湖南涉外经济学院课程设计报告
课程名称：单片机原理及应用
报告题目：倒数计数器
学生姓名：吴俊腾
所在学院：信息科学与工程学院
专业班级：电信1102班
学生学号：11430419814072
指导教师：廖亦凡黄科
2013年12月23日
课程设计任务书
利用AT89C51单片机设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出声响通知倒计数终了。
(1)显示格式为“分分:秒秒”。
(2)用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。
(3)程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1～K4动作如下。
K1—可调整倒计数的时间1～60分钟。
K2—设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。
K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。
K4—设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。
摘要
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本实验是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以用倒数的计数器。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片STC89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个计数器，包括以下功能：输出时间，按下键就开始计时，并将时间显示在LED数码管显示器上。当倒计数为0时，蜂鸣器就发出音乐声响等等。该计数器系统主要由计数器模块、数码管显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。
关键词：STC89C52、键盘、LED数码管显示、蜂鸣器
目录
课程设计任务书 (2)
一、项目概述和要求 (1)
1.单片机基础知识 (1)
2.单片机的发展趋势 (1)
二、系统设计 (2)
1.框图设计 (2)
2.设计方案的选择及论证 (3)
3.电路原理图 (4)
4.元件清单 (4)
三、软件设计 (7)
1.程序流程图 (7)
2.工作方式设计 (9)
四、系统的仿真与调试 (10)
1.硬件调试 (10)
2.软件调试 (10)
3.软硬件调试 (10)
五、总结 (11)
六、参考文献 (12)
附录程序： (13)
一、项目概述和要求
1.单片机基础知识
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一
个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。
单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。
单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。
MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。
2.单片机的发展趋势
单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的
应用提供了广阔的天地。
纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：
一、微型单片化
现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将数码管（LED）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机
1
芯片。
此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
二、低功耗CMOS化
MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本
都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则
具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。
三、主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以89C51为核心的单片机占
主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以89C51占据了半壁江山。而Microchip
公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX 公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时
期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。
九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL 公司的R6500。
二、系统设计
1. 框图设计
框图设计是为了能够从整体上把握系统的各个大的模块以及各个模块之间的联系。同时罗列出需要主要使用到的各个器件，以方面系统开发中器件的选取。
通过框图设计，让设计者从整体上把握系统的开发。
本系统设计的框图如下图1 所示。
图1 系统结构框图
2.设计方案的选择及论证
2.1 预置时间方案选择
方案一：
由于设计要求倒数时间输入可调并译码显示，比较经典的方案是使用8279 芯片：40 个引脚的8279 芯片是由Intel 于80 年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。优点：最为通用，输入时间使用键盘方便、易操作。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，需要较好的编程能力才能灵活运用，其综合成本较高，而且本系统只用到其键盘输入单个功能，不能充分利用它的强大功能。
方案二：
即本设计系统所选方案，由STC89C51为核心芯片，由4X4矩阵键盘输入相应的信息，LED数码管作显示器件。
本方案结构简单，成本低。修改方便。
2.2 提示信号发生电路
单片机驱动能力有限，不能直接驱动蜂鸣器，本方案利用三极管作蜂鸣器的驱动器件。
2.3 电路总体工作流程
开电源复位清零设置时间T 按输入确认键，确认输入
按开始键则进入倒计时，此时计数工作灯绿灯亮剩余时间提示（T ≧10min时,倒数至5分钟提示；T<10min，倒数至1min提示）短提示音
倒数至0时发出长4s的提示音，同时亮黄灯若计时未完则进入超时计数，
直到超时1min时给出长4s的较急促的提示音，同时亮红灯警告，且计时停止，数码管显示1分钟不变直到主持人复位清零若计时在超时1min之前完成按复位键清零停止计数
3.电路原理图
电路原理图如图2所示。
图2 电路原理图
4.元件清单
4.1 AT89C51芯片
STC89C52芯片图如下图3所示。
图3 AT89C51芯片图
主要性能:
与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。
功能特性描述:
STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位
为止。8 位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash
4.2 LED数码管
LED数码管如下图4所示。
图4 LED数码管图
LED数码管通常有8条引脚线或12条引脚线的LED数码管，多出来的4条线是分别控制4个数码管的现象线。
数码管A、B、C、D、E、F、G、DP接8051的P0^0~~P0^7口进行控制，数码管1、2、3、4口接驱动电路
4.3 按键控制模块
按键用于控制数码显示、LED数码管显示、扬声器等模块的工作。通过扫描按键是否按下，来设定各模块的工作情况，使各模块可以在按键的控制下，有序地进行工作。设计中使用单个按键实现单个功能，属于较为简单的控制方式。
在多功能系统设计的试验中我们使用四个按键分别与单片机的P3^4、P3^5、P3^6、P3^7相连。通过按下相应的按键来处理相应的程序。
如下图5所示。
图5 按键控制模块图
4.4蜂鸣器
蜂鸣器的功能是对输入的不同频率的方波进行播放形成音乐，持续送出工作脉冲可以推动喇叭发出哔的声响，当工作频率越高时，声音越清脆，工作频率低时，声音则较低沉。
使用8051的P1^5口进行控制，如图6所示。
图6 蜂鸣器模块图
4.5 其它元件
其它元件图如下图7所示。
图7 其它元件图
三、软件设计
1. 程序流程图
主程序开始初始化，然后扫描键盘、复位电路和计数器。当键盘按键有按下时，调整计数器值，数码管显示新值。当复位键有按下时，计数器复位为开机画
面，当计数器值倒计为0时，蜂鸣器发出声音，计数器停止倒计，程序结束。
1.1主程序流程图如图8所示。
图8 主程序流程图
1.2 LED数码管显示流程图如图9所示。
图9 LED数码管显示流程图
1.3按键流程图如图10所示。
图10 按键流程图
2.工作方式设计
C语言比起汇编语言具有简洁紧凑、灵活方便、语法限制不太严格、程序设计自由度大等特点，本例采用C语言进行程序编写。用到了定时器0和1，初始时开T0而关闭T1。其中定时器0用来控制倒计时的实现，即当时间到达50ms （定时器时间）*20（循环次数）时，执行中断0将显示时间减一，同时判断计时是否减为0，当扫描但定时时间为0时，则关闭定时器0，而打开定时器1，控制音乐的播放。
四、系统的仿真与调试
1. 硬件调试
硬件调试分为静态调试和动态调试，对于硬件调试而言，只要认真焊接，硬件一般不会出现什么问题的。
静态调试一般采用的工具是万用表，它是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排查错误的一种硬件检测。调试步骤是：首先把电路分为若干模块，调试过程中与该模块无关的元件可以不加考虑，这样可把故障限定在一定的范围内；故障清除后，把各个模块合在一起进行联调，即可完成整个硬件调试工作。
2. 软件调试
软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。
3. 软硬件调试
软硬件联调是指把调试无误的软件程序烧制进单片机芯片内部，通上电源后，检查硬件工作是否有预期的效果，如果没有则需要检测软件是否在实现功能上有欠缺。若有错误，通过改写软件来调试，直至达到预期效果，则设计圆满成功。
本课程设计调试结果如下图11所示。
图11 调试结果图
五、总结
经过将近两个星期的课程设计，简单带有LED数码管显示的倒数计数器基本完成，系统基本功能基本实现，测试运行也基本正常。该系统基本上完成了计数闹时的功能。
这次课程设计的时间虽然不算很长，但使我对很多东西有了更深刻的认识。平时在课堂上无法掌握的集体操作都有了一定的进步。总结如下：
1.查阅资料和阅读相关文献的重要性。
2.向同学请教的重要性，团结协作的重要性。
3.勤动手的重要性，自己动手，丰衣足食！以前很多时候一遇到问题常常都会
问同学，但是通过这次设计，我学会了自己努力解决困难，提高了自己解决问题的能力。
4.对待任何事情都要有耐心和恒心，遇到问题要冷静地思考，积极找出症结所
在，逐个解决。
5.做事情要步步为营，不能一蹴而就，就像焊接电路，只有确保每一部都真确，
才有可能实现整个电路正常工作。
通过本次课程设计，我更深刻的认识到了教学实践在大学课程中的重要性，同时也发觉到了自己在学习方面存在的许多不足之处，在以后的学习中我会努力改进这些不足，不断提高自己的动手实践能力。
这次设计是我第一次独自一人完成从写开题报告、到画原理图、画pcb、然后学习了C并且编写了程序的整个设计过程，虽然没有制板，这也许是个遗憾，但我还是学到了非常多的东西。比如弄懂了数码管的原理，按键扫描的原理，熟悉了中断的应用以及初步了解了音乐的设计。在这个设计中，遇到了非常多的问题，最后都通过自己的努力以及老师同学的帮助而获得解决。也明白了理论要在实践中才能深刻的理解，这也是我以后要努力的方向。
六、参考文献
［1］张毅刚.《单片机原理及应用》.高等教育出版社，北京，2010年
［2］谭浩强，《C程序设计解题与上机指导》，清华大学出版社，北京，2007年
附录程序：
#include
#include
#define LED_code_port P0 // 段码数据口
#define LED_segmnet_port P1 // 位码数据口
sbit KEYL3=P1^5;
sbit KEYH1=P3^7;
sbit KEYH2=P3^6;
sbit KEYH3=P3^5;
sbit KEY1=P3^4;//四个按键数据口
unsigned int flag;
unsigned char time_data[3]={00,10,0};
unsigned char code table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,
0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,
0xC6,0xA1,0x86,0x8E
};//段码数组
unsigned char n=0; // n为节拍常数变量
unsigned char code music_tab[] ={
0x18, 0x30, 0x1C , 0x10, //格式为频率常数, 节拍常数, 频率常数, 节拍常数, 0x20, 0x40, 0x1C , 0x10,
0x18, 0x10, 0x20 , 0x10,
0x1C, 0x10, 0x18 , 0x40,
0x1C, 0x20, 0x20 , 0x20,
0x1C, 0x20, 0x18 , 0x20,
0x20, 0x80, 0xFF , 0x20,
0x30, 0x1C, 0x10 , 0x18,
0x20, 0x15, 0x20 , 0x1C,
0x20, 0x20, 0x20 , 0x26,
0x40, 0x20, 0x20 , 0x2B,
0x20, 0x26, 0x20 , 0x20,
0x20, 0x30, 0x80 , 0x00
};
sbit S=P1^5; //蜂鸣器
void delay (unsigned char m) // 控制频率延时
{
unsigned char i=3*m;
while(--i);
}
void delayms(unsigned char a) // 毫秒延时子程序
{
while(--a); // 采用while(--a) 不要采用while(a--);
}
void KILL() //播放音乐函数
{ unsigned char p,m; // m为频率常数变量
unsigned char i=0;
TMOD =0x10;
TH1=0xd8;TL1=0xef;
ET1=1;EA=1;ES=1;
play:
while(1)
{
a:
p=music_tab[i];
if(p==0x00)
{i=0, delayms(1000); goto play;} // 如果碰到结束符,延时1秒,回到开始再来一遍else if(p==0xff)
{i=i+1;delayms(100),TR1=0; goto a;} // 若碰到休止符,延时100ms,继续取下一音符else
{m=music_tab[i++], n=music_tab[i++];} // 取频率常数和节拍常数TR1=1; // 开定时器1
while(n!=0) S=~S,delay(m); //等待节拍完成, 通过P1口输出音频
TR1=0; //关定时器1
}
}
void delay_ms(unsigned int x) // 延时毫秒级
{
unsigned int a=0,b=0,c=0;
for(a=x;a>0;a--)
for(b=5;b>0;b--)
for(c=64;c>0;c--);
}
void LED_display(unsigned char seg_code,unsigned char shuju)
{
if(seg_code<1||seg_code>4) seg_code=1;
if(shuju>15) shuju=15;
LED_segmnet_port=(LED_segmnet_port|0x0f)&_crol_(0xfe,seg_code-1); // 送入位码LED_code_port=table[shuju]; // 送入段码
delay_ms(2); // 保持显示2毫秒
LED_segmnet_port=LED_segmnet_port|0x0f; // 关掉所有数码管
}
void display_time()
{
LED_display(1,time_data[0]/10);
LED_display(2,time_data[0]%10);
LED_display(3,time_data[1]/10);
LED_display(4,time_data[1]%10);
}
void time_initial()
{
TMOD=0x01; //定时器,方式1
TH0=0x4c; //写入初值高8位
TL0=0; //写入初值低8位
EA=1; // 开总中断
ET0=1; // 定时中断允许
TR0=1; // 开启定时器
}
void int0() interrupt 3 // 采用中断1 控制节拍
{ TH1=0xd8;
TL1=0xef;
n--;
}
void main() //按键
{
time_initial();TR1=0;
while(1)
{KEYL3=0;
display_time();
if((time_data[0]==0)&(time_data[1]==0)){TR0=0;TR1=1;KILL();}
display_time();//判断计时是否为0，如为0，播放音乐
if(KEYH1==0)//键盘扫描
{delay_ms(5);//消斗
if(KEYH1==0)//按键1按下，标志位置1
{flag=1;}
}
if(flag==1)
{ if(KEYH2==0)
{delay_ms(5);
if(KEYH2==0)
{time_data[0]++;display_time();}//标志位置1情况下，如果按键2按下，分钟加1 }
if(KEYH3==0)
{delay_ms(5);
if(KEYH3==0)
{time_data[0]--;display_time();}//标志位置1情况下，如果按键3按下，分钟减1 }
if(KEY1==0)
{delay_ms(5);
if(KEY1==0)
{flag=0; delay_ms(50);display_time();}
}//标志位置1情况下，如果按键4按下，标志位置0，设置完成}
if(flag==0)
{
if(KEYH2==0) {delay_ms(5);
if(KEYH2==0)
{while(!KEYH2); time_data[0]=05;time_data[1]=00;display_time();}}//按下2键，显示"0500"
if(KEYH3==0) {delay_ms(5);
一、填空题(每空1分，共25分) 1. 计量性能由准确度、__________、__________三个要素构成。 2. 相对误差定义为__________与__________的比值，通常用百分数表示。 3. 测量误差按来源不同可分为仪器误差、__________、人身误差、影响误差和__________。 4. 为保证在测量80V电压时，误差≤±1%，应选用等于或优于__________级的100V量程的电压表。 5. 扫描发生器环由__________、扫描门和__________组成。 6. 采用示波器直接测量法测量电压，测量的准确度主要取决于示波管的 __________、输入__________的分压比和Y放大器增益是否稳定等。 7. 示波器为保证输入信号波形不失真，在Y轴输入衰减器中采用__________电路。 8. 在测量周期时，通用计数器采用较小的__________，可以减小±1误差的影响。 9. 通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，±1误差对测周精确度的影响越。 10. 通用计数器可以利用外接__________来进一步提高测量准确度。 11. 采用频率计数器测量频率，闸门时间T的准确度主要取决于__________的准确度。 12. 逐次逼近比较式DVM中逐次逼近寄存器由__________寄存器和__________寄存器以及一些门电路组成。 13. 交流电压的测量准确度比直流电压的测量准确度低得多的两个主要原因：一是交流电压的频率和电压大小对必须的交流/直流__________电路的特性有影响，二是高频测量时__________参数的影响很难估计和避免。 14. 作为集总电路中表征电信号能量的三个基本参数(__________、__________和功率)，其中__________测量是不可缺少的基本测量。 15. 扫频信号源的主要工作特性是有效扫频宽度、__________和__________。 二、改错题(要求在错误处的下方划线，并将正确的答案填在括号内。每小题3分，共15分) 1. 常用电工仪表分为±0.1、±0.2、±0.5、±1.0、±1.5、± 2.5、±4.0七级。 ( ) 2. 无论测量条件如何变化，系统误差都可获得一个客观上的恒定值，多次测量取平均值并不能改变系统误差的影响。 ( ) 3. 扫描发生器环是示波器垂直通道中的重要组成部分。 ( )
电子信息工程学系实验报告 课程名称：单片机原理及接口应用Array实验项目名称：51定时器实验实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的: 熟悉keil仿真软件、protues仿真软件的使用和单片机定时程序的编写。了解51单片机中定时、计数的概念，熟悉51单片机内部定时/计数器的结构与工作原理。掌握中断方式处理定时/计数的工作过程，掌握定时/计数器在C51中的设置与程序的书写格式以及使用方法。 二、实验环境: 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件 三、实验原理： 1、51单片机定时计数器的基本情况 8051型有两个十六位定时/计数器T0、T1，有四种工作方式。MCS－51系列单片机的定时/计数器有几个相关的特殊功能寄存器： 方式控制寄存器TMOD； 加法计数寄存器TH0、TH1 （高八位）;TL0、TL1 （低八位）； 定时/计数到标志TF0、TF1（中断控制寄存器TCON） 定时/计数器启停控制位TR0、TR1（TCON） 定时/计数器中断允许位ET0、ET1（中断允许寄存IE） 定时/计数器中断优先级控制位PT0、PT1（中断优IP） 2、51单片机的相关寄存器设置 方式控制寄存器TMOD: TMOD的低四位为T0的方式字，高四位为T1的方式字。TMOD不能位寻址，必须整体赋值。TMOD各位的含义如下: 1. 工作方式选择位M1、M0 3、51单片机定时器的工作过程（逻辑）方式一 方式1：当M1M0=01时，定时器工作于方式1。
T1工作于方式1时，由TH1作为高8位，TL1作为低8位，构成一个十六位的计数器。若T1工作于定时方式1，计数初值为a，晶振频率为12MHz，则T1从计数初值计数到溢出的定时时间为t =（216－a）μS。 4、51单片机的编程 使用MCS－51单片机的定时/计数器的步骤是： ．设定TMOD，确定： 工作状态(用作定时器/计数器)； 工作方式； 控制方式。 如：T1用于定时器、方式1，T0用于计数器、方式2，均用软件控制。则TMOD的值应为：0001 0110，即0x16。 ．设置合适的计数初值，以产生期望的定时间隔。由于定时/计数器在方式0、方式1和方式2时的最大计数间隔取决于使用的晶振频率fosc，如下表所示，当需要的定时间隔较大时，要采用适当的方法，即将定时间隔分段处理。 计数初值的计算方法如下，设晶振频率为fosc，则定时/计数器计数频率为fosc/12，定时/计数器的计数总次数T_all在方式0、方式1和方式2时分别为213 = 8192、216 = 65536和28 = 256，定时间隔为T，计数初值为a，则有 T = 12×(T_all – a)/fosc a = T_all – T×fosc/12 a = – T×fosc/12 （注意单位） THx = a / 256；TLx = a % 256； ．确定定时/计数器工作于查询方式还是中断方式，若工作于中断方式，则在初始化时开放定时/计数器的中断及总中断： ET0 = 1；EA = 1； 还需要编写中断服务函数： void T0_srv（void）interrupt 1 using 1 { TL0 = a % 256； TH0 = a / 256； 中断服务程序段} ．启动定时器：TR0（TR1）= 1。 四、实验内容过程及结果分析: 利用protues仿真软件设计一个可以显示秒表时间的显示电路。利用实验板上的一位led数码管做显示，利用中断法编写定时程序，控制单片机定时器进行定时，所定时间为1s。刚开始led数码管显示9，每过一秒数码管显示值减一，当显示到0时返回9，依此反复。然后设计00-59的两位秒表显示程序。 （1）实现个位秒表，9-0
计数器的设计实验报告 篇一：计数器实验报告 实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是
CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－ 9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3 —计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端 CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1 当清除端CR为高电平“1”时，计数
器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421 码十进制加、减计数器的状态转换表。加法计数表5－9－ 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位
4.5 电子计数器的测量误差 本节要求： （1）掌握量化误差、触发误差、标准频率误差的概念及来源。 （2）掌握频率测量误差的组成及分析方法，并能用来解决实际问题。 （3）掌握周期测量误差的组成及分析方法，并能用来解决实际问题。 （4）掌握减小频率及周期测量中误差的方法。 4.5.1 测量误差的来源 1.量化误差 所谓量化误差就是指在进行频率的数字化测量时，被测量与标准单位不是正好为整数倍，因此在量化过程中有一部分时间零头没有被计算在内而造成的误差，再加之闸门开启和关闭的时间和被测信号不同步（随机的），使电子计数器出现±1误差。 2.触发误差 所谓触发误差就是指在门控脉冲在干扰信号的作用下使触发提前或滞后所带来的误差。 3.标准频率误差 标准频率误差是指由于电子计数器所采用的频率基准（如晶振等）受外界环境或自身结构性能等因素的影响产生漂移而给测量结果引入的误差。 4.5.2 频率测量误差分析 计数器直接测频的误差主要由两项组成：即±1量化误差和标准频率误差。一般，总误差可采用分项误差绝对值合成. (4-9) 1.量化误差 在测频时，由于闸门开启时间和被计数脉冲周期不成整数倍，在开始和结束时产生零头时间Δt1和Δ 由于Δt1和Δt2在0～T x之间任意取值，则可能有下列情况： ①当?t1＝?t2时，?N＝0 ②当?t1＝0，?t2＝T x时，?N＝－1 ③当?t1＝T x，?t2＝0时，?N＝＋1
即最大计数误差为±1 （4-10） 2. 标准频率误差 所以：3.减小测频误差方法的分析 根据式4-9所表示的测频误差△f x /f x 与±1误差和标频误差△f c /f c 的关系，可画出如图4－ 图4－15 计数器测频时的误差曲线 从图中可以看出：当在f x 一定时，增加闸门时间T s 可以提高测频分辨力和准确度。 当闸门时间一定时，输入信号频率f x 越高则测量准确度越高。在这种情况下，随着±1 误差减小到c c f f /?以下时，c c f f /?的影响不可忽略。这时，可以认为c c f f /?是计数器测频的准确度的极限。 【例4.1】 设f x ＝20MHz ，选闸门时间T s ＝0.1s ，则由于±1误差而产生的测频误差为： 若T s 增加为1s 10 倍。 1010 10
实验五 时序逻辑电路实验 一、实验目的 1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。 2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。 二、实验设备 1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板 2．74LS190、74LS393、74LS04 3．1kΩ电阻、发光二极管 三、实验原理 1．计数器 计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。 2．(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161（74LS163） 74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。 74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。 表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表 3．集成计数器的应用——实现任意M进制计数器 一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。第二类是由集成二进制计数器构成计数器。第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计。第二类，当计数器的模M较小时用一片集成计数器即可以实现，当M较大时，可通过多片计数器级联实现。两种实现方法：反馈置数法和反馈清零法。第三类,是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。 4．实验电路： 十进制计数器
六进制扭环计数器 具有方波输出的六分频电路 图5.1 74LS161（74LS163）外部引脚图 四、实验内容及步骤 1．集成计数器实验 （1）按电路原理图使用中规模集成计数器74LS163和与非门74LS00，连接成一个同步置数或同步清零十进制计数器，并将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。 （2）根据电路图，首先用D触发器74LS7474构成一个不能自启的六进制扭环形计数器，同样将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。注意观察电路是否能自启，若不能自启，则将电路置位有效状态。接下来再用D触发器74LS7474构成一个能自启的六进制扭环形计数器，重复上述操作。 2．分频实验 同步置数法 同步清零法
单片机原理及其应用实验报告基于51单片机的简易计算器的设计 班级：12电子1班 姓名：金腾达 学号：1200401123 2015年1月6日
摘要 一个学期的51单片机的课程已经随着期末的到来落下了帷幕。“学以致用”不仅仅是一句口号更应该是践行。本设计秉承精简实用的原则，采用AT89C51单片机为控制核心，4X4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为输出组成实现了基于51单片机的简易计算器。计算器操作方式尽量模拟现实计算器的操作方式，带有基本的运算功能和连续运算能力。并提供了良好的显示方式，与传统的计算器相比，它能够实时显示当前运算过程和上一次的结果，更加方便用户记忆使用。本系统制作简单，经测试能达到题目要求。 关键词：简易计算器、单片机、AT89C51、LCD1602、矩阵键盘
目录 一、系统模块设计......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 单片机最小系统 (1) 1.2 LCD1602液晶显示模块 (1) 1.3 矩阵按键模块 (2) 1.4 串口连接模块 (1) 二、C51程序设计 (2) 2.1 程序功能描述及设计思路 (2) 2.1.1按键服务函数 (2) 2.1.2 LCD驱动函数 (2) 2.1.3 结果显示函数 (2) 2.1.4状态机控制函数 (2) 2.1.5串口服务函数 (2) 2.2 程序流程图 (3) 2.2.1系统总框图 (3) 2.2.2计算器状态机流程转换图 (3) 三、测试方案与测试结果 (4) 3.1测试方案 (4) 3.3 测试结果及分析 (7) 4.3.1测试结果（仿真截图） (7) 4.3.2测试分析与结论 (7) 四、总结心得 (7) 五、思考题 (8) 附录1：整体电路原理图 (9) 附录2：部分程序源代码 (10)
目录 1 技术要求及系统结构 (1) 1.1技术要求 (1) 1.2系统结构 (1) 2设计方案及工作原理 (2) 2.1 算法设计 (2) 2.2 工作原理 (3) 3组成电路设计及其原理 (6) 3.1时基电路设计及其工作原理 (6) 3.2闸门电路设计 (7) 3.3控制电路设计 (8) 3.4小数点控制电路 (9) 3.5整体电路 (10) 3.6 元件清单 (10) 4设计总结 (11) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (17)
摘要 简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率（1Hz—100KHz）的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波，方波，三角波信号，有四个档位（×1，×10，×100，×1000），并能使用数码管显示被测信号数据，本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析，以确保设计出的频率计成功测量被测信号。 关键词：简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理 1技术要求及结构 本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。 1.1技术要求 ⑴要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。 ⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。 ⑶要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。 1.2 系统结构 数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 图1-1 数字频率计系统结构框图 2 设计方案及工作原理 2.1 算法设计
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献
第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。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度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选
4.5电子计数器的测量误差 本节要求： （1）掌握量化误差、触发误差、标准频率误差的概念及来源。 （2）掌握频率测量误差的组成及分析方法，并能用来解决实际问题。 （3）掌握周期测量误差的组成及分析方法，并能用来解决实际问题。 （4）掌握减小频率及周期测量中误差的方法。 4.5.1 测量误差的来源 1. 量化误差 所谓量化误差就是指在进行频率的数字化测量时，被测量与标准单位不是正好为整数倍, 因此在量化过程中有一部分时间零头没有被计算在内而造成的误差，再加之闸门开启和关闭的时间和被测信号不同步（随机的），使电子计数器岀现士1误差。 2. 触发误差 所谓触发误差就是指在门控脉冲在干扰信号的作用下使触发提前或滞后所带来的误差。 3. 标准频率误差 标准频率误差是指由于电子计数器所采用的频率基准（如晶振等）受外界环境或自身结构性能等因素的影响产生漂移而给测量结果引入的误差。 4.5.2 频率测量误差分析 计数器直接测频的误差主要由两项组成：即士1量化误差和标准频率误差。一般，总误 差可采用分项误差绝对值合成 (4-9) 1. 量化误差 在测频时，由于闸门开启时间和被计数脉冲周期不成整数倍，在开始和结束时产生零头时间△ t1和厶t2，如图4- 14所示。 0 1 2345678 图4 - 14量化误差示意图 由于△ t1和厶t2在0?T x之间任意取值，则可能有下列情况： ①当t 1 = 12时，N= 0 ②当t 1= 0，t2= T＜时，N=- 1 ③当t 1 = T＜，t2= 0 时，N=+ 1 即最大计数误差为士1个数，故电子计数器的量化误差又称为士1误差
(4-10 ) 2.标准频率误差 由于晶振输出频率不稳定引起闸门时间的不稳定，造成测频误差。 所以： 3.减小测频误差方法的分析 根据式4-9所表示的测频误差△ f x/f x与士1误差和标频误差厶f c/f c的关系，可画岀如图4- 15所示的 误差曲线。 110-1 10 1 C D 10 10 110 102 103 1OK1O2K1O3K1OM1O2M1O3M 10-4 丄10-5 f x(Hz) 图4 - 15计数器测频时的误差曲线 从图中可以看岀：当在f x 一定时，增加闸门时间T s可以提高测频分辨力和准确度。当闸 门时间一定时，输入信号频率f x越高则测量准确度越高。在这种情况下，随着士1误差减小 / fc的影响不可忽略。这时，可以认为 f c / f c 以下时， 准确度的极限。 【例4.1】设f x 若T s增加为1s，则测频误差为士 1.误差表达式 2OMHz选闸门时间T s = O.1s，则由于士 5X 1O —：精度提高1O 倍, / fc是计数器测频的 1误差而产生的测频误差为： 但测量时间是原来的10倍。 由式T x= N T o可得 T x f o 因为： (4-11 ) 2.减小测量周期误差的方法 根据式4 - 11我们可以得到下图所示的测周期的误差曲线图，由图中可以看岀: 所以:
一、填空题 1、在选择仪器进行测量时，应尽可能小的减小示值误差，一般应使示值指示在仪表满刻度值的___2/3__ 以上区域。 2、随机误差的大小，可以用测量值的____标准偏差____ 来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的____精密度____ 越高。 3、设信号源预调输出频率为1MHz ，在15 分钟内测得频率最大值为1.005MHz ，最小值为998KHz ，则该信号源的短期频率稳定度为___0.7%___ 。 4、信号发生器的核心部分是振荡器。 5、函数信号发生器中正弦波形成电路用于将三角波变换成正弦波。 6、取样示波器采用非实时取样技术扩展带宽，但它只能观测重复信号。 7、当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的____断续____方式。 8、BT-3 型频率特性测试仪中，频率标记是用一定形式的标记来对图形的频率轴进行定量，常用的频标有___针形频标_____ 和____菱形频标_____ 。 9、逻辑分析仪按其工作特点可分逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。 10、指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于____模拟__ 测量和___数字___ 测量。
1、测量误差是测量结果与被测值的差异。通常可以分为 绝对误差 和 相对误差 。 2、在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取 3σ 作为判别异常数据的界限，这称为莱特准则。 3、交流电压的波峰因数P K 定义为 峰值与有效值之比 ，波形因 数F K 定义为 有效值与平均值之比 。 4、正弦信号源的频率特性指标主要包括 频率范围 、频率准确度 和 频率稳定度 。 5、频谱分析仪按信号处理方式不同可分为 模拟式 、 数字式 和模拟数字混合式。 6、逻辑笔用于测试 单路信号 ，逻辑夹则用于 多路信号 。 7、当示波器两个偏转板上都加 正弦信号 时，显示的图形叫李沙育图形，这种图形在 相位 和频率测量中常会用到。 8、在示波器上要获得同步图形，待测信号周期y T 与扫描信号周期x T 之比要符合 y x nT T 。 1、按照误差的基本性质和特点，可把误差分为 系统误差 、 随机误差、 和 粗大误差 。 2、按检波器在放大器之前或之后，电子电压表有两种组成形式，即 放大-检波式 和 检波-放大式 。 3、在双踪示波器的面板上，当“微调”增益控制旋钮顺时针方向转
实验报告 实验七计数器原理测试及其设计 2.7.1 实验目的 1.掌握中规模集成计数器74LS160、74LS161、74LS163的逻辑功能及使用方法。 2.掌握同步清零与异步清零的区别及74LS160计数器的级联方法。 3.学习用中规模集成计数器设计任意进制计数器。 2.7.2 实验仪器设备与主要器件 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 74LS160，74LS161和74LS163。 2.7.3 实验原理 计数器的功能是记录输入脉冲的个数。他所能记忆的最大脉冲个数称为该计数器的模。计数器不仅能统计输入脉冲的个数，还可以用作分频、定时、产生节拍脉冲等。根据进位方式，可分为同步和异步两类。根据进制，可分为二进制、十进制和任意进制等。根据逻辑功能，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。根据电路集成度，可分为小规模集成计数器和中规模集成计数器。 2.7.4 实验内容 1.分别用74LS161和74LS163设计模13计数器，采用清零法实现，并用数码管显示实验结果。 设计思路:74LS161是十六进制计数器，所以我在它计数到13（1101）清零就行了，再利用二进制数与BCD码对应关系，即利用74LS283的逻辑功能使数码管显示实验结果。计数时电路状态转换关系： 0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→0000
设计思路：74LS163接法与74LS161基本一样，只是163的清零信号是12不是13，如图： 2.设计一个用3位数码管指示的六十进制计数器，并用三只开关控制计数器的数据保持、计数及清零功能。 设计思路：用Cr=0控制计数器清零，用EP*ET=0控制计数器数据保持，用高低电平和CP脉冲进行与运算控制计数器计数功能。U1的清零信号是在计数到6时，U1清零的同时U3开始计数，这样就能实现用3位数码管指示的六十进制计数器。如图：
理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （201 — 201学年第1 学期） 课程名称：单片机技术
一、实验目的 1．掌握定时器T0、T1 的方式选择和编程方法，了解中断服务程序的设计方法，学会实时程序的调试技巧。 2．掌握LED 数码管动态显示程序设计方法。 二、实验原理 1．89C51 单片机有五个中断源(89C52 有六个)，分别是外部中断请求0、外部中断请求1、定时器/计数器0 溢出中断请求、定时器/计数器0 溢出中断请求及串行口中断请求。每个中断源都对应一个中断请求位，它们设置在特殊功能寄存器TCON 和SCON 中。当中断源请求中断时，相应标志分别由TCON 和SCON 的相应位来锁寄。五个中断源有二个中断优先级，每个中断源可以编程为高优先级或低优先级中断，可以实现二级中断服务程序嵌套。在
同一优先级别中，靠部的查询逻辑来确定响应顺序。不同的中断源有不同的中断矢量地址。 中断的控制用四个特殊功能寄存器IE、IP、TCON (用六位)和SCON(用二位)，分别用于控制中断的类型、中断的开／关和各种中断源的优先级别。中断程序由中断控制程序（主程序）和中断服务程序两部分组成：1）中断控制程序用于实现对中断的控制； 2）中断服务程序用于完成中断源所要求的中断处理的各种操作。 C51 的中断函数必须通过interrupt m 进行修饰。在C51 程序设计中，当函数定义时用了interrupt m 修饰符，系统编译时把对应函数转化为中断函数，自动加上程序头段和尾段，并按MCS-51 系统中断的处理方式自动把它安排在程序存储器中的相应位置。 在该修饰符中，m 的取值为0~31，对应的中断情况如下： 0——外部中断0 1——定时/计数器T0 2——外部中断1 3——定时/计数器T1 4——串行口中断 5——定时/计数器T2 其它值预留。 89C51 单片机设置了两个可编程的16 位定时器T0 和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1 还可以作为其串行口的波特率发生器。
宁波工程学院 电子信息工程学院 课程设计报告 课程设计题目：简易数字频率计 起讫时间：2011年05月23日至2011年06月03日
目录第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2电气指标 1.3扩展指标 1.4设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图 2.3 计数原理 第三章单元电路设计 3.1 波形变换电路 3.2 闸门电路设计 3.3小数点显示电路设计 第四章测试与调整 4.1 硬件测试与调整 4.2 软件测试与调整 4.3 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会 附录
第一章技术指标 1.1整体功能要求 设计并制作一台数字显示的简易频率计，主要用于测量正弦波、方波等周期 信号的频率值。 1.2 电气指标 1.2.1 信号波形：方波； 1.2.2 信号幅度;TTL电平； 1.2.3 信号频率：100Hz～9999Hz； 1.2.4 测量误差：≤1%； 1.2.5 测量时间：≤1s／次，连续测量； 1.2.6 显示：4位有效数字，可用数码管，LED或LCD显示。 1.3扩展指标 1.3.1 可以测量正弦波信号的频率，电压峰－峰值VPP=0.1～5V； 1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.3 正弦（Vopp=0.1V~5V）测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.4量程自动切换，且自动切换为四位有效数字输出； 1.4设计条件 1.4.1 电源条件：+5V。 1.4.2开发平台：本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为 核心，主要包括9个模块，其主要配置见表1-1。 表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览 型号名称主要配置 MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片，JTAG和AS配置 接口 74153 LCD和键盘模块12864中文液晶，16个按键 7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放 大电路，反相器
XX 大学实验报告 课程名称： 实验项目名称：8254定时/计数器应用实验学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间： 实验报告提交时间：
教务处制
单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 （6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为： n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是输入时钟脉冲的频率，fOUTi 是输出波形的频率。 图（1）是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。 （5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。 图（1）8254的内部借口和引脚8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表
1所示。 表1 8254的方式控制字 表2 8254 读出控制字格式 表3 8254 状态字格式 8254 实验单元电路图如下图所示：
五、实验步骤及相应操作结果 1. 计数应用实验 编写程序，将8254 的计数器0 设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1＋ 作为CLK0 时钟，OUT0 连接MIR7，每当KK1＋按动5 次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。 实验步骤： （1）实验接线如图2所示。 （2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。（4）改变计数值，验证8254 的计数功能。
（ 2009 —2010 学年第二学期） 课程名称：单片机开课实验室： 2010年 5月14日 一．实验目的： 掌握定时器T0、T1的方式选择和编程方法，了解中断服务程序的设计方法，学会实时程序的调试技巧。 二．实验原理： MCS－51单片机内设置了两个可编程的16位定时器T0和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1还可以作为其串行口的波特率发生器。 定时器T0由特殊功能寄存器TL0和TH0构成，定时器T1由TH1和TL1构成，特殊功能寄存器TMOD控制定时器的工作方式，TCON控制其运行。定时器的中断由中断允许寄存器IE，中断优先权寄存器IP中的相应位进行控制。定时器T0的中断入口地址为000BH，T1的中断入口地址为001BH。 定时器的编程包括： 1）置工作方式。 2）置计数初值。 3）中断设置。 4）启动定时器。 定时器/计数器由四种工作方式，所用的计数位数不同，因此，定时计数常数也就不同。 在编写中断服务程序时，应该清楚中断响应过程：CPU执行中断服务程序之前，自动
将程序计数器PC内容（即断点地址）压入堆栈保护（但不保护状态寄存器PSW，更不保护累加器A和其它寄存器内容），然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC使程序转向该中断矢量地址单元中以执行中断服务程序。定时器T0和T1对应的中断矢量地址分别为000BH 和001BH。 中断服务程序从矢量地址开始执行，一直到返回指令“RETI”为止。“RETI”指令的操作一方面告诉中断系统该中断服务程序已经执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护的断点地址从栈顶弹出，装入到程序计数器PC，使程序返回到被到中断的程序断点处，以便继续执行。 因此，我们在编写中断服务程序时注意。 1．在中断矢量地址单元放一条无条件转移指令，使中断服务程序可以灵活地安排在64K 字节程序存储器的任何空间。 2．在中断服务程序中应特别注意用软件保护现场，以免中断返回后，丢失原寄存器、累加器的信息。 3．若要使执行的当前中断程序禁止更高优先级中断，可以先用软件关闭CPU中断，或禁止某中断源中断，在返回前再开放中断。 三．实验内容： 编写并调试一个程序，用AT89C51的T0工作方式1产生1s的定时时间，作为秒计数时间，当1s产生时，秒计数加1；秒计数到60时，自动从0开始。实验电路原理如图1所示。 计算初值公式 定时模式1 th0=(216-定时时间) /256 tl0=(216-定时时间) mod 256
简易数字频率计设计报告 目录 一.设计任务和要求 (2) 二.设计的方案的选择与论证 (2) 三.电路设计计算与分析 (4) 四.总结与心得..................................... 错误！未定义书签。2 五.附录........................................... 错误！未定义书签。3 六.参考文献....................................... 错误！未定义书签。8
一、 设计任务与要求 1.1位数：计4位十进制数。 1.2.量程 第一档 最小量程档，最大读数是9.999KHZ ，闸门信号的采样时间为1S. 第二档 最大读数是99.99KHZ ，闸门信号采样时间为0.1S. 第三档 最大读数是999.9KHZ ，闸门信号采样时间为10mS. 第四档 最大读数是9999KHZ ，闸门信号采样时间为1mS. 1.3 显示方式 （1）用七段LED 数码管显示读数，做到能显示稳定，不跳变。 （2）小数点的位置随量程的变更而自动移动 （3）为了便于读数，要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调 1.4具有自检功能。 1.5被测信号为方=方波信号 二、设计方案的选择与论证 2.1 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图 2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号 图2-2 频率测量算法对应的方框图 输入电路 闸门 计数电路 显示电路 闸门产生
整体方框图及原理 频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。 周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。时基电路：时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器，其两个暂态
暨南大学本科实验报告专用纸 课程名称EDA实验成绩评定 实验项目名称计数器电路设计指导教师郭江陵 实验项目编号03 实验项目类型验证实验地点B305 学院电气信息学院系专业物联网工程 组号：A6 一、实验前准备 本实验例子使用独立扩展下载板EP1K10_30_50_100QC208(芯片为EP1K100QC208)。EDAPRO/240H实验仪主板的VCCINT跳线器右跳设定为3.3V；EDAPRO/240H实验仪主板的VCCIO跳线器组中“VCCIO3.3V”应短接，其余VCCIO均断开；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCINT跳线器组设定为 2.5V；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCIO跳线器组设定为3.3V。请参考前面第二章中关于“电源模块”的说明。 二、实验目的 1、了解各种进制计数器设计方法 2、了解同步计数器、异步计数器的设计方法 3、通过任意编码计数器体会语言编程设计电路的便利 三、实验原理 时序电路应用中计数器的使用十分普遍，如分频电路、状态机都能看到它的踪迹。计数器有加法计数器、可逆计数器、减法计数器、同步计数器等。利用MAXPLUSII已建的库74161、74390分别实现8位二进制同步计数器和8位二——十进制异步计数器。输出显示模块用VHDL实现。 四、实验内容 1、用74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）； 2、用74390构成8位二——十进制异步计数器（程序为T3-2）； 3、用VHDL语言及原理图输入方式实现如下编码7进制计数器（程序为T3-3）： 0，2，5，3，4，6，1 五、实验要求 学习使用Altera内建库所封装的器件与自设计功能相结合的方式设计电路，学习计数器电路的设计。 六、设计框图 首先要熟悉传统数字电路中同步、异步计数器的工作与设计。在MAX+PLUS II中使用内建的74XX库选择逻辑器件构成计数器电路，并且结合使用VHDL语言设计转换模块与接口模块，最后将74XX模块与自设计模块结合起来形成完整的计数器电路。并借用前面设计的数码管显示模块显示计数结果。 ◆74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）
单片机实验报告 （计数器） 学院: 物理与机电工程学院专业: 电子科学与技术班级: 2013级2班 学号: 201310530231 姓名: xxx 指导老师: xx
1.实验目的: 1.学会设置计数器相关参数 2.学会使用计数器控制LED的明灭 3.学会使用计数中断 4.2.试验环境及设备 设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：在设置完相关参数后再等待计数中断的出现，当计数中断出现后即马上跳到相应中断服务子程序，执行想要得到的服务3.实验内容 内容：用计数器控制LED的明灭 步骤： 1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。 2、连线：用导线将试验箱上的的IO1连接输出端子K1，连接好仿真器。 3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_INPUT下的工程文件IO_INPUT.Uv2编译程序，上电，在程序注释处设置断点，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0，按计数按钮，两次后运行程序到断点 处，观察窗口的数值与开关的对应关系。 程序：
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIME ORG 0030H MAIN: MOV SP，#80H MOV TMOD,#06H MOV TH0，#0FBH MOV TL0，#0FBH SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP $ TIME: CPL P0,0 RETI END 4.实验结果： 如上程序运行结果：调试运行时，按五下计数按钮后，LED亮，再按五下后，LED灭。 5.实验结论
简易数字显示频率计的设计 摘要：本文应用NE555构成时钟电路，7809构成稳压电源电路，CD4017构成控制电路，CD40110和数码管组成计数锁存译码显示电路，实现可测量1HZ-99HZ这个频段的数字频率计数器。 关键词：脉冲；频率；计数；控制 1 引言 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，因此频率的测量显得很重要。测量频率的方法有很多,其中电子计数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。 2 电子计数器测频方法 电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 3 简易数字频率计电路组成框图 本设计主要运用数字电路的知识，由NE555构成时钟电路，7809构成稳压电源电路，CD4017构成控制电路，CD40110和数码管组成计数锁存译码显示电路。从单元电路的功能进行划分，该频率计由四大模块组成，分别是电源电路、时钟电路（闸门）、计数译码显示电路、控制电路（被测信号输入电路、锁存及清零）。电路结构如图1所示。 图1 简易数字频率计电路组成框图 4 单元模块电路设计
4.1电源电路 在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如图2所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。 图2 电源电路 220V市电经220V/12V变压器T降压，二极管桥式整流电路整流，1000uF电容滤波后送人7809的输入端（1脚）。7809的第二脚接地，第三脚输出稳压的直流电压，C7、C8是为了进一步改变输出电压的纹波。红色发光管LED指示电源的工作状态，R9为LED的限流电阻，取值为5.1K。 4.2 时钟电路 电路如图3所示，由NE555构成的多谐振电路，3脚输出振荡脉冲，其中LED为黄色发光二极管，R1为5.1K，R2为1K，R3为10K，C1,C5为100UF,C4为0.01UF，C2为1000PF,R PE 选取10K。 图3 时钟电路 4.3计数、显示电路