衢州学院
单片机课程设计
姓名:李泽豫
学号:4120112229
班级:材料成型及控制工程2班
设计题
2015/1/28
摘要
目录
目录 (1)
1概述 (3)
1.1课题背景 (3)
1.2 技术概况及发展趋势 (3)
1.3数字胎压计系统设计的意义 (4)
1.4国内外相关技术 (4)
2系统总体设计 (6)
2.1设计思路分析 (6)
2.1.1设计方案一： (6)
2.1.2 设计方案二： (6)
2.2系统总体结构 (7)
2.3系统各功能模块的设计思想 (7)
2.3.1 A/D转换模块 (7)
2.3.2 数据处理模块 (7)
2.3.3 显示模块 (7)
2.4气压传感器的选择 (8)
2.5A/D转换器件的选择 (9)
2.6三端稳压器 (9)
2.7数码管显示 (9)
2.7.1 数码管静态显示 (9)
2.7.2数码管动态显示 (9)
2.8系统配置 (10)
3硬件电路设计 (11)
3.1单片机电路部分 (11)
3.1.1 主要芯片介绍 (11)
3.2气压传感和V/F转换电路部分 (13)
3.3胎压计电源与单片机电路部分 (16)
3.4 pcb制作 (18)
4软件电路设计 (20)
4.1用C语言开发单片机的优势 (20)
4.2如何由频率计算出气压值 (20)
4.3程序流程图 (21)
5系统调试与仿真 (22)
5.1K EIL软件介绍 (22)
5.2PROTEUS软件介绍 (22)
5.3 单片机调试仿真 (23)
5.4原理图检查调试 (24)
5.5 器件连接调试 (24)
5.6 PCB检查 (25)
5.7程序调试仿真 (27)
总结 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
附录1 (31)
1 概述
1.1课题背景
如今，随着高速公路网的蓬勃兴起，交通的日趋发达，车辆行驶速度的不断攀升，交通隐患的防范问题迫在眉睫，如因车胎漏气和爆炸等原因造成的交通事故，很多是由轮胎的工作温度过高或者不合理胎压引起的。研究汽车轮胎胎压计，就对现代汽车行驶时的经济性、安全性和操纵稳定性具有尤为重要的现实意义。
在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据相关统计资料数据表明，目前我国在高速公路上发生的交通事故有70%～80%是由于轮胎问题引起的，其中将近50%为爆胎事故。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据专家分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。为此，基于解决此类问题的各种胎压监测系统(TPMS)产品——胎压计应运而生。
轮胎气压计属于“事前主动”型安全保护装置，在轮胎出现危险征兆时及时报警，提醒驾驶员采取措施，将事故消灭在萌芽状态，确保汽车在行驶过程中始终处于安全状态。同时，利用胎压计获得轮胎信息，可以减少油耗，延长轮胎的使用寿命，也可以为底盘综合控制系统提供相关的信息和数据。
我们的设计的是一种基于单片机的数字气压计的设计，主要针对的是汽车轮胎胎压计的设计。汽车轮胎胎压计是通过气压传感器获得与汽车轮胎胎压相对应模拟电压值，并经过V／F变换输入到单片机进行处理，从而实时显示相应气压值。由于使用胎压计有一定的参数要求，设计数字气压计时要[1]仔细了解这些参数以防止使用不当而损坏胎压计。汽车轮胎胎压计采用高性能绝对压力传感器，屏幕显示出高准确度的汽车轮胎胎压，实现了对轮胎压力的实时监测。当汽车轮胎压力处于非正常状态运行时，通过报警来通知驾驶员，控制轮胎爆胎发生，以达到安全驾驶的目的。
1.2 技术概况及发展趋势
TPMS (Tire Pressure Monitoring System) 轮胎压力监视系统，主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测。目前各国研制的轮胎气压报警系统主要分为两种类型：一种是间接式，它通过汽车ABS(防抱制动系统)的轮速传感器及轮胎的力学模型，间接求出轮胎气压，以达到监视轮胎气压的目地；另一种是直接式，它利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，而监视器随时显示各种轮胎气压，驾驶者可以直观地了解各个
轮胎的气压状况，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警，确保行车安全。
市场研究机构Strategy Analytics的预测表明，直接系统技术将成为主流技术，2008年后所占份额将超过95%。因为如果要使用间接式胎压监测系统，前提是车辆必须有ABS 系统。加上会影响轮胎转速的因素，除了胎压异常所导致外，行驶的路面也是主要原因，如行驶于雪地或湿滑路面时，空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高。或者是当车子高速转弯时，车胎的抓地力已经无法克服过弯时的离心力，外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异，这些情况便会出现错误警告信息。另外，当四条轮胎的胎压同时下降，系统便失去判定的准则，警告信息自然就不会出现。而且侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用，对备胎或当车辆停滞时，便无法判断，还会出现误报现象。
汽车高速行驶中，由于轮胎的压力不正常而造成爆胎是驾驶员难以预防的，也是突发性和恶性交通事故发生的重要原因。引起轮胎漏气和爆胎的原因主要有：(1)轮胎工作温度过高；(2)轮胎气压过大；(3)轮胎使用时间过长；(4)轮胎负荷过大；(5)汽车行驶速度过快。为使汽车能够处于安全的驾驶状态，驾驶者必须在行车过程中实时了解轮胎的超压、欠压、温度等工作状态，我们设计的基于单片机的汽车轮胎胎压计具有以下的功能：(1)实时监测轮胎的压力情况；(2)当某个轮胎处于欠压状态时，相应的欠压报警指示灯亮。当汽车轮胎压力处于非正常状态运行时，通过报警来通知驾驶员，控制轮胎爆胎发生，以达到安全驾驶的目的。
1.3数字胎压计系统设计的意义
由于汽车的迅速普及，人们对驾驶安全性与舒适性的追求越来越高，随车携带数字气压计可以保证人们安全驾驶，有效地降低由于爆胎导致的交通事故发生地概率。而服务商需要的是一种物美价廉的数字气压计，以满足有车一族的需要。
本课题设计充分利用了MPX4105芯片的功能，它满足数字气压计采集、控制和数据处理的需要，可提高系统稳定性和抗干扰能力。同时，由于大量的工作由单片机软件来实现，简化了设计电路，且调整方便、可兼顾的指标多，从而大大降低了成本。另外，作为一种功能强大的平台，该数字气压计具有很好的功能扩展性，具有精度高、稳定性好、功能易于扩展等优点，为仪器及电子产品设计后续技术升级，以进一步满足市场的需要提供了条件。
1.4 国内外相关技术
对轮胎爆胎进行预警是保障汽车安全行驶的关键所在，已成为汽车行业研究的热点问题。在轮胎爆胎预警系统及相关技术的研究发面，美国、日本、德国、法国、英国在近几年都取得了突破性的进展，形成了性能和功能完善[5]的轮胎压力监测系统产品。从近年
发布的世界新车资料来看，林肯大陆、奔驰、宝马、标志、道奇等中高档车均安装了轮胎压力监测装置，用于监测汽车行驶过程中轮胎气压，车内主控机板显示模块实时显示轮胎气压状态。
据中国汽车工业协会相关市场调查表明，国内轮胎爆胎预警系统的相关产品有推出，但都是技术性能不甚完善简易系统产品，存在以下缺点：①系统工作寿命极短；②系统在低温或高温环境下失效；③工作可靠性较差。而性能可靠、功能完善、技术成熟的产品均是一些国外知名公司的品牌产品，但价格较为昂贵。因此，研制性能可靠、功能完善并且价格能为当前多数国内消费者所接受的轮胎爆胎预警技术产品很有必要。国内汽车行业正迫切需求成熟的轮胎爆胎预警系统及产品的投放市场以解决因轮胎爆胎而引起的行驶安全性问题。
2 系统总体设计
2.1 设计思路分析
2.1.1 设计方案一：
采用单片机主控，通过压力传感器、A/D转换采集数据信息，经过含有单片机的检测系统检测，将结果传送到单片机控制的主控器，数据通过显示器显示。原理框图如下：
图2-1 方案一原理图
2.1.2 设计方案二：
采用集成的单片机主控，通过压力传感器将气压信号送入带A/D转换的单片机中，以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/D转换以及其它的数据处理，将处理的结果送显示部分进行显示。原理原理框图如下：
图2-2 方案二原理图
综上所述，方案一电路虽然与方案二类似，都较方案一调整方便、可兼顾的指标多，但方案一利用PC机平台实现软件操作，在操作运行复杂，并且性价较底，因为耗费较大，所以在实际应用中一般不用，所以我们选择第二种方案。
设计51单片机数字气压计系统时，需要考虑下面4个方面的内容。
·选择合适的气压传感器芯片，这要根据实际需要以及各种气压传感器的性能参数来决定。
·选择合适的A/D转换器件，它的作用是将气压传感器输出的模拟电流或电压信号转换为数字信号。
·设计单片机和A/D转换器件的接口电路。
·实现气压信息采集并输出的软件设计。
2.2 系统总体结构
本系统的总体结构框图如图2-1所示。
图2-3 单片机数字气压计系统结构框图
由图2-3可知，整个系统的工作流程如下。
测量时被测气压由气压传感器转换为模拟的电压输出，此输出信号不能直接交由单片机处理。因此，需要经过V/F转换模块把气压传感器输出的模拟电压信号转换为数字脉冲（其频率随输入电压呈线性变化）。通过单片机接收该脉冲信号，得到单位时间内获得的脉冲数，依据电压与频率的线性关系式计算出所对应的实际气压值，最后通过数码管显示电路显示给用户。
2.3系统各功能模块的设计思想
通过对单片机各个端口的设置，以及定时器工作方式和串行口工作方式的选择，并对定时器和串行口进行初始化用以实现对单片机和各个功能模块芯片之间通讯联络的设定。在主程序模块中我们关键是使单片机初始化，以及分配地址空间交代程序中各个变量等。其中最为关键的是连接子程序的各个功能模块。
2.3.1 A/D转换模块
单片机接受传感器的电压值为模拟信号，它要和A/D转换模块的锯齿波发生装置发送过来的标准模拟信号相比较，即通过P1.0和P1.1引脚进行比较，同时开发定时器0，当待测模拟信号超过标准模拟信号时，P3.6引脚信号将会发生变化，此时的定时器0的值通过量纲转化就得到了相应的数字信号。
2.3.2 数据处理模块
数据处理模块主要是对A/D转换模块的数据进行多次采集，并且对采集的数据进行处理，此处理过程主要是对采集的数据进行初值定义以及相应的移位处理，并且把处理好的数据送入相应的缓冲区，为后面的显示模块作好准备。
2.3.3 显示模块
用单片机芯片AT89C52的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口接数码管的a－h端，8位数码管的S1－S5通过AT89C52的P2.0－P2.4端口来控制选通每个数码管的位选端。
在数据的显示模块中，我们采用的是LED动态显示的方式。其具体的实现过程在上述设计思想中详细说明。7段数码管选用共阳连接方式，通过端口输出编码后的段码，对应笔画为“高电平“时点亮。
2.4气压传感器的选择
气压传感器对于数字气压计设计的实现至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参数加以选择。
气压传感器的主要性能参数如下。
·测量范围
即所能测量的大气压力范围，单位为kPa。
·测量精度
测量结果（电流或电压）的精度。
·温度补偿范围
一般要选用具有温度补偿能力的气压传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力敏感器件存在的温度漂移问题。
·测量的是否是绝对气压值
绝对气压值对应的即是实际的气压值，显然要实现数字气压计需要测量绝对气压值的气压传感器。
数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的气压传感器[7]。经过综合考虑，我们选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器芯片MPX4105作为气压传感器。MPX4105可以产生于所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压，它具有以下特点：
·供电范围：4.85~5.35V，典型值为5.1V。
·测量范围：15~105kPa。
·工作温度范围：0~85℃。
·温度补偿范围：-40~+125℃。
·测量精度为±1.7%VFSS。
·最低气压对应的输出电压VOFF为0.184~0.428V，典型值为0.306V；最高气压对应的输出电压VOFF为4.804~4.988V，典型值为4.896V；满刻度输出电压间距VFSS的典型值为4.590V。
·理想的微处理器接口。
2.5 A/D转换器件的选择
气压传感器MPX4105输出的是模拟电压，因此，必须进行A/D转换才能交由单片机处理。关于A/D转换，其模块的特点是：转换分辨率为10位，最多含8个输入通道和一个内部温度传感器。我采用一种电压/频率（V/F）转换电路来实现模拟电压的数字化处理。
V/F转换电路由V/F器件实现。V/F器件的作用是将输入电压的幅值转换成频率与输入电压幅值成正比的脉冲序列，虽然V/F器件本身还不能算做量化器，但加上定时器与计数器以后也可以实现A/D转换。V/F器件的突出特点就是它能够把模拟电压转换成抗干扰能力强、可远距离传送并能直接输入单片机接口的脉冲序列。通过测试V/F的输出频率。可以实现A/D转换功能。
针对电路的实际需要，并考虑到外围电路实现的难易程度和相应的性能指标，我选用国家半导体公司的芯片LM331来实现A/D转换。LM331是一款高精度电压/频率转换芯片，它具有以下特点：
·最大非线性误差为0.01%。
·可单、双电源供电，电压范围为5~40V。
·脉冲输出可兼容任何逻辑形式。
·内部具有温度补偿能隙基准电路，因而具有极佳的温度稳定性，最大温漂为±
50ppm/℃。
·宽的满量程频率范围：1Hz~100KHz。
2.6 三端稳压器
本设计中的LM331工作电源采用+15V，但是单片机、MPX4105等其他芯片需要+5V供电，因此还需要设计专门的供电电路以满足整个系统的电源需求。选用摩托罗拉公司的三端低电流线性稳压芯片MC78L05作为电源电路。其输入电压范围：2.6~24V，输出+5V 固定电压；具有内部短路电路限制和热过载保护功能，无需外部元器件。
2.7 数码管显示
2.7.1 数码管静态显示
当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，这种显示方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁，当显示器位数较少时，采用静态显示的方法是合适的。
2.7.2数码管动态显示
一位一位地轮流点亮显示器各个位，对于显示器的某一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪
烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。若显示器的位数不大于8，则控制显示器公共极电位只需一个I/O口，控制显示器的各位所显示的字型也只需一个8位口。
单个LED是由７段发光二极管构成的显示单元。有10个引脚，对应于７个段、1个小数点和2个公共端[9]。本设计中需要用5个LED组成显示单元，共阴极接法，所以我们采用数码管动态显示。
2.8 系统配置
我们以AT89C52单片机为整个系统的核心，通过气压传感器对气压信号的采集、控制、放大等处理完成气压参数的自动获取，以及进行数字显示等等。在此过程中需要利用
AT89C52单片机内部的定时器对其进行度量，再使用软件模块对其进行处理，即得到了A/D 转换的结果。进行多次A/D转换后，我们就可以采集到一脉冲序列的数据，对这些数据进行适当的处理，最后通过数码管显示电路显示给用户，进而达到了我们对整个系统设计的基本要求。
3 硬件电路设计
经过之前的分析,单片机系统中的数码管显示电路，它通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，是将采集到得气压值通过数码管显示的电路。
硬件电路离不开功能性器件，因此首先来看看本数字胎压计所采用的主要器件。
3.1单片机电路部分
3.1.1 主要芯片介绍
89C52单片机
89C52单片机的40条引脚按功能来分，可以分为3部分，电源及时钟引脚、控制引脚和输入/输出引脚。如下图3-1所示：
图3-1 单片机引脚图
89C52单片机引脚功能
主电源及时钟引脚
此类引脚包括电源引脚Vcc、Vss、时钟引脚XTAL1、XTAL2。
（1）Vcc（40脚）：接+5V电源，为单片机芯片提供电能。
（2）Vss（20脚）接地。
（3）XTAL1（19脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的振荡器，可提供单片机的时钟控制信号。
（4）XTAL2（18脚）在单片机内部，接至上述振荡器的反向输出端。
控制引脚
此类引脚包括RESET（即RSR/VPD）、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP，可以提供控制信号，有些具有复用功能。
（1）RSR/ VPD（9脚）：复位信号输入端，高电平有效，当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（REST）。复位后应使此引脚电平保持为不高于0.5V的低电平，以保证单片机正常工作。
掉电期间，此引脚可接上备用电源（VPD），以保持内部RAM中的数据不丢失。当Vcc 下降到低于规定值，而VPD在其规定的电压范围内（5±0.5V）时，VPD就向内部RAM提供备用电源。
（2）ALE/PROG（30脚）：ALE为地址锁存允许信号。当单片机访问外部存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。即使不访问外部存储器，ALE端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振荡器频率的1/6。但是每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。ALE端可以驱动8个LSTTL负载。
（3）PSEN（29脚）：程序存储器允许输出控制端。此输出为单片内访问外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或取常数）期间，每个机器周期均PSEN
两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不会出现。PSEN同样可以驱动8个LSTTL负载。
（4）EA/VPP（31脚）：EA功能为内外程序存储器选择控制端。当EA端保持高电平时，单片机访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH时将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
输入/输出引脚
此类引脚包括P0口、P1口、P2口和P3口。
（1）P0（P0.0~P0.7）是一个8位三态双向I/O口，在不访积压处部存储器时，做通用I/O口使用，用于传送CPU的输入/输出数据，当访问外部存储器时，此口为地址总路线低8位及数据总路线分时复用口，可带8个LSTTL负载。
（2）P1（P1.0~P2.7）是一个8位准双向I/O口（作为输入时，口锁存器置1），带有
内部上拉电阻，可带4个LSTTL负载。
（3）P2（P2.0~P2.7）是一个8位准双向I/O口，与地址总路线高8位复用，可驱动4个LSTTL负载。
（4）P3口功能表，如下表1.1所示
3.2 气压传感和V/F转换电路部分
MPX4105压力传感芯片
气压传感器选用摩托罗拉公司生产地集成压力传感芯片MPX4105，其引脚分布如图3-2所示。
图3-2 MPX4105引脚分布图
普通物理实验C 课程论文 题目数字万用表设计实验学院物理科学与技术学院 电子信息工程学院 专业物理学师范 年级2010级1班 学号222010315210011 姓名彭书涛 指导教师陶敏龙老师 论文成绩 答辩成绩 2011年12 月06 日
数字万用表设计性实验与分析以及实验改进体系 彭书涛 西南大学物理科学与技术学院，重庆 400715 摘要：本论文探讨数字万用表设计实验的思路和实验方法以及改进数字万用表灵敏度的改进方法，从实验入手解决试验中的操作和实验做法的问题，后接着就实验从误差分析入手解决并进行改进方案的讨论。 关键词：数字万用表;设计实验；改进方案； 一、实验内容： 1）制作量程200mA的微安表（表头）； 2）设计制作多量程直流电压表； 3）设计制作多量程直流电流表； 二、实验仪器： WS-I数字万用表设计性实验仪三位半数字万用表 三、实验原理 1.数字万用表的组成 数字万用表的组成见图1。 数字万用表其核心是一个三位半数字表头，它由数字表专用A/D转换译码驱
动集成电路和外围元件、LED数码管构成。该表头有7个输入端，包括2个测量 电压输入端(IN+、IN-)、2个基准电压输入端(V REF +、V REF - )和3个小数点驱动 输入端。 图1 数字万用表的组成 2.直流数字电压表头 “三位半数字表头”电路单元的功能:将输入的两个模拟电压转换成数字，并将两数字进行比较，将结果在显示屏上显示出来。利用这个功能，将其中的一个电压输入作为公认的基准，另一个作为待测量电压，这样就和所有量具或仪器的测量原理一样，能够对电压进行测量了。见图2。
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单片机原理课程设计报告题目：智能数字频率计设计 专业：信息工程 班级：信息111 学号：*** 姓名：*** 指导教师：*** 北京工商大学计算机与信息工程学院
1、设计目的 （1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念； （2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 （3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用： 包括放大器、滤波器、比较器、计数和显示电路等。 （4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。 2、设计要求 （1）基本要求 设计指标： 1.频率测量：0～250KHz； 2.周期测量：4mS～10S； 3.闸门时间：0.1S，1S； 4.测量分辨率：5位/0.1S，6位/1S； 5.用图形液晶显示状态、单位等。 充分利用单片机软、硬件资源,在其控制和管理下,完成数据的采集、处理和显示等工作,实现频率、周期的等精度测量方案。在方案设计中,要充分估计各种误差的影响,以获得较高的测量精度。 （2）扩展要求 用语音装置来实现频率、周期报数。 （3）误差测试 调试无误后，可用数字示波器与其进行比对，记录测量结果，进行误差分析。 （4）实际完成的要求及效果 1.测量范围：0.1Hz～4MHz，周期、频率测量可调； 2.闸门时间：0.05s～10s可调； 3.测量分辨率：5位/0.01S，6位/0.1S； 4.用图形液晶显示状态、单位（Hz/KHz/MHz）等。 3、硬件电路设计 （1）总体设计思路
本次设计的智能数字频率计可测量矩形波、锯齿波、三角波、方波等信号的频率。系统共设计包括五大模块: 主芯片控制模块、整形模块、分频模块、档位选择模块、和显示模块。设计的总的思想是以AT89S52单片机为核心，将被测信号送到以LM324N为核心的过零比较器，被测信号转化为方波信号，然后方波经过由74LS161构成的分频模块进行分频，再由74LS153构成的四选一选择电路控制档位，各部分的控制信号以及频率的测量主要由单片机计数及控制，最终将测得的信号频率经LCD1602显示。 各模块作用如下: 1.主芯片控制模块: 单片机AT89S52 内部具有2个16位定时/计数器T0、T1，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。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。以AT89S52 单片机为控制核心，来完成对各种被测信号的精确计数、显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。 2.整形模块：整形电路是将一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。本设计使用运放器LM324连接成过零比较器作为整形电路。 3.分频模块: 考虑单片机利用晶振计数，使用11.0592MHz 时钟时，最大计数速率将近500 kHz，因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。本设计使用的分频芯片是74LS161实现4分频及16分频。 4.档位选择模块：控制74LS161不分频、4分频或者 16分频，控制芯片是74LS153。 5.显示模块：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，本设计选用LCD1602。 (2)测频基本设计原理 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（右图3-1所示）。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 。利用单片机的定时/计数T0、T1的定时、计数 于被测频率f x 功能产生周期为1s的时间脉冲信号，则门控电路的输出信号持图3-1
摘要 随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键字：数字气压计；89C51单片机；DS18B20温度传感器
目录 摘要 ............................................................................................................................ I 1 绪论 .. (1) 1.1数字气压计的简介 (1) 1.2数字气压计的背景和意义 (1) 2 系统的总体设计 (2) 2.1 设计思路分析 (2) 2.2 系统的总体结构 (2) 3 硬件电路设计 (3) 3.1数据采集模块的芯片选择 (3) 3.2 A/D转换模块 (3) 3.3 单片机控制模块 (5) 3.4显示模块 (7) 3.5系统总体原理电路图 (8) 4软件设计 (10) 4.1 用C语言开发单片机的优势 (10) 4.2系统总流程图 (11) 系统总流程图如下图所示： (11) 4.4 显示流程图 (12) 4.5 程序流程图 (13) 5系统调试与仿真 (14) 5.1 Keil软件介绍 (14) 5.2 PROTEUS软件介绍 (14) 5.3 单片机调试仿真 (15) 总结 (17) 参考文献 (18) 附录1 数字气压计源程序 (19)
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。
智能数字式变频大电流接地特性测量系统 一、概述 DF9000智能数字式变频大电流接地特性测量系统是上海大帆电气有限公司研制的最新成果，是用于精确测量大型接地网特性参数的软硬件系统，系统主要功能：精确测量接地阻抗，接地电阻、接地电抗，场区地表电位梯度，接触电压，跨步电压，土壤电阻率，地网电流分布状况，导通电阻，接地桩电阻等参数。 DF9000智能数字式变频大电流接地特性测量系统通过对接地网注入一个异于工频的电流，有效地避免了50Hz及其它干扰信号引起的测量误差，可精确、经济、安全的测量接地网接地阻抗，接触电压，跨步电压，场区地表电位梯度等参数，同时使得测量过程变得方便而安全。 DF9000智能数字式变频大电流接地特性测量系统主要包括：大功率变频信号源、耦合变压器、高精度多功能选频万用表及其它附件等组成。 二、产品别称 接地电阻测试仪、大地网接地电阻测试仪、大型地网接地阻抗测试仪、大型地网接地阻抗测试系统、变频大电流多功能地网接地特性测量系统、接地阻抗测试、接地阻抗测试仪、大型地网变频接地阻抗特性测试系统，接地装置特性参数测量系统，变频大电流多功能测试仪，异频接地阻抗测试仪，抗干扰异频地网接地阻抗测试仪，异频接地电阻测试仪，接地电阻异频测试仪，大地网接地电阻测试仪，超大型接地网接地阻抗测量仪，大型接地网异频接地电阻测试仪，地网接地电阻测量系统，大型地网接地电阻测试仪、异频接地电阻测试仪，基于异频法的大型接地网接地电阻测试仪，大地网接地电阻测试仪，变频大电流多功能接地阻抗测试系统，基于异频法的大型接地网接地电阻测试、逐点变频大型地网接地特性测量系统、大型地网变频接地特性测试系统等。 三、系统主要技术特点 ☆ 采用军用电子对抗数字化分析滤波技术，抗干扰能力极强。(关键性能) 选频特性尖锐，通频带±0.3Hz，干扰衰减>100dB/Hz。实测200V的干扰在±1Hz偏频测量引起的误差低于0.1mV,干扰抑制能力达到十万分之一以上,远胜于模拟式仪器百分之几的抗干扰能力,保证了测试精度。 ☆ 高精度选频 + 自动换挡技术，全自动切换量程，保证了在高低量程范围的测量精度，使用简单方便。 ☆ 自带SD数据存储卡，可很方便的下载数据。可保存2000组数据，可与计算机联机上传数据，方便分析处理。 ☆ 系统输出功率大（2-20KW），电压高(0-1000V)，输出电流大（0-50A），彻底解决了同类设备输出功率和电压偏小，现场难以升流的问题。 对于一个具体的测试回路，加在回路上的电压越高，回路电流才能达到越大。 本系统输出电压高，功率大，确保现场能实际产生较大的试验电流，保证了测试的准确性。 ☆ 逐点步进精确选频测试，非误差较大的双点变频。 本系统采用45-65Hz步进1Hz多点变频测试，能明确发现和剔除因同频谐波干扰而产生的测量坏值，克服了双点变频法的固有局限，同时可得接地系统的频率特性，测量结果更加符合实际值。
第一章绪论 1.1设计的意义 1.1.1设计的背景与意义 热电偶在出厂检验时或使用一段时间后，为保证其准确度和正常使用，要进行周期检定。目前，工业上通常采用直接比较法检定，即将被校热电偶和标准热电偶直接比较的一种检定方法。检定时，把被检热电偶和标准热电偶捆扎在一起，送入检定炉，测量端应位于检定炉均匀的高温区中，检定炉内的温度应恒定在被校温度点。热电偶检定炉的温度控制，对于实验或生产过程有着十分重要的作用。本温控系统是利用单片机、温度传感器、加热丝和A/D转换芯片等来实现的数字温度控制系统。单片微处理器具有高精确度、高灵敏度、高响应速度以及耗能少、机构小、可以连续测量、自动控制、安全可靠等优点，非常适合嵌入控制。同时，其逻辑控制运算是由软件来进行的，可以容易地实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控制算法的实现，而且不受外界的工作环境的影响。因此，基于单片机的温度控制器，可以安全可靠地运行，智能地控制温度稳定在某一给定值，或者给定值附近。本温控系统是用于对温度进行监测和控制的全自动智能调节系统，可以用在工业用电阻炉的温度控制中，实际应用表明该系统稳定性好、寿命长，能很好地满足生产和实验的需要。 在传统的检定过程中，用电位差计通过手动转换开关读取在不同检点的标准电偶、被检电偶的热电势，然后根据检定规程对检定数据进行手工统计处理，并把结果填表记录。上述检定步骤中完全靠手工操作完成，不但人员劳动强度大，检定时间长，原始数据量大，运算处理较繁杂，容易出错，而且不可避免地产生人为误差。检定工作的低效率，大大影响了企业质量保证工作的正常进行。 本论文结合某企业计量管理部门热电偶检定装置改造项目的实践，充分利用成熟的现代计算机控制技术和数据采集技术，以及目前丰富的软、硬件资源，研制了一种新型的标准热电偶微机自动检定系统。系统选用的硬件设备体积小，功能强大，集成度高而且价格便宜。系统软件设计选用高级计算机程序语言，所开发的工作平台面向对象，界面友好，功能完善。数据采集和分析处理科学准确，简便快捷，整个检定工序基本符合国家检定规程，能够实现热电偶的温标传递工作，一次可同时校验多支不同型号的标准热电偶，精度要求完全满足企事业单位实际的检定需求。 1.1.2热电偶自动检定系统的研究现状 目前无论国内还是国外，都对行业标准化有了足够的重视，但在我国毕竟起
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计气压传感器实验设计 学生姓名李其林 专业名称嵌入式 班级2011级 学号20113122 阿坝师范高等专科学校电子信息工程系 二○一三年四月
一、绪论 1.1课题背景 气压计是一种测量大气压的装置，一般把作用于单位面积上空气柱的重量称为大气压力，简称气压。气象学研究表明，在空间垂直方向上气压随高度增加而降低，这种变化的幅度在近表面和高空时又有所不同，近地表时气压随高度增加而降低的幅度最大，越到高空这种变化越缓慢。气压还会受空气中的气流影响，若空气中有下降气流，气压会增加；若空气中有上升气流，气压会减小。 本课题要求利用单片机控制实现气压计功能，而单片机的接口信号必须是数字信号，因此想要用单片机获取气压这类非电信号的信息，必须使用气压传感器。气压传感器的作用是气压信息转换成电流或电压输出，转换后的电流或电压输出常为模拟信号因此还必须进行A/D转换，以满足单片机接口的需要。 1.2 数字气压计系统设计意义 气压计被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。其中的核心元件就是气压传感器，它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压值的。传统气压表(空盒式、弯管式等)精度低、显示单一；本系统设计的数字气压计采用单片机控制，具有使用方便、精度高、显示简单和灵活性等优点，而且可以大幅提高被控气压的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。 二、系统总体设计 2.1 设计整体思想 基于MPX4115的数字气压计包括软硬件的设计与调试。软件部分通过对C语言的学习和对单片机知识的了解，根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部分分为四大块，包括大气压的非电信号数据的采集、转换、处理以及显示。通过对设计的了解，选择适合的器件，画出原理图。
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
Design of Liquid Crystal Digital Voltmeter Based on Single Chip Microcomputer Wang Hui-feng 1 Liu Xiao-hua2 1 Hubei Institute of Technology, Xianning, China, 2 Jiaozuo Teachers College,Jiaozuo,China AbstractüThe design is based on Atmel51 microcontroller development platform and automatic control based on the principle of a digital voltage meter systemˊThe system uses Atmel89C52 microcontroller as the control core, ADC0832 for the sampled data system, The use of a zener diode for over voltage protection, and through the realization of analog switch achieves the input range automatic conversion, character liquid crystal display shows the measured voltage. Key words- Digital voltmeter;Atmel89C52; A/D converter; I.T HE OVERALL SYSTEM DESIGN SCHEME This system realize the function mainly through the hardware design and software programming. First, according to the design requirements to produce complete the design of circuit diagram. The hardware circuit uses ATMEL's AT89C52 as the main processor, the system is mainly composed of signal acquisition, A/D conversion, data processing and output, drive and display modules. Second, according to the circuit diagram of program control chip, the program design use assembly language programming, the compilation and simulation using Keil software. The SCM control A/D converter analog to digital conversion, and display the corresponding voltage value on the LED. Figure 1. System block diagram The measured DC voltage is collected and quantified by A/D conversion unit, then the results of the A/D conversion are scale transformatied by microcontroller to get the value of measured voltage.SCM average logarithmicly over the results of all transformation, then output the average value through the SPI serial data interface to the display driving unit, the unit complete the decoding, and drive the digital display. II.T HE HARDWARE DESIGN AND THE CIRCUIT CHART A.Power Supply Circuit Three terminal regulator composed by some triode and resistor is a kind of integrated circuit element.when analyzing circuit, we can think it is a element adjusting the resistance automatically.when load current is large, resistance of three terminal regulator automatically becomes small, and when the load current is smaller, the resistance of the three terminal regulator change automatically, so we can maintain the output voltage constant. Wanting to output the voltageof 5V,we so the selecte 7805. The letter in front of 7805 may be different due to manufacturers. the maximum output current of LM7805 is 1A, there is current limit short circuit protection in it,so a short period of time, such as a few seconds, short circuit of output to ground (2 feet) will not make 7805 burned out. Three terminal regulator followed by a 104 capacitor, the capacitor has the effect of wave filtering and damping. Figure 2. Ower Supply Circuit B.The A/D Conversion Module Due to the type of analog conversion circuit, based on the precision, the conversion speed and stability, this design uses the ADC0832 conversion chip. The ADC0832 connected whith Single chip microcomputer through 3 wire interface is a serial interface of 8 bit A/D converter produced by National Semiconductor Corporation Ns. Bing of low power consumption, high cost performance, the ADC0832 is suitable to be used in intelligent instruments in the pocket. The ADC0832 is 8 bits resolution A/D conversion chip, the highest resolution can reach 256 level, can meet the general requirements for conversion of analog quantity. Double data output of the chip can be used as data verification, to reduce the error,besides,fast switching speed and stronger stability, independent of the chip make multiple devices connection and
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
VICTOR胜利牌数字多用表多用表系列 产品型号：VICTOR 70F 产品名称：数字万用表VICTOR 70F 产品价格：￥415 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 70D 产品名称：数字万用表VIC 70D 产品价格：￥260 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 70C 产品名称：数字万用表VICTOR 70C 产品价格：￥297 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 70A 产品名称：数字万用表VIC 70A 产品价格：￥213 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 86E 产品名称：数字万用表VICTOR 86E 产品价格：￥350 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 86D 产品名称：数字万用表VIC 86D 产品价格：￥280 产品类别：★数字多用表 产品型号：VICTOR 86C 产品型号：VICTOR 86B
产品名称：数字万用表VICTOR 86C 产品价格：￥261 产品类别：★数字多用表 产品名称：数字万用表VIC 86B 产品价格：￥243 产品类别：★数字多用表 多用表系列 产品型号：VC890D 产品名称：数字万用表VC890D 产品价格：￥126 产品类别：★数字多用表 产品型号：VC980+ 产品名称：数字万用表VC 产品价格：￥455 产品类别：★数字多用表 产品型号：VC9808+ 产品名称：数字万用表VC9808+ 产品价格：￥325 产品类别：★数字多用表 产品型号：VC9807A+ 产品名称：数字万用表 VC9807A+ 产品价格：￥288 产品类别：★数字多用表
目录 摘要 ........................................................................................................................ I A BSTRACT ...................................................................................................................... I I 前言.. (1) 第一章概述 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2 技术概况及发展趋势 (2) 1.3数字胎压计系统设计的意义 (3) 1.4国内外相关技术 (3) 第二章系统总体设计 (5) 2.1设计思路分析 (5) 2.1.1设计方案一： (5) 2.1.2 设计方案二： (5) 2.2系统总体结构 (6) 2.3系统各功能模块的设计思想 (6) 2.3.1 A/D转换模块 (6) 2.3.2 数据处理模块 (6) 2.3.3 显示模块 (6) 2.4气压传感器的选择 (7) 2.5A/D转换器件的选择 (7) 2.6三端稳压器 (8) 2.7数码管显示 (8) 2.7.1 数码管静态显示 (8) 2.7.2数码管动态显示 (8) 2.8系统配置 (8) 第三章硬件电路设计 (10) 3.1单片机电路部分 (10) 3.1.1 主要芯片介绍 (10) 3.2气压传感和V/F转换电路部分 (12) 3.3胎压计电源与单片机电路部分 (15) 3.4 pcb制作 (16) 第四章软件设计 (18) 4.1用C语言开发单片机的优势 (18)
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：
单片机课程设计 学生姓名： 学号： 在班编号： 学院：电气与电子工程学院 专业： 题目：数字频率计设计 指导教师：吴翔老师 2013年01月08日
摘要 本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，复位电路，显示电路三大部分，设计以单片机为核心，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，AT89C51,运算，频率计，LED数码管。
前言 在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达10—10E-13数量级。因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH 值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。 国际上数字频率计的分类很多。按功能分类，测量某种单一功能的计数器。如频率计数器，只能专门用来测量高频和微波频率；时间计数器，是以测量时间为基础的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达ns数量级；特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等，用于工业和白控技术等方面。数字频率计按频段分类 (1)低速计数器：最高计数频率＜10MHz； (2)中速计数器：最高计数频率10—100MHz； (3)高速计数器：最高计数频率＞100MHz； (4)微波频率计数器：测频范围1—80GHz或更高。 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。