單片機頻率計課程設(shè)計報告

.PAGE.大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)要求運用所學(xué)單片機原理、、模擬和數(shù)字電路等方面的知識，設(shè)計出一個數(shù)字頻率計。數(shù)字頻率計要求如下：1〕能對0~50kHz的信號頻率進展計數(shù)；2〕頻率測量結(jié)果通過4位數(shù)碼管顯示〔十進制〕。二、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1〕硬件局部包括微處理器〔MCU〕最小系統(tǒng)〔供電、晶振、復(fù)位〕、頻率測量和數(shù)碼管顯示局部；2〕軟件局部包括初始化、頻率計算、顯示等；3〕用PROTEUS軟件仿真實現(xiàn)；4〕畫出系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)造圖和軟件程序框圖；容摘要1.數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。2.采用12MHz的晶體振蕩器的情況下，一秒的定時已超過了定時器可提供的最大定時值。為了實現(xiàn)一秒的定時，采用定時和計數(shù)相結(jié)合的方法實現(xiàn)。選用定時／計數(shù)器TO作定時器，工作于方式1產(chǎn)生50ms的定時，再用軟件計數(shù)方式對它計數(shù)20次，就可得到一秒的定時。

大學(xué)課程設(shè)計第1節(jié)引言本應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的目的是通過在"單片機原理及應(yīng)用〞課堂上學(xué)習(xí)的知識，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。在設(shè)計的過程中，不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學(xué)會對常見問題的處理方法，積累設(shè)計系統(tǒng)的經(jīng)歷，充分發(fā)揮教學(xué)與實踐的結(jié)合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅實的根底。1.1數(shù)字頻率計概述數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的根本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時間變化的物理量。在進展模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，準(zhǔn)確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。1.2任務(wù)分析與設(shè)計思路頻率的測量實際上就是在1s時間對信號進展計數(shù)，計數(shù)值就是信號頻率。在本次設(shè)計使用的AT89C51單片機，本身自帶有定時器和計數(shù)器，單片機的T0、T1兩個定時/計數(shù)器，一個用來定時，另一個用來計數(shù)，定時/計數(shù)器的工作由相應(yīng)的運行控制位TR控制,當(dāng)TR置1,定時/計數(shù)器開場計數(shù);當(dāng)TR清0,停頓計數(shù)。在定時1s里，計數(shù)器計的脈沖數(shù)就是頻率數(shù)，但是由于1s超過了AT89C51的最大定時，因此我們采用50ms定時，在50ms的脈沖數(shù)在乘以14就得到了頻率數(shù)，在轉(zhuǎn)換為十進制輸出就可。大學(xué)課程設(shè)計第2節(jié)硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)組成框圖2.2晶振電路和復(fù)位電路XTAL1與XTAL2管腳接兩個22pF電容和12MHz晶振構(gòu)成時鐘電路。RST管腳接10kΩ電阻，20μF電容上電復(fù)位電路。大學(xué)課程設(shè)計2.3單片機與譯碼顯示選擇單片機AT89C51是因為有編程靈活、易調(diào)試的特點，而且AT89C51的引腳較多，利于電路的展。它集成了CPU，RAM，ROM，定時器／計數(shù)器和多功能I／0口等一臺計算機所需的根本功能部件，有40個引腳，32個外部雙向輸入／輸出(I／O)端口，同時含兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器，兩個全雙工串行通信口。還提供了對程序進展加密保護的功能。P1端口與74HC4511譯碼器，輸出待顯示的個位與十位的數(shù)據(jù)。P2端口也與74HC4511譯碼器連接，輸出頻率計的百位和千位。P3端口連接信號輸入電路。74HC4511譯碼器是4線七段譯碼驅(qū)動器，在設(shè)計中用它來譯碼并且驅(qū)動數(shù)碼顯示管來顯示數(shù)值，一共需要4個74HC4511。數(shù)碼管是由假設(shè)干發(fā)光二極管組成顯示的字段，當(dāng)二極管導(dǎo)通時相應(yīng)的一段發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就可以顯示出各種字符。對于共陰級顯示管，將所有二極管的陰極連接在一起，公共端3、8接低電平，當(dāng)某個字段的陽極接高電平時，對應(yīng)的字段就點亮。設(shè)計中需要用到4個七段顯示數(shù)碼管，用來顯示頻率的數(shù)值2.3輸入信號為驗證本設(shè)計的頻率計的準(zhǔn)確性與快速性，采用三個不同頻率的信號源。第3節(jié)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成3.1程序流程圖大學(xué)課程設(shè)計3.2初始化ORG0000HAJMPSTARTORG0600HSTART:MOVTMOD,#51HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVIE,#82HMOVTH1,#00HMOVTL1,#00HSETBTR0SETBTR1采用12MHz的晶體振蕩器的情況下，一秒的定時已超過了定時器可提供的最大定時值。為了實現(xiàn)一秒的定時，采用定時和計數(shù)相結(jié)合的方法實現(xiàn)。選用定時／計數(shù)器TO作定時器，工作于方式1產(chǎn)生50ms的定時，再用軟件計數(shù)方式對它計數(shù)20次，就可得到一秒的定時。大學(xué)課程設(shè)計將定時器／計數(shù)器的方式存放器TMOD，用軟件賦初值51H，即01010001B。這時定時器／計數(shù)器1采用工作方式1，方式選擇位C／T設(shè)為1，即設(shè)T1為16位計數(shù)器。定時器／計數(shù)器O采用工作方式1，C／T設(shè)為0，即設(shè)TO為16位定時器。,所以T0初值為3CB0H.3.3頻率計算LOOP:SJMP$；等待中斷ORG000BH；入口地址AJMPBTR0ORG0080HBTR0:CLRTR1；停計數(shù)CLRTR0MOVA,TH1CJNEA,#01H,NEXT1；判斷TH1的計數(shù)是否大于01H，〔500十六進制為01F4H〕SJMPNEXT2NEXT1:JCBEGINJNCNEXT4NEXT2:MOVA,TL1CJNEA,#0F4H,NEXT3；等于那么比擬TL1的計數(shù)值和#0F4的大小SJMPNEXT4NEXT3:JCBEGINJNCNEXT4NEXT4:MOVA,#99H；大于01F4H那么輸出9999MOVP1,AMOVP2,A由于定時50ms，采用4位顯示，最大顯示頻率是9999，因此50ms里最大計數(shù)為500，否那么顯示不準(zhǔn)確，500的十六進制為01F4H,當(dāng)計數(shù)器的高八位大于01時，計數(shù)值大于500超過最大顯示，即直接顯示9999，檔高八位等于01時，在判斷第四位TL1與F4H的大小，大于或等于也直接顯示頻率9999，小雨時在進展十進制轉(zhuǎn)換，當(dāng)高八位小于01時，在跳轉(zhuǎn)到十六進制轉(zhuǎn)換到十進制的程序中，再顯示出來。大學(xué)課程設(shè)計3.4十六進制轉(zhuǎn)為十進制算法設(shè)十六進制數(shù)為bbbb〔1〕b×6÷10=Cb×6÷10=Cb×6÷10=C〔b+C+C+C〕÷10=C……………d〔個位〕〔2〕〔C+C+C+C+b+b×5+b×9〕÷10=e……………d〔十位〕〔3〕〔e+b×2〕÷10=f…………d〔百位〕〔4〕b×4+f=d〔千位〕最后轉(zhuǎn)換成的十進制數(shù)為dddd大學(xué)課程設(shè)計第4節(jié)功能仿真調(diào)試4.1仿真電路圖4.2仿真結(jié)果分析本實驗采用三個信號源分別為10000HZ，4180HZ，120HZ。分別模擬高頻，中頻和低頻。當(dāng)開關(guān)打在10000HZ時，數(shù)碼管顯示9999，與預(yù)期符合，當(dāng)開關(guān)打在4180hz的信號源上時，顯示4180也吻合，打在120HZ的信號源上時，顯示為120HZ與100HZ的跳變，顯示有誤差,造成誤差的原因有幾點：①單片機技術(shù)速率的限制引起誤差。②晶振的準(zhǔn)確度會影響一秒定時的準(zhǔn)確度，從而引起測量誤差。③過多硬件連接會造成誤差。要減小誤差，可以采用如下幾條措施；①選用頻率較高和穩(wěn)定性較好的晶振。②測量頻率較高的信號時，可以先對信號進展分頻，在進展測量。③測量頻率較低的信號時，可以適當(dāng)調(diào)整程序，延長門限時間。④盡可能選擇少的硬件來實現(xiàn)所需功能。大學(xué)課程設(shè)計第5節(jié)附錄5.1元件清單與管腳51單片機譯碼器數(shù)碼管..5.2程序清單ORG0000H大學(xué)課程設(shè)計AJMPSTARTORG0600HSTART:MOVTMOD,#51H；送方式字MOVTH0,#3CH；T0賦初值MOVTL0,#0B0HMOVIE,#82H；開T0中斷MOVTH1,#00H；T1清零MOVTL1,#00HSETBTR0；開場計數(shù)SETRTR1LOOP:SJMP$；等待中斷ORG000BH；入口地址AJMPBTR0ORG0080HBTR0:CLRTR1；停計數(shù)CLRTR0MOVA,TH1CJNEA,#01H,NEXT1；判斷TH1的計數(shù)是否大于01H，〔500十六進制為01F4H〕SJMPNEXT2NEXT1:JCBEGINJNCNEXT4NEXT2:MOVA,TL1CJNEA,#0F4H,NEXT3；等于那么比擬TL1的計數(shù)值和#0F4的大小SJMPNEXT4NEXT3:JCBEGINJNCNEXT4NEXT4:MOVA,#99H；大于01F4H那么輸出9999MOVP1,AMOVP2,ALJMPLAST；長轉(zhuǎn)移BEGIN:MOVATL1；小于01F4H那么轉(zhuǎn)換為十進制，以下程序段為十進制轉(zhuǎn)換MOVB,#14HMULABMOVR2,BMOVB,#10HDIVABMOVRO,AMOVR1,BMOVA,TH1MOVB,#14HMULABADDA,R2大學(xué)課程設(shè)計MOVB,#10HDIVABMOVR2,BMOVR7,AMOVB,#06HMULABMOVB,#0AHDIVABMOV40H,AMOV41H,BMOVB,#06HMOVA,R0MULABMOVB,#0AHDIVABMOVR3,AMOVR4,BMOVA,R2MOVB,#06HMULABMOVB,#0AHDIVABMOVR5,AMOVR6,BMOVA,R1ADDA,R4ADDA,R6ADDA,41HMOVB,#0AHDIVABMOVR1,BADDA,R0ADDA,R3ADDA,R5MOVR0,AMOVA,R2MOVB,#05HMULABADDA,R0MOVR0,AMOVA,R7MOVB,#09H大學(xué)課程設(shè)計MULABMOVB,#0AHDIVABMOV42H,AMOVA,BADDA,R0ADDA,40HMOVB,#0AHDIVABMOVR0,BMOVR3,AMOVA,R2MOVB,#02HMULABADDA,R3ADDA,42HMOVB,#0AHDIVABMOVR4,AMOVR5,BMOVA,R7MOVB,#04HMULABADDA,R4MOVB,#01HMULABADDA,R5MOVP1,AMOVA,R0MOVB,#10HMULABADDA,R1MOVP2,ALAST:MOVTH0,#3CH；重裝初值MOVTL0,#0B0HMOVTH1,#00H；停計數(shù)MOVTL1,#00HSETBTR1,；開場計數(shù)SETBTR0RETI；返回END；完畢大學(xué)課程設(shè)計第6節(jié)總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)開展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；貞浧鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，我仍感慨頗多，從理論到實踐，在一個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)