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单片机简易频率计课程设计报告 单片机课程设计报告 简 易 频 率 计 设 计 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师：罗光明 完成日期：2012-03-25 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第1页。 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第1页。 目录 摘 要 - 2 - 第一章 频率计设计概述 - 3 - 第二章 AT89C51单片机及其引脚说明 - 3 - 第三章 分频电路 - 5 - 第四章 显示电路 - 6 - 第五章 系统整体原理图 - 7 - 第六章 系统软件设计 - 8 - 1．测频软件实现原理 - 8 - 2．软件流程图 - 9 - 3．程序设计 - 9 - 第七章 仿真测试结果 - 11 - （1）复位操作 - 11 - （2）频率为9HZ - 12 - （3）频率为99HZ - 12 - （4）频率为999HZ - 13 - （5）频率为9999HZ - 13 - 第八章 单片机课程设计原材料清单 - 14 - 结束语 - 14 - 1.结论 - 14 - 2.致谢 - 15 - 参考文献 - 15 - 摘要 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第2页。随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行较慢，而且测量频率的范围较小。考虑到上述问题，本文设计一基于单片机设计频率计。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的频率计的设计方案，选择了实现系统的各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真，并焊制出了实际的电路板，测试表明与理论大体相符。 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第2页。 关键字：单片机；频率计；测量；AT89C51 频率计设计概述 本频率计的设计以AT89C51单片机为核心，利用他内部的定时／计数器完成待测信号频率的测量。 单片机AT89C51内部具有2个16位定时／计数器，定时／计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。 设计将定时/计数器0设置工作在定时方式，定时/计数器1设置工作在计数方式。 在定时器工作方式下，在被测时间间隔内，每来一个机器周期，计数器自动加1（使用12 MHz时钟时，每1μs加1），这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。在计数器工作方式下，加至外部引脚的待测信号发生从1到0的跳变时计数器加1，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。外部输入在每个机器周期被采样一次，这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期（24个振荡周期），所以最大计数速率为时钟频率的1／24（使用12 MHz时钟时，最大计数速率为500 kHz）。 AT89C51单片机及其引脚说明： 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第3页。89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器, 一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口, 片上震荡器和时钟电路。 单片机简易频率计课程设计报告全文共16页，当前为第3页。 引脚说明： ·VCC：电源电压 ·GND:地 ·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。 当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。 在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。 ·P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。 ·P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。 P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠ DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVX ＠R1）,P2口输出特殊功能寄存器的内容。 当EPROM编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制 单片机简易频率计是一种基于微处理器的设备，用于测量信号的频率。在这个课程设计中，学生使用了AT89C51单片机作为核心组件来构建一个简易的频率计。AT89C51是一款广泛应用的8位微控制器，具有4KB的程序存储器，128字节的RAM，32个I/O线路，以及两个16位定时/计数器等特性。这款芯片特别适合于小型电子系统和嵌入式应用。 频率计设计的核心在于定时/计数器功能。在本设计中，定时/计数器0被配置为定时模式，用于测量时间间隔；而定时/计数器1则被设置为计数模式，用于记录外部输入信号的脉冲数量。在定时模式下，每当到来一个机器周期，计数器就会增加1，从而可以计算出时间间隔。而在计数模式下，每当外部信号从1变为0时，计数器加1，通过这种方式可以测量信号的频率。由于每个机器周期内只对外部输入采样一次，因此最小可测频率为时钟频率的1/24。 在硬件部分，设计包括分频电路和显示电路。分频电路用来降低输入信号的频率，以便AT89C51的定时/计数器能够处理。显示电路则负责将测量结果以人可读的方式呈现出来，可能是通过LED数码管或者LCD显示器。 软件设计部分包括了测频软件的实现原理、软件流程图和具体的程序设计。测频软件主要任务是启动定时/计数器，捕获脉冲，计算频率，并将结果显示。软件流程图详细描绘了程序的执行过程，从初始化到频率计算再到结果显示的各个步骤。程序设计则包含了实现这些功能的具体代码，可能涉及中断服务子程序，计数器更新处理，以及与显示接口的通信。 在测试阶段，进行了复位操作以及其他不同频率信号的测试，如9Hz、99Hz、999Hz和9999Hz，以验证频率计的准确性和稳定性。仿真测试结果表明，设计基本符合预期，能够正确测量不同频率的信号。 这个课程设计项目旨在让学生理解和掌握单片机的基本原理，尤其是其在频率测量中的应用。通过设计、实现和测试一个简易频率计，学生能够增强自己的硬件设计、软件编程以及问题解决能力，这些都是在IT行业中至关重要的技能。