7A0)。隨后，PO口又作為數(shù)據(jù)總線口(D7D0)，如下列圖所示。圖2-2 AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展的片外總線-. z.- - -. z. 2.P2口的口線作為高位地址線P2口的全部8位口線用作系統(tǒng)的高8位地址線，再加上地址鎖存器提供的低8位地址，便形成了系統(tǒng)完整的16位地址總線如右圖所示，從而使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址*圍到達(dá)64KB。3控制信號(hào)線除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這些信號(hào)有的是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是P3口第二功能信號(hào)。其中包括：(1) PSEN的反信號(hào)作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通

16、控制信號(hào)。(2) RD的反和WR的反信號(hào)作為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O接口存放器的讀寫選通控制信號(hào)。(3) ALE信號(hào)作為P0口發(fā)出的低8位地址的鎖存控制信號(hào)。(4) EA的反信號(hào)作為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)?？梢苑治龀?，盡管AT89S51單片機(jī)有4個(gè)并行的I/O口，共32條口線，但由于系統(tǒng)擴(kuò)展的需要，真正給用戶作為數(shù)字I/O使用的，就剩下Pl口和P3口的局部口線了。2.3儲(chǔ)存器地址空間分配 在擴(kuò)展程序儲(chǔ)存器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，如何把各自的64KB空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片，并且使程序存儲(chǔ)器的各個(gè)芯片之間，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各芯片之間，一個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，使地址不發(fā)生重疊，從而防止

17、發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，即存在了儲(chǔ)存器的地址空間分配問題。常用的儲(chǔ)存器地址分配方法有兩種：線性選擇法簡稱線選法和地址譯碼法簡稱譯碼法，下面做一介紹。線選法。就是直接利用系統(tǒng)的高位地址作為儲(chǔ)存器芯片或I/O接口芯片的片控控信號(hào)。為此，只需要把用到的高位地址與儲(chǔ)存器芯片的片選端直接連接即可。 *毅剛 彭喜元：單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)，電子工業(yè)。2008年，第137頁。譯碼法。就是使用譯碼器對(duì)89S51的高位地址進(jìn)展譯碼。將譯碼器的譯碼輸出作為儲(chǔ)存器的芯片片選信號(hào)。假設(shè)高位地址都參加譯碼，稱為全譯碼；假設(shè)僅局部高位地址線參加譯碼，稱為局部譯碼。局部譯碼存在著局部存儲(chǔ)器地址空間相重疊的情況。 *毅剛 彭喜元：單片機(jī)

18、原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)，電子工業(yè)。2008年，第137頁第三章 總體方案的設(shè)計(jì)3.1 頻率計(jì)數(shù)器根本原理 頻率計(jì)顧名思義是一種測量信號(hào)頻率的儀器。在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的設(shè)計(jì)。隨著單片機(jī)的不斷開展，具有很強(qiáng)的處理能力。 它工作的根本原理是用一個(gè)頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，比照測量其他所需測量信號(hào)的頻率。通常情況下，計(jì)算每秒內(nèi)待測信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，此時(shí)我們稱閘門時(shí)間為一秒。閘門的時(shí)間有長有短，閘門時(shí)間可以大于一秒也可以小于一秒。閘門時(shí)間的長短與得到的頻率值和刷新有著一定聯(lián)系。當(dāng)閘門時(shí)間越長，得到的頻率就越準(zhǔn)確。閘門時(shí)間越短，測得的頻率值刷新就越快。但測得的頻率精度就受影響。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測信號(hào)

19、頻率值得機(jī)器。被測的信號(hào)可以是常見的波形，如方波、三角波等。假設(shè)配傳感器可對(duì)多種量進(jìn)展測量。3.2 方案3.2.1 方案一 根據(jù)單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器，因而可以使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖的輸入進(jìn)展計(jì)數(shù)。因此其設(shè)計(jì)出的頻率計(jì)系統(tǒng)構(gòu)造和程序編寫簡單，本錢較為低廉。而且也不需要使用外部計(jì)數(shù)器。直接利用單片機(jī)的最小系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)，但也有一定的缺點(diǎn)。因計(jì)數(shù)器的晶振頻率而受到一定限制。-. z. 圖3-1方案一原理圖將單片機(jī)AT89S51內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T1的功能設(shè)為定時(shí)，頻率信號(hào)由TO端引入。由于檢測一個(gè)1到0的變幅需要一個(gè)變化和一個(gè)恢復(fù)的機(jī)器周期。前一個(gè)機(jī)器周期負(fù)責(zé)1的測出。后一個(gè)機(jī)器周期則對(duì)0進(jìn)展測出。

20、故輸入時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率不得不超過單片機(jī)晶振頻率的二十四分之一，從而防止受氣限制。而且因?yàn)槎〞r(shí)不能超過1S，所以要屢次引起片內(nèi)定時(shí)器的溢出中斷，從而造成一定數(shù)據(jù)差誤。3.2.2 方案二 方案二利用的不是單片機(jī)自身的計(jì)數(shù)器，而是通過使用外部計(jì)算器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)展計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由單片機(jī)進(jìn)展讀取。由于不使用單片機(jī)自身的計(jì)數(shù)器，因此也可以不受到單片機(jī)自身的晶振頻率限制?？梢詫?duì)相對(duì)較高的頻率進(jìn)展測量。由于使用了外部計(jì)算器，它的本錢會(huì)比第一*高。而且硬件系統(tǒng)構(gòu)造比擬復(fù)雜。為了節(jié)省硬件本錢，可以采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)展掃描。其原理圖如下：圖3-2 方案二原理圖3.2.3 方案三系統(tǒng)測頻、周期局部采用忠孝規(guī)模數(shù)字

21、集成電路，用機(jī)械式功能轉(zhuǎn)換開關(guān)換擋，完成測頻率，測脈沖的功能。該方法的特點(diǎn)就是忠孝規(guī)模數(shù)字集成電路應(yīng)用技術(shù)必須熟悉，理論知識(shí)運(yùn)用熟練。但方案的缺點(diǎn)就是系統(tǒng)功能要求較高，因此其電路有相應(yīng)的難度。其原理圖如下：圖3-3 方案三原理圖3.2.4方案的選擇 通過以上三個(gè)方案可知，直接由內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)展測量頻率受晶振頻率的限制而會(huì)造成屢次的中斷繼而造成誤差。但硬件構(gòu)造相對(duì)簡單。使用外部計(jì)算機(jī)進(jìn)展測量頻率雖然不受晶振頻率的限制，但其硬件構(gòu)造較為復(fù)雜，并且可靠性不強(qiáng)，穩(wěn)定性也不高。綜合各方因素，選擇方案一進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器。因?yàn)槠錁?gòu)造不復(fù)雜，穩(wěn)定性比方案二、方案三更強(qiáng)。易于實(shí)現(xiàn)。而且從軟件編程方面可以盡量減少誤差

22、。所以采用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器的方法測量頻率。3.3 硬件設(shè)計(jì)硬件上主控單元主要是AT89S51的單片機(jī)系統(tǒng)，采用了12Mhz的晶振頻率。 單片機(jī)的P3.2口接被處理后的被測信號(hào)，P0口接LED顯示器的數(shù)據(jù)輸入端，ALE、RD、WR、P0.0、P0.1通過外接控制電路接數(shù)碼管顯示器的控制端。單片機(jī)系統(tǒng)的電路如下圖。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes ISP(IN-system Prigrammable的反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器。 圖3-3 89S51的系統(tǒng)電路器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性儲(chǔ)存技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51

23、指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP flash儲(chǔ)存單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用提供高性能的解決方案，它具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram，32個(gè)外部雙向輸入/輸出I/0口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口。此外，AT89S51設(shè)計(jì)配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。針對(duì)單片機(jī)的管腳，現(xiàn)在進(jìn)展如下說明：VCC：供電電壓GND：接地。P0：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/0口，每腳可吸收8

24、TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。還能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它可以被定為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為源碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)展校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須拉高。P1：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/0口，P1口緩沖器能承受輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流。這是用于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可承受，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時(shí)，其管腳被內(nèi)

25、部上拉電阻拉高。且作為輸入，并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外拉拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故，P2口但用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位，在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/0口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。但P3口寫入1后，他們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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。RST:復(fù)位輸入。但振蕩器復(fù)位器件時(shí)，

26、要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然后需要注意：每當(dāng)用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0，此時(shí)，ALE自由在執(zhí)行MOV*，MOVC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制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)

27、機(jī)器周期再次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，因此系統(tǒng)總體分為：中央控制芯片，時(shí)鐘電路，上電復(fù)位電路，顯示電路等局部。系統(tǒng)圖如下:圖3-4 系統(tǒng)模塊圖3.4電源電路 電源是單片機(jī)工作的動(dòng)力源泉，下列圖的電路設(shè)計(jì)就是為了提供穩(wěn)定的電壓，提高系統(tǒng)工作的性能。其對(duì)應(yīng)的接線方法為：40腳VCC)電源引腳，工作時(shí)接+5V電源，20腳GND為接地線。直流電源電路圖如下圖 圖3-5 直流電源電路3.4.1 上電復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位

28、。起作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開場工作。而復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式，但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)展復(fù)位的，必須結(jié)合外部的復(fù)位電路才可以實(shí)現(xiàn)。本復(fù)位電路的設(shè)計(jì)就是在電路上加上電復(fù)位按鍵而手動(dòng)復(fù)位，其電路的連接圖如下： 圖3-6 上電復(fù)位電路圖3.4.2時(shí)鐘電路 AT89S51的工作是在同意的的時(shí)鐘脈沖控制下有節(jié)奏地進(jìn)展的。這個(gè)脈沖是單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。單片機(jī)的時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序，而MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。但要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需要附加電路，MCS-51的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有內(nèi)部

29、時(shí)鐘方式與外部時(shí)鐘方式兩種。此次采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，電路圖如下： 圖3-7 時(shí)鐘電路 利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后再引腳*TAL1和*TAL2兩端跨接晶體振蕩器Y1(簡稱晶振，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，外接晶振Y1時(shí)，C1和C2的值通常選擇為30pF左右：C1與C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，晶振和陶瓷振蕩器的頻率*圍可在1.212Mhz之間選擇，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，振蕩器和電路應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳*TA1和*TAL2靠近。3.4.3 數(shù)碼管顯示電路 顯示器是重要的輸出設(shè)備，顯示器有顯示監(jiān)控結(jié)果、提供用戶操作界面等功能。在本次設(shè)計(jì)中采用了L

30、ED顯示器，即數(shù)碼管。雙管的每一個(gè)數(shù)碼段是一只發(fā)光二極管。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或者一個(gè)筆畫發(fā)光，控制發(fā)光二極管發(fā)光組合，可以顯示所需字符，此次設(shè)計(jì)采用了共陰極構(gòu)造，在訂一起顯示字形的碼段時(shí)，通過I/O口送出七段碼。表3-1 共陰數(shù)碼管段選碼仿真接口圖如下： 圖3-8 仿真接口圖本設(shè)計(jì)采用了數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示方式，即輪流點(diǎn)亮各個(gè)數(shù)碼管，對(duì)數(shù)碼管進(jìn)展掃描。在任何時(shí)刻只給一個(gè)數(shù)碼管通電，通電一定時(shí)間后再給下一個(gè)數(shù)碼管通電，只要刷新頻率足夠高，動(dòng)態(tài)顯示方式同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定顯示。這樣就可以節(jié)約I/O口。3.5 輸入信號(hào)的條件計(jì)數(shù)器是用來確定*一段時(shí)間間隔即計(jì)時(shí)周期或累計(jì)外部輸入的脈沖個(gè)數(shù)。當(dāng)產(chǎn)

31、生一個(gè)脈沖位，計(jì)數(shù)器增1，因此計(jì)數(shù)器的輸入脈沖的周期與機(jī)器周期一樣，為時(shí)鐘振蕩頻率的1/12。即當(dāng)使用12Mhz的晶振頻率時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為1MHZ.輸入脈沖的周期間隔為1us。因此在測量的時(shí)候，因盡量選用頻率較高的晶振。-. z.第四章 軟件程序設(shè)計(jì)4.1 軟件流程圖 圖4-1 軟件流程圖-. z.圖4-2 軟件流程圖4.2 程序設(shè)計(jì)ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP CT0ORG 0030HMAIN: MOV TH0, #06H.見附錄 . MOV 54H, A MOV A, R6 POP B POP ACC RET End4.3 軟件和硬件調(diào)試 利用仿真軟件的仿真

32、功能可以有效地檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的原理圖是否在理論上正確合理。選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管和設(shè)置基極，發(fā)射極，集電極電阻可以得到適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)對(duì)所測的信號(hào)進(jìn)展有效的處理。要選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管，以免防止發(fā)生截止失真和飽和失真。分別以正弦波，方波，三角波作為輸入信號(hào)檢測電路的整形效果。利用仿真軟件的示波器來觀察整形出來的波形是否符合所要整形出來的波形。但值得注意的是，在程序編寫過程中首先要考慮數(shù)碼管是共陰極還是共陽的。不同的數(shù)碼管的構(gòu)造不一樣，所采用的編碼也不一樣，本電路采用的是共陰的數(shù)碼管，所以其編碼如下：0*3f 0*06 0*5b 0*4f 0*66 0*6d 0*7d 0*07 0*7f 0*6f 0*00 0

33、*400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熄滅 其次，利用Keil uvision2軟件編寫單片機(jī)的工作程序并且檢驗(yàn)程序是否成功編譯。通過Keil uvision2逐步運(yùn)行程序的功能可以檢測出程序的錯(cuò)漏從而進(jìn)展改正。程序編譯成功后，利用軟件把程序加載到原理圖中進(jìn)展仿真，通過顯示器顯示出來的頻率大小與所設(shè)計(jì)的頻率相比擬可以看出所編寫的程序是否滿足要求，是否符合設(shè)計(jì)所要求的精度。測出各頻率*圍的誤差，如果不符合設(shè)計(jì)所要求的精度可以通過改變單片機(jī)定時(shí)器的初始值或者優(yōu)化程序的構(gòu)造來減小誤差增加精度！LED數(shù)碼管采用的是動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)展顯示，要設(shè)計(jì)好相應(yīng)的掃描時(shí)間，因?yàn)閽呙钑r(shí)間太短則LED顯示出來

34、的數(shù)字便會(huì)一直在閃爍不穩(wěn)定，掃描時(shí)間太長則LED顯示便會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的熄滅。調(diào)試電路的時(shí)候發(fā)現(xiàn)由于P2口的驅(qū)動(dòng)能力不夠大因此要驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管工作就應(yīng)該加上反相器或者三極管作為驅(qū)動(dòng)電路。由于受到時(shí)間和器件的限制并沒有把設(shè)計(jì)的實(shí)物做出來，本設(shè)計(jì)只通過測試軟件測試，理論是符合要求的。4.3.1軟件仿真仿真截圖如下：圖4-3 仿真截圖通過程序的校驗(yàn)沒有錯(cuò)誤，接下來在Proteus isis上進(jìn)展仿真。選取一個(gè)較小的頻率8hz、中間頻率2hz、較大頻率450Khz其都對(duì)應(yīng)了正確的結(jié)果，所以計(jì)數(shù)器在軟件上是沒有錯(cuò)誤的。4.3.2 硬件仿真因?yàn)槲宜诘男〗M是課程設(shè)計(jì)，不會(huì)設(shè)計(jì)事務(wù)，但我也將以前所學(xué)到的實(shí)踐知

35、識(shí)在此次硬件仿真可能涉及。現(xiàn)做一仿真程序步驟：檢查電路板檢查原器件是否有虛焊，集成塊管腳位置是否正確，各元器件是否都連接正確，電源引線位置是否恰當(dāng)。檢查電源在不接芯片的情況下，給電路板加上+5v電源，看電源指示燈是否能正常點(diǎn)亮。-. z.假設(shè)燈亮，說明電路正常，如果燈沒有亮，則返回上一步。檢查芯片管腳電壓用數(shù)字萬用表調(diào)到電壓檔檢查芯片管腳座20、40間是否有+5V的電壓，然后斷開電源將芯片放入原來的位置，繼續(xù)下一步檢查工作。檢查下載線接口因?yàn)槌绦蛐枰ㄟ^下載線而寫入單片機(jī)芯中，故電路板上留出了和下載線連接的接口JP1。單片機(jī)芯插入電路板后，用已經(jīng)做好的下載線將PC于電路板JP1接口相連。在電路

36、上運(yùn)行下載的程序。5檢查單片機(jī)復(fù)位開關(guān)在測試數(shù)碼管時(shí)，按下單片機(jī)復(fù)位按鈕SW6，8位LED數(shù)碼管出現(xiàn)短暫的無顯示狀態(tài)后又能重新顯示同一數(shù)字說明的那片及復(fù)位按鈕有效。通過以上步驟檢查，假設(shè)都能順利通過，則證明電路根本沒有問題?？梢赃M(jìn)展正常工作。 第五章 結(jié)論通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)各種軟件使用和原器件存在不熟悉，通過摸索和長時(shí)間地問教師和自己上網(wǎng)查資料，自學(xué)，終于了解了設(shè)計(jì)中各模塊中的原理及功能。對(duì)于各種軟件也有了不同程度的認(rèn)識(shí)，根本上能使用設(shè)計(jì)中涉及到的各種軟件。在設(shè)計(jì)過程中能學(xué)到很多平時(shí)上課沒學(xué)到的東西，學(xué)會(huì)了在遇到難題時(shí)，能捉住要點(diǎn)，再找出切實(shí)可行的解決方法。在設(shè)計(jì)過程中加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)掌

37、握了單片機(jī)的特性，加深了對(duì)匯編語言的學(xué)習(xí)，雖然課程設(shè)計(jì)沒有做實(shí)物，但通過軟件測試等也完成了相當(dāng)于做出實(shí)物的設(shè)計(jì)。-. z.-. z.參考文獻(xiàn)1*毅剛 彭喜元：單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)，電子工業(yè)。2008年，-. z.致謝首先在這里感謝李丹教師認(rèn)真的指導(dǎo)，在李丹教師的指導(dǎo)和講解下，對(duì)頻率計(jì)的介紹有了一定的了解。后來通過不斷的學(xué)習(xí)和查閱資料，通過對(duì)各種性能的比擬和所學(xué)知識(shí)能實(shí)現(xiàn)的狀況，對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展了設(shè)計(jì)。讓我學(xué)會(huì)了從系統(tǒng)的高度來考慮設(shè)計(jì)的方方面面，對(duì)電路的設(shè)計(jì)和研究有了更深刻的體會(huì)；讓我了解到軟件的設(shè)計(jì)是建立在對(duì)硬件了解的根底上的，特別是對(duì)單片機(jī)的功能，引腳定義和內(nèi)部構(gòu)造要有較為詳細(xì)的了解，此外

38、對(duì)電路板中所用到的各個(gè)芯片的引腳和功能，也要進(jìn)展了解。我也要感謝我的兩位小組成員與我一起探討，才在此次的設(shè)計(jì)中得到更多的知識(shí)。 附錄 附錄一：仿真圖圖 附錄-1 低頻仿真 圖 附錄-2 中頻仿真 圖 附錄-3 高頻仿真附錄二：源程序ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP CT0ORG 0030HMAIN: MOV TH0, #06HMOV TL0,#00H ;設(shè)置定時(shí)時(shí)間為64MSMOV SP, #60HMOV IE, #82HMOV TL1，#00HMOV TH1，#00HMOV TMOD，#51H ；T0定時(shí)，T1計(jì)數(shù)，都工作在方式一MOV R6，#4；SETB 2

39、0H ；定時(shí)器工作方式標(biāo)志，20H為1，測量時(shí)間為64MS，否則為4秒CLR 21H ；測量完畢標(biāo)志，21H為1則測量完畢MOV R7，#80MOV 40H，#00H MOV 41H，#00H MOV 42H，#00H CLR P1.0 ；指示顯示單位為1HZ，低電平點(diǎn)亮發(fā)光二極管 SETB P1.1 ；只是顯示單位為1KHZ，低電平點(diǎn)亮發(fā)光二極管 MOV SBUF，#0C0HJNB TI，$MOV SBUF，#0C0HJNB TI，$MOV SBUF，#0C0HJNB TI，$MOV SBUF，#0C0HJNB TI，$MOV SBUF，#0C0HJNB TI，$MOV SBUF，#0C0H

40、JNB TI，$FINDKEY: SETB P1.2MOV C, P1.2JC FINDKEYCLR 21HSTART：SETB P3.5；MOV C，P3.5JNC STARTSETB TR0 SETB TR1 JNB 21H，$ CLR TR0 MOV A, P2ANL A, #0FHMOV B, A MOV A, TL1 ANL A, #0FH SWAP AORL A, BMOV 40H, AMOV A, TL1 ANL A, #0F0H SWAP A MOV B, A MOV A, TH1 ANL A, #0FH SWAP A ORL A, B MOV 41H, A MOV A, TH

41、1 ANL A, #0FH SWAP A MOV 42H, AMOV A, 42HJNZ FINDDATAMOV A, 41HJNZ FINDDATA LJMP NE*TSTART;頻率低于256k，換檔測量 FINDDATA: MOV R1, 40HMOV R2, 41HMOV R3, 42H LCALL BCDTREAT0 MOV SBUF, 50H JNB TI, $ MOV SUBF, 51H JNB TI, $ MOV SBUF, 52H JNB TI, $ MOV SUBF, 53H JNB TI, $ MOV SBUF, 54H JNB TI, $ MOV SUBF, 55H JNB TI, $ CIR P1.0 SETB P1.1 LJMP KEYFINDNE*TSTART: SETB P3.5；MOV C，P3.5JNC NE*TSTARTCLR 20H ;設(shè)置4秒測量方式CLR 21HSETB TR0MOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HMOV R7, #80JNB 21H, $CLR TR0MOV 40H, P0 MOV A, P2 ANL A, #0FH MOV 41H, A MOV A, TL1 ANL A, #0FH SWAP A ORL