目录
第一章摘要 (2)
第二章系统总体方案设计 (2)
2.1 总体思路设计 (2)
2.2 测频原理 (3)
第三章系统硬件设计 (4)
3.1 AT89S51单片机引脚的介绍 (4)
3.2 锁存器74HC573引脚的介绍 (6)
3.3 译码器74HC138引脚介绍 (7)
3.4 放大整形模块 (7)
3.5 显示模块设计 (8)
3.6 键盘电路设计 (9)
3.7 复位电路和时钟产生电路设计 (10)
3.8 +5V电源设计 (11)
3.9 系统整体原理图 (13)
第四章系统软件设计 (13)
4.1 主程序流程图 (13)
4.2子程序流程图 (14)
4.2.1中断服务子程序 (14)
4.2.2 显示子程序设计 (15)
4.2.3量程转换程序 (16)
第五章设计总结与心得体会 (17)
参考文献 (19)
附录 (20)
1、源程序 (20)
2、硬件电器总原理图 (25)
第一章摘要
在单片机技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率计的测量就显得更为重要，测量频率的方法有多种，其中基于单片机的数字频率计时器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。本次课程设计以AT89S51单片机为控制核心，应用AT89S51单片机、单片机的I/O端口外扩驱动器74HC573和74HC138、LED动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。电路图设计使用protel绘图软件完成，软件设计方面使用单片机汇编或C语言对各个模块进行编程，最后通过综合测试，实现满足要求的设计方案。频率测量有两种方法：一是直接测频法，即在一定时间内测量被测信号的个数；而是测周法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，测周法适用于低频信号的频率测量。
关键词：单片机；频率计；测量
第二章系统总体方案设计
设计要求：
使用单片机的定时器/计数器功能，设计频率测量装置。
（1）直接采用AT89S51单片机的I/O端口外扩驱动器,实现LED动态扫描驱动。（2）采用6位数码管显示输入单片机的外部脉冲频率。
（3）当被测频率fx<100Hz时，采用测周法，显示频率XXX.XXX；当被测频率fx>100Hz 时，采用测频法，显示频率XXXXXX。
（4）利用键盘分段测量和自动分段测量。
（5）完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100μs-0.1s，低四位显示脉冲宽度，单位为μs。
2.1 总体思路设计
以单片机AT89S51为核心，利用单片机AT89S51的计数/定时器（T1和T0）的功能来实现频率的计数，并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。利用74HC573驱动数码管，显示电路共由六位LED数码管组成，总体原理框图如图2.1所示。
图2.1 总体设计框图
2.2 测频原理
测量频率有测周法和测频法两种。如图2.2和图2.3所示
图2.2测周法 图2.3测频法
(1)测频法（T 法）：通过测量脉冲宽度来确定速度，而脉冲宽度可用内部时钟脉冲数m 表示。计算公式为：n=60f/2mp （n 为电机转速、f 为单片机内部时钟频率、m 为脉冲数、p 为码盘齿数），适用于低速场合。
(2)测周法（M 法）：是计数器在一定时间内对速度的脉冲数，其计算公式为：n=60N/PT （n 为电机转速、N 为脉冲个数、T 为采样周期、P 为码盘齿数），适用于高速场合。 (3)M/T 法是测周法和测频法的结合，在测速过程中，不仅测取速度脉冲的个数m1，同时测取高频时钟脉冲的个数m2，计算公式为：n=(60fm1/Pm2)（n 为电机转速、f 为时钟脉冲频率、P 为码盘齿数），此法在整个测速范围内都有较好的精度。 在以上三种方法中，从测量精度上看，T 法低速时精度最高，但随着转速的增加精度逐渐变差，而M 法在高速时精度较高，低速时精度较低，而M/T 法由于同时对外部脉冲和时钟脉冲计数，因而在整个转速范围内都有较高的精度，精度位于M 法和T 法之间，一般都能满足测量转速要求。
第三章系统硬件设计
3.1 AT89S51单片机引脚的介绍
应用AT89S51单片机应首先了解其引脚，并熟悉牢记各引脚功能。目前AT89S51单片机多采用40个引脚的双列直插封装（DIP）式，如图3.1所示。
40个引脚按功能可分为如下3类
1、电源及时钟引脚
（1）VCC（40）脚：接+5V电源。
（2）GND（20）脚：接数字地。
（3）XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。
（4）XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输入端。
2、控制引脚
（1）RST：复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位,正常工作时，此引脚为低电平。
（2）EA/Vpp：外部程序存储器访问允许控制端
（3）ALE/PR O G: ALE为地址锁存信号输出端；PR O G为该引脚的第二功能，为编程脉冲输入端
（4）PSEN:片外程序存储器的读选通信号，低电平有效
3、I/O口引脚
（1）P0口：8位，漏极开路的双向I/O口。
（2）P1口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（3）P2口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（4）P3口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻，具有第二功能。
1234567891011121314151617181920
21
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图3.1 AT89C51引脚图
3.2 锁存器74HC573引脚的介绍
1123456789
10
1
121314151617181920
74H C 573
图3.2 74HC573引脚图
74HC573是一款高速CMOS 器件，是一种带有三态门的8D 锁存器，74HC573的输入是和标准 CMOS 输出兼容的，加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。 当锁存使能端LE 为高时，器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步），当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。 引脚功能如下：
OE 为三态允许控制端，低电平有效
D1-D8为数据输入端 Q1-Q8为数据输出端 LE 为锁存控制端 GND 接地(0V) VCC 接电源电压
3.3 译码器74HC138引脚介绍
321166458
7
910111213141574H C 138
图3.3 74HC138引脚图
74HC138是一种3线-8线译码器，有三个数据输入端，经译码产生8种状态，其引脚图如图3.3所示。当译码器的输入为某一固定编码时，其输出仅有一个固定的引脚输出为低电平，其余的引脚输出为高电平，而输出为低电平的引脚就作为某一锁存器芯片的片选端的控制信号。 引脚功能如下： A 、B 、C 为数据输入端
E 1、E2、E3
为片选输入端
Y0-Y 7为数据输出端
Vcc 接电源 GND 接地
3.4 放大整形模块
由于输入的信号可以是正弦波，三角波等。而后面的计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路，在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
根据上述分析，整形电路由双运算放大器LM358、三极管9013、稳压管IN5233及一些电阻组成。LM358与周围电阻构成迟滞比较器，外部信号经整形后从三极管的集电极输出给单片机的T1/P305口，具体整形电路如图3.4所示。
外 部
P3.5
图3.4 整形电路
3.5 显示模块设计
（1） 数码管介绍
常见的数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫七段数码管，根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。根据管脚资料，可以判断使用的是何种接口类型，两种数码管内部原理如图3.5所示。
驱动输入端
阳极（公共端 COM ）
驱动输入端
阴极（公共端 COM ）
图3.5数码管内部原理图
LED 数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管起辉电流只有1～2 mA ，最大极限电流也只有10～30 mA ，所以它的输入端在5 V 电源或高于TTL 高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。
（2）频率显示电路及电路原理
如下图所示，74HC573的8个输出口接电阻分别接到相应的数码管的8个段码线
上，74HC138的6个输出口接电阻接三极管分别接到数码管的位选线上，数码管电路设计不加三极管驱动时，数码管驱动能力小，显示数值看不清，不便于频率值的测量，因此加入三极管9012进行数码管驱动。
本设计使用动态扫描数字显示电路来显示频率的大小，动态扫描就是指我们采用分时的办法，轮流控制各个显示器的COM 端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。本次设计使用6位数码管进行频率值显示，具体数码管显示电路如图3.6所示
+5
图3.6 数码管显示电路
3.6 键盘电路设计
由于键盘按键数目较少，因此选用独立式键盘。独立式键盘采用一键一线，各键相互独立，每个按键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可以很容易地判断哪个按键被按下。上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。键盘电路如图3.7所示
+5V
2
P1.0P1
.1
图3.7 键盘电路
3.7 复位电路和时钟产生电路设计
复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。
复位是单片机的初始化操作，只要给RESET 引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，就可使单片机复位。复位的主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需按复位键重新启动。
在本次设计中选用手动复位，复位电路如图3.8所示。
+5V
10u F
ST
图3.8 手动复位电路
除PC 之外，复位操作还对其它寄存器有影响，其复位状态如表3.2所示：
由表可知，复位时，SP = 07H ；4个I/O 端口P0-P3的引脚均为高电平，这在某些控制应用中，要考虑到引脚的高电平对外部控制电路的影响。
时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但是在系统要求较高，而且功耗大，运行环境苛刻的情况下，考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理中，所以选取合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处，本次设计选取12MHz 无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚，并联2个30pF 陶瓷电容帮助起振。时钟产生电路如图3.9所示。
30p F
0p F 12MHz
X TA L2
X TA L1
图3.9 时钟产生电路
AT89S51单片机最小系统如图3.10所示。
21
22232425262728293031323334353637383940+5
图3.10单片机最小系统图
3.8 +5V 电源设计
单片机应用系统的供电质量是整个数字频率计稳定可靠工作的保证，这就要求能够提供稳定的电源模块。稳压电源电路由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成，使用LED 进行电源工作状态指示。LM78XX 系列三端稳压IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜，因此使用LM7805稳压芯片进行+5V 的电源电路设计。基本框图如图3.11所示，具体的+5V 电源电路如图3.12所示。
图3.11 直流稳压电源框图及波形
+5 V
图3.12 +5V直流电源电路
3.9 系统整体原理图
见附录
第四章系统软件设计
系统软件设计主要采用模块化设计，在此叙述了各个模块的程序流程图。
4.1 主程序流程图
频率计开始工作或者完成一次频率测量，系统软件都进行测量初始化。测量初始化模块设置堆栈指针（SP）、工作寄存器、中断控制和定时／计数器的工作方式。定时／计数器的工作首先被设置为计数器方式，即用来测量信号频率。首先定时／计数器的计数寄存器清0，运行控制位TR置1，启动对待测信号的计数。计数闸门由软件延时程序实现，从计数闸门的最小值（即测量频率的高量程）开始测量，计数闸门结束时TR清0，停止计数。计数寄存器中的数值经过数制转换程序从十六进制数转换为十进制数。判断该数的最高位，若该位不为0，满足测量数据有效位数的要求，测量值和量程信息一起送到显示模块；若该位为0，将计数闸门的宽度扩大10倍，重新对待测信号的计数，直到满足测量数据有效位数的要求。定时／计数器的工作被设置为定时器方式，定时／计数器的计数寄存器清0，在判断待测信号的上跳沿到来后，运行控制位TR置为1，以单片机工作周期为单位进行计数，直至信号的下跳沿到来，运行控制位TR清0，停止计数。
系统软件设计采用模块化设计方法。整个系统由初始化模块，信号频率测量模块，自动量程转换和显示模块等模块组成。系统软件流程图如图4.1所示。
图4.1 系统软件流程图
4.2子程序流程图
4.2.1中断服务子程序
T0中断服务子程序流程如图4.2所示。测频时,定时器T0工作在定时方式,每次定时50mS ,则T0中断20次正好为1秒,即T0用来产生标准秒信号。定时器T1用作计数器,
对待测信号计数,每秒钟的开始启动T1 ,每秒钟的结束关闭T1 。
4.2.2 显示子程序设计
显示子程序将存放在显示缓冲区的频率或周期值送往数码管上显示出来,由于所有6位数码管的8根段选线并联在一起由单片机的P0口驱动74HC573控制,因此,在每一瞬间6位数码管会显示相同的字符,要想每位显示不同的字符就必须采用扫描方法轮流点亮各位数码管,即在每一瞬间只点亮某一位显示字符,在此瞬间,段选控制口P0输出相应字符。由AT89S51单片机P2.0-P2.2口驱动74HC138逐位轮流点亮各个
图4.2 T0中断服务子程序 图4.3 T1中断服务子程序
数码管,每位保持1mS ,在10mS～20mS 之内再点亮一次,重复不止,利用人的视角暂留,好像6 位数码管同时点亮。数码管显示子程序流程如图4.4所示。
图4.4 显示子程序流程图
4.2.3量程转换程序
使用定时方法实现频率测量时，外部的待测信号通过频率计的预处理电路变成宽度等于待测信号周期的方波，该方波同样加至定时／计数器的输入脚。工作高电平是否加至定时／计数器的输入脚；当判定高电平加至定时／计数器的输入脚，运行控制位TR置1，启动定时／计数器对单片机的机器周期的计数，同时检测方波高电平是否结束；当判定高电平结束时TR清0，停止计数，然后从计数寄存器读出测量数据。由显示电路显示测量结果，根据测量结果判断，进行频率计比较后，进行档位的自动切换，具体档位自动切换流程图如图4.5所示。
图4.5 档位自动切换流程图
第五章设计总结与心得体会
本次设计用到的主要芯片有AT89S51、74HC573、74HC138。单片机用到的是P0口、P1口和P2口，P0口必须接上拉电阻，5v供电电压；74HC573用来驱动数码管OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，输出Q随数据D而变。当LE为低电平时，输出Q被锁存在已建立的数据电平。74HC138用来进行位选，一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1)和(E2)为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A0A1A2=110时，则Y6输出端输出低电平信号。
通过此次设计，我知道了基于单片机的数字频率计数器的工作流程，并自学了protel软件的使用方法。通过这个基于单片机的数字频率计设计，让我了解到设计电路的一些基本方法，常用手段，开阔了思维，也提高了我对电路设计的兴趣，可以
为我以后的学习和工作提供了一个很好的学习经验。利用一周多的时间在网上查找资料，才感觉自己的专业知识积累太少太少了，以后应该注意知识的积累。这次课程设计更让我感到理论和实际之间的差异。我也越来越强烈地感到要掌握一门技术，唯一的办法也是最好的办法就是实践、实践再实践。通过设计可以逼迫自己去学习、逼迫自己去查资料，否则，一味的钻研书本，很可能今天看了某个知识点，明天就忘记了。唯有真正动过手才能把知识烂熟于胸!
参考文献
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[10]石刚.HD7279A键盘显示驱动芯片及应用[J].仪表技术，2001,3:16-17
[11]司佑全．基于单片机的数字频率计设计与制作[J]．湖北师范学院学报，2005(2)．
附录：
1、源程序编写如下：
#include
#define Segment P2
#define sl P0
unsigned char cnt; //定时1s计数
unsigned char d[6]; //对应数码管的各位
unsigned char level; //档位
unsigned int tN; //不同档位计时值
unsigned int fCnt; //脉冲下降沿次数
unsigned int regCnt; //脉冲次数暂存
unsigned int pCnt; //频率显示
unsigned char Num[10]={0x5b，0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
void Delay(unsigned int DelayTime)
{
while(DelayTime--);
}
void display()
{
a0=pinlv%10;
a1=pinlv%100/10;
a2=pinlv%1000/100;
a3=pinlv%10000/1000;
a4=pinlv%100000/10000;
a5=pinlv/100000;
if(pinlv>=100)
{while(1)
{
P0=0xfe;P2=tabledu[a0];delay_ms(1);
《单片机原理与接口技术》课程设计报 告 频率计
1功能分析与设计目标 (1) 2频率计的硬件电路设计 (3) 2.1 控制、计数电路 (3) 2.2 译码显示电路 (5) 3频率计的软件设计与调试 (6) 3.1软件设计介绍 (6) 3.2程序框图 (8) 3.3功能实现具体过程 (8) 3.4测试数据处理，图表及现象描述 (10) 4讨论 (11) 5心得与建议 (12) 6附录（程序及注释） (13)
1功能分析与设计目标 背景： 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计，一种有效的方法是将单片机 用于频率计的设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得到很大的提高。 题目要求： 用两种方法检测（Δm，△ T）要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 设计分析： 电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法（M法），脉冲周期测频法（T法），脉冲数倍频测频法（AM法）,脉冲数分频测频法（AT法）,脉冲平均周期测频法（M/T法），多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法（M法）：此法是记录在确定时间TC内待测信号的脉冲个数MX ,则待测频率为： FX=MXZ TC 脉冲周期测频法（T法）：此法是在待测信号的一个周期TX内，记录标准频率信号变化次数MO。这种方法测出的频率是： FX=MOZTX 脉冲数倍频测频法（AM法）：此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频，把待测信号频率放大A倍，以提高测量精度。其待测频率为： FX=MXZATO 脉冲数分频测频法（AT法）：此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短，所以可通过A分频使待测信号 的周期扩大A倍，所测频率为: FX=AMO/Tx
前言 (3) 一、总体设计 (4) 二、硬件设计 (6) AT89C51单片机及其引脚说明： (6) 显示原理 (8) 技术参数 (10) 电参数表 (10) 时序特性表 (11) 模块引脚功能表 (12) 三、软件设计 (12) 四、调试说明 (15) 五、使用说明 (17) 结论 (17) 参考文献 (18)
附录 (19) Ⅰ、系统电路图 (19) Ⅱ、程序清单 (20)
前言 单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用在生活中至关重要。 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，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小.考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。
一、总体设计 用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量. 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率f x。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s.闸门电路由标准秒信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。 本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里，对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1: 图1测量时序图 由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。 根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：2 老师：李艾华
引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
沈阳工程学院 ┊┊ 课程设计 设计题目：频率计程序设计 系别自控系班级测控本091 学生姓名学号 指导教师职称教授 起止日期： 2012 年1月2日起——至2012 年1月13日止
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：频率计程序设计 系别自控系班级 学生姓名学号 2009308119 指导教师职称教授 课程设计进行地点： F422 任务下达时间： 2012 年 1 月 2 日 起止日期：2012年1月2日起——至2012年1月13日止教研室主任 2012 年1月2日批准
频率计的设计 1.设计主要内容及要求； 编写频率计程序。 要求：1）能够测量频率并显示。 2）能够进行闸门时间选择。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排；
沈阳工程学院 C8051F020单片机原理及应用课程设计成绩评定表
中文摘要 在人们的日常生活中，频率的测量无处不在。随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。单片机是一门发展极快应用方式极其灵活的使用技术。他以灵活的设计、微小的功耗、低廉的成本，在数据采集、过程控制、模糊控制、智能仪表等领域得到广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。 在电子技术测量中，频率是最基本的参数之一，设计一种快速准确的频率计显得尤为重要。该数字频率计的设计主要实现用数字显示被测信号的频率，该设计是以51单片机作为核心，与传统频率计相比该设计具有更高的测量精度和速度，具有各种中断处理能力，并且具有丰富的数字输入输出口和通信口等。该频率计的设计在软件上编写，并采用计数式测频方法，通过单片机外围电路中由振荡电路产生的闸门信号进行计时，并对整形后的被测信号进行脉冲计数以得到被测信号的频率值。由于低频信号照成了较大的量化误差，可在测量低频信号的时候延长闸门时间信号，以提高测量精度。 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他单位时间内变化的物理量。在设计中应用单片机的数学运算和控制功能，来实现测量量程的自动切换，既满足测量精度的要求，又满足系统反应时间的要求。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显式、测量迅速、精确度高、显示直观、所以经常用到频率计。 51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理和使用时非常重要的。 总之，频率计的设计是进行更深层次频率测量的基石。 关键词单片机，频率测量，分频器，硬件，软件
江阴职业技术学院 毕业论文 课题：基于单片机的数字频率计的设计 专业电子信息工程 学生姓名冯海洋 班级０８电子信息工程（1)班 学号２008０３05107 指导教师张文洁 完成日期
目录 摘要?错误!未定义书签。 前言................................................................................................... 错误!未定义书签。第一章绪论............................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1课题背景?错误!未定义书签。 1.2 课题研究的目的和意义 ................................................................. 错误!未定义书签。 １．4数字频率计设计的任务与要求?错误!未定义书签。 第二章数字频率计总体方案设计............................................................... 错误!未定义书签。 １.1方案比较 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 1．2方案论证......................................................................................... 错误!未定义书签。 1．3方案选择......................................................................................... 错误!未定义书签。 第三章数字频率计的硬件系统设计........................................................... 错误!未定义书签。 ３.１数字频率计的硬件系统框架...................................................... 错误!未定义书签。 3.2 数字频率计的主机电路设计?错误!未定义书签。 ３.3数字频率计的信号输入电路设计................................................... 错误!未定义书签。 3.４数字频率计显示电路的设计 ........................................................... 错误!未定义书签。 ３.５数字频率计的计数电路的设计?错误!未定义书签。 3.６数字频率计电源模块的设计?错误!未定义书签。 第四章数字频率计软件系统设计?错误!未定义书签。 4.1 软件设计规划................................................................................. 错误!未定义书签。 4.１．1信号处理............................................................................ 错误!未定义书签。 4.1.2中断控制................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.１定时器/计数器?错误!未定义书签。 4.2.２定时工作方式0..................................................................... 错误!未定义书签。 4.3程序流程图设计................................................................................ 错误!未定义书签。
实验报告 实验名称基于8255的8ＬＥＤ数显频率计课程名称Protues软件设计（51单片机） 班级学号 姓名
一、实验要求 基本要求： 用P1或P3口，产生一方波信号，频率为1000Hz，用一组数码管或LCD显示频率和周期以及脉宽等参数（也可用信号源或模拟信号源）。 将输出信号输入到另一端口（INT0/INT1）作频率计的信号输入端，测量此方波信号的频率、周期和脉宽，在另一组数码管或LCD上将参数值显示出来。（刷新时间1秒）。 发挥部分： 1、设置一功能键，能将当前数码管或LCD上的信号参数值锁定。 2、通过键盘，可修改方显示参数，刷新时间。 3、按键时，蜂鸣器发出提示音，表示按键有效 4、用图形方式显示输入波形（用模拟示波器） 动态显示格式： 自定 二、实验内容 实验内容为基于8255的简易8LED数字显示频率计，利用8255的扩展功能，来扩展51单片机的功能管脚，使其可以实现利用8255的A，B端口实现输入输出功能，从而实现51单片机管脚的扩展。 三、实验原理 频率计主要功能是测量频率。频率是指一秒内发生相同波形的次数，根据这一定义，可以初步得出测量频率的方法，就是通过计量一定时间的脉冲次数就可以通过计算累加获得频率的次数，然后通过数值译码输送的数显电路当中去。 根据实验假设，可以知道实验中需要用的两个定时装置，一个为定时装置，另一个为计数装置。而单片机中正好就设置了这样的计时器。 8051提供两个16位的内部定时器（计数器），分别为Time0，Time1（简称T0，T1)这两个定时器可以用作为内部定时器或者外部计数器，作为内部计时的时候是计算的是内部的脉冲，以12MHz的计时脉冲系统为例，将此计数器时钟脉冲除12后送入定时器，因此定时器所计数的脉冲周期为1us。若采用16位的定时器，最多可以计数65536，约为0,065s。因而我们选择0.05S作为单位计数时间长度。 若当成外部计数器时则计数由T0或T1管脚送入脉冲，同样地，若采用16位的定时模式，则最多可以数65536个计数量，相当可观。 在51单片机中有两个16位的定时/计数器T0,T1，分别由TH0、TL0和TH1、TL1组成，它们均是8位寄存器，在特殊功能寄存器中占地址8AH-8DH。它们用于存放定时或计数的初始值。此外，内部还有一个8位的方式寄存器TMOD 和一个8位的控制寄存器TCON。用于选择和控制定时/计数器的工作。其格式见下面两表： 方式控制寄存器TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 门控开关计数/定 时方式选择门控开关计数/定 时 方式选择
专业课程设计报告 专业班级 课程 题目基于51单片机的数字钟的设计报告学号 学生姓名 指导教师 成绩 2013年6月20日
基于A T89C51的数字钟总体设计说明书 目录 1. 51单片机设计数字钟设计的现实意义 (2) 2. 总体设计 (2) 2.1.开发与运行环境 (2) 2.2.硬件功能描述 (2) 2.3.硬件结构 (3) 3. 硬件模块设计 (3) 3.1.描述 (3) 3.1.1. AT89C51单片机简介 (3) 3.1.2. 键盘电路的设计 (4) 3.1.3. 显示器的选择 (5) 3.1.4. 蜂鸣器驱动电路 (5) 3.1.5. 各部分功能 (6) 4. 嵌入式软件设计 (7) 4.1.流程逻辑 (7) 4.2.算法 (7) 4.2.1. 中断定时器的设置 (27) 4.2.2. 闹钟子函数 (28) 4.2.3. 计时函数 (29) 4.2.4. 键盘扫描函数 (31) 4.2.5. 时间和闹钟的设置 (32) 5. 实验器材清单 (33) 6. 测试与性能分析 (33) 6.1.测试结果 (33) 6.2.优点 (33) 6.3.结论 (34) 7. 心得体会 (36) 8. 致谢 (36) 9. 参考文献 (37)
1.51单片机设计数字钟设计的现实意义 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间等造成的。而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。数字钟是通过数字电路实现时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2.总体设计 2.1.开发与运行环境 在硬件方面，除了CPU外，使用八个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用C语言编程。使用Keil单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。 2.2.硬件功能描述 硬件部分设置了的三个按键S1、S2、S3、S4。当按键S1第一次按下时，停止计时进
基于5单片机的数字频率计设计
毕业论文基于51单片机的数字频率计 基于51单片机的数字频率计 目录 第1节引言 (2) 1.1数字频率计概 述…………………………………………… (2) 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计 算…………………………………………… (2) 1.3基本设计原 理…………………………………………… (3) 第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计 (4) 2.1系统硬件的构成 (4) 2.2系统工作原理图 (4) 2.3AT89C51单片机及其引脚说明…………………………………………………
(5) 2.4信号调理及放大整形模块 (7) 2.5时基信号产生电路 (7) 2.6显示模块 (8) 第3节软件设计 (12) 3.1 定时计数 (12) 3.2 量程转换 (12) 3.3 BCD转换 (12) 3.4 LCD显示…………………………………………………
(12) 第4节结束语 (13) 参考文献 (14) 附录汇编源程序代码 (15) 基于51单片机的数字频率计 第1节引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1数字频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，时基
自动化与电子工程学院单片机课程设计 报告 课程名称：单片机原理与应用 学院：自动化与电子工程院 专业班级： 学生姓名： 完成时间： 报告成绩：
目录 第1章数字频率计概述 (2) 1.1数字频率计概述 (1) 1.2数字频率计的基本原理 (1) 1.3单脉冲测量原理 (2) 第2章课程设计方案设计 (2) 2.1系统方案的总体论述 (2) 2.2系统硬件的总体设计 (3) 2.3处理方法 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1单片机最小系统 (4) 第4章软件设计 (5) 4.1系统的软件流程图 (5) 4.2程序清单 (7) 第5章课程设计总结 (7) 参考文献 (8) 附录Ⅰ仿真截图 (9) 附录Ⅱ程序清单 (15)
第1章数字频率计概述 1.1数字频率计概述 数字频率计又称为数字频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用6个数码管显示6位十进制数。测量范围从10Hz—5.5kHz，精度为1%，用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量频率的方法对方波的频率进行自动的测量。 1.2数字频率计的基本原理 数字频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T（如图1.1所示）。 图1.1 频率测量原理 频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。用单片机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数；好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单，成本低廉，不需要外部计数器，直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。缺陷是受限于单片机计数的晶振频率，输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一，在本次设计使用的AT89C51单片机，由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。根
基于51单片机的数字频率计 目录 第1节引言 (2) 1.1数字频率计概述 (2) 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2) 1.3基本设计原理 (3) 第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计 (4) 2.1系统硬件的构成 (4) 2.2系统工作原理图 (4) 2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5) 2.4信号调理及放大整形模块 (7) 2.5时基信号产生电路 (7) 2.6显示模块 (8) 第3节软件设计 (12) 3.1 定时计数 (12) 3.2 量程转换 (12) 3.3 BCD转换 (12) 3.4 LCD显示 (12) 第4节结束语 (13) 参考文献 (14) 附录汇编源程序代码 (15)
基于51单片机的数字频率计 第1节引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1数字频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，时基宽度为1us,10us,100us,1ms。用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图1所示。 1 图可知： T=NT o 为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信（注：T o
计算机硬件综合课程 设计报告 课目： 学院： 班级： 姓名： 指导教师： 目录 1 设计要求 功能需求 设计要求
2 硬件设计及描述 总体描述 系统总体框图 Proteus仿真电路图 3 软件设计流程及描述 程序流程图 函数模块及功能 4 心得体会 附：源程序 设计要求 功能需求 实现数字时钟准确实时的计时与显示功能； 实现闹钟功能，即系统时间到达闹钟时间时闹铃响； 实现时间和闹钟时间的调时功能； 刚启动系统的时候在数码管上滚动显示数字串（学号）。设计要求 应用MCS-51单片机设计实现数字时钟电路； 使用定时器/计数器中断实现计时； 选用8个数码管显示时间；
使用3个按钮实现调时间和闹钟时间的功能。按钮1：更换模式（模式0：正常显示时间；模式1：调当前时间的小时；模式2；调当前时间的分钟；模式3：调闹钟时间的小时；模式4：调闹钟时间的分钟）；按钮2：在非模式0下给需要调节的时间数加一，但不溢出；按钮3：在非模式0下给需要调节的时间数减一，但不小于零； 在非0模式下，给正在调节的时间闪烁提示； 使用扬声器实现闹钟功能； 采用C语言编写程序并调试。 2 硬件设计及描述 总体描述 单片机采用AT89C51型； 时间显示电路：采用8个共阴极数码管，P1口驱动显示数字，P2口作为扫描信号； 时间设置电路：、、分别连接3个按键，实现调模式，时间加和时间减； 闹钟：口接扬声器。 系统总体框图 Proteus仿真电路图
3 软件设计流程及描述 程序流程图
函数模块及功能 void display_led() 学号的滚动显示函数； void display() 显示时间以及显示调节时间和闹钟时间的闪烁； void key_prc() 键盘功能函数，实现3个按键有关的模式转换以及数字加一减一； void init() 初始化设置中断；
单片机系统开发与应用工程实习报告 选题名称:基于AT89C52单片机的简易频率计设计 系（院）: 专业:计） 班级: 姓名:学号: 指导教师: 学年学期: 2009 ~ 2010 学年第 2 学期 2010 年 5 月 30 日
摘要： 在电子技术中，频率是一个经常用到的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本项目主要阐述了以AT89C52单片机作为核心器件，采用模块化布局，设计一个简易数字频率计，以达到测量频率并进行显示的目的。本项目利用单片机的内部定时器溢出产生中断来实现定时，把单片机内部的定时/计数器0作为定时器，实现2.5ms定时。外部待测脉冲从单片机的TI（第15引脚）输入，以定时/计数器1作为计数器，利用中断方式来达到间接测量的目的。最后采用四位数码管显示。本设计采用C语言进行软件编程，用keil软件进行调试。最后把调试成功后的程序固化到AT89C52单片机中，接到预先焊好的电路板上，接上待测脉冲，通电运行，数码管成功显示待测脉冲频率。 关键词：单片机；频率计；AT89C52
目录 1 项目综述 (1) 1．1 设计要求 (1) 1．2 系统设计 (1) 2硬件设计 (2) 2.1 电路原理图 (2) 2.2 元件清单 (2) 2.3 主要芯片引脚说明 (3) 3 软件设计 (4) 3.1 程序流程图 (4) 3.2 软件设计简述 (5) 3.3 程序清单 (6) 4 系统仿真及调试 (10) 4.1 硬件调试 (10) 4.2 软件调试 (10) 5 结果分析 (10) 总结 (11) 参考文献 (12)
电子产品设计与开发 结课论文 题目：其于51单片机的频率计设计与仿真 班级：电子1104班 姓名：陈** （组员）学号：03 电话：1376****** 成员：曾* （组长）学号：29 电话：13726****** 成员：孙* （组员）学号：21 电话：137*******
目录 一、需求分析 二、方案设计 1设计基本原理 (4) 1.1测量频率的原理 (4) 1.2系统设计框图 (4) 三、软件设计 (5) 1资源分配表 (5) 2程序流程框图 (6) 四、系统硬件线路设计图 (7) 1 单片机最小系统设计 (7) 2 液晶LCD1602显示电路 (8) 3 频率测量电路 (11) 五.系统仿真、测试结果及性能分析 (12) 1系统仿真、测试结果 (12) 2性能分析 (13) 六、心得与体会 (14) 七、参考文献 (14)
摘要 本设计提出了一种基于AT89C51单片机开发的数字频率测量仪的设计。系统以单片机AT89C51为核心，构成完备的测量系统。可以对信号进行频率的精确测量，测频在1Hz至10kHZ。采用液晶LCD1602显示被测信号的频率。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高、硬件结构简单的优点。 关键词：单片机；低频；绝对误差
一、需求分析 频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通采用组合电路 和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号 时不宜直接使用。频率信号抗干扰性强、易于传输,可以获得较高的测量精度。同时,频率 测量方法的优化也越来越受到重视.并采用AT89C51 单片机和相关硬软件实现。MCS—51 系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业控制和 智能化仪器，仪表等领域。我们研制的频率计以89c51单片机为核心，具有性能优良，精 度高，可靠性好等特点。 二、设计方案 此次课程设计采用间接测量法来测量。要用到GATE信号，GATE=1时，TR0=1，INTO=1 才能启动计数器，而计数器0是通过外部中断INTO的下降沿开始触发的，计时器从0开 始计时，计数器只能测高电平，因此测得的时间为半个周期。当计数器0计时溢出，执行 m加1的操作。则测量时间为：t1=TH0*256+TL0+m*65536 ，所求频率F=1000000/(2*t1) 1设计基本原理 1.1测量频率的原理 定时/计数器工作在方式1，每产生一次定时器0中断，计数65536个脉冲，此时的 脉冲来自振荡器的12分频后的脉冲，其周期为1uS。根据产生外部中断0时，定时器0中 断的次数u，以及此时定时/计数器0计数寄存器的数值X，即可求得待测方波的周期为： T=(65536*u+X)us ，取其倒数即可求得待测方波的频率，小数点后保留两位，即可使得频 率精度为0.1HZ。 1.2系统设计框图 经过方案论证和比较后,最终确定的系统框图如图1所示,主要由AT89C51单片机、异或 器件、LCD1602、电源等组成。
1 前言 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。 1.1频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。 1.2频率计发展与应用 在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要。
2 系统总体设计 2.1测频的原理 测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号， 通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端。由晶体振荡器产生的基频，按十进制分频得出的分频脉冲，经过基选通门去触发主控电路，再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令，用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波，至十进制计数电路进行直接计数和显示。若在一定的时间间隔T内累 计周期性的重复变化次数N，则频率的表达式为式： N fx= T 频率计数器严格地按照 N f= T 公式进行测频。由于数字测量的离散性，被测频率在计数 器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的1 ±量化误差，在不计其他误差影响的情况下，测量精度将为： 1 () fA N δ= 应当指出，测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定的，一方面是单位时间内计数脉冲个数越多时，精度越高，另一方面T越稳定时，精度越高。为了增加单位时间内计数脉冲的个数，一方面可在输入端将被测信号倍频，另一方面可增加T来满足，为了增加T的稳定度，只需提高晶体振荡器的稳定度和分频电路的可靠性就能达到。 上述表明，在频率测量时，被测信号频率越高，测量精度越高。 2.2总体思路 频率计是我们经常会用到的实验仪器之一，频率的测量实际上就是在单位时间内对信号进行计数,计数值就是信号频率。本文介绍了一种基于单片机AT89S52 制作的频率计的设计方法,所制作的频率计测量比较高的频率采用外部十分频，测量较低频率值时采用单片机直接计数，不进行外部分频。该频率计实现10HZ~2MHZ的频率测量,而且可以实现量程自动切换功能，四位共阳极动态显示测量结果，可以测量正弦波、三角波及方波等各种波形的频率值。 2.3具体模块 根据上述系统分析，频率计系统设计共包括五大模块：单片机控制模块、电源模块、放大整形模块、分频模块及显示模块。各模块作用如下：
目录 1功能分析与设计目标 (1) 2 频率计的硬件电路设计 (3) 2.1 控制、计数电路 (3) 2.2 译码显示电路 (5) 3 频率计的软件设计与调试 (6) 3.1 软件设计介绍 (6) 3.2 程序框图 (8) 3.3 功能实现具体过程 (8) 3.4 测试数据处理，图表及现象描述 (10) 4 讨论 (11) 5 心得与建议 (12) 6 附录 (13)
1功能分析与设计目标 背景： 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得到很大的提高。 题目要求： 用两种方法检测（Δm ，ΔT ）要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 设计分析： 电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法(M法)，脉冲周期测频法(T法)，脉冲数倍频测频法(AM法)，脉冲数分频测频法(AT法)，脉冲平均周期测频法(M/T法)，多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法(M法)：此法是记录在确定时间Tc内待测信号的脉冲个数Mx，则待测频率为： Fx=Mx/ Tc 脉冲周期测频法(T法)：此法是在待测信号的一个周期Tx内，记录标准频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是： Fx=Mo/Tx 脉冲数倍频测频法(AM法)：此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频，把待测信号频率放大A倍，以提高测量精度。其待测频率为： Fx=Mx/A To 脉冲数分频测频法(AT法)：此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短，所以可通过A分频使待测信号
摘要 本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分，设计以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。 本设计以89C51单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用LED数码显示管将所测频率显示出来。系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。 关键词：单片机，运算，频率计，LED数码管
Abstract The program mainly microcontroller as the core, are divided into time-base circuit, the logic control circuit, amplifier shaping circuit, the gate circuit, the counting circuit, latch circuit, decoding circuit most of the seven shows, design a microcontroller as the core, the measured signal the first amplifier to amplify the incoming signal, and then was sent to the waveform shaping circuit surgery, the measured sine wave or triangle wave shaping as a square wave. Counter and timer microchip features of the signal count. Write the corresponding program can automatically adjust the measurement range of SCM, and the frequency of the measured data to the display circuit displays. The design of the 89C51 microcontroller core, microcontroller applications and control functions and arithmetic operations with LED digital display tube to the measured frequency is displayed. System is simple, reliable, easy to operate and can basically meet the general needs. Both to ensure the accuracy of the system frequency measurement, but also the system has good real-time. The frequency meter design is simple and easy to carry, expansion capability, wide application. Key words：microcontroller, operation, frequency meter, LED digital tube