基于单片机的数字频率计的设计本科毕业设计(论文)

基于单片机的数字频率计设计(创新的自动选当功能)基于单片机的数字频率计设计摘要：一个基于单片机的数字频率计设计，系统硬件主要包括整形电路（由74LS00斯密特触发器组成），分频器74LS161、多路选择器74LS151、与非门74LS00组成的分频模块，控制电路（由AT89C52单片机组成），LED数码管和显示电路。

能根据输入信号自动切换量程，可以测量方波、三角波及正弦波等多种波，结构简单，操作方便，价格低廉，适用于日常生活和生产、计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域。

关键词：单片机；数字频率计；定时器；计数；测量；AT89C52Design of digital frequency meter based on singl e chipmicrocomputerAbstract：The hardware system includes shaping circuit (consisting of 74LS00 Schmitt trigger), frequency module frequency divider 74LS161, 74LS151, 74LS00 MUX NAND gate, control circuit (composed of AT89C52 single chip computer), LED digital tube and display circuit. The software includes control of the main program and interrupt service subroutine, digital transformation procedures and display program. According to the input signal automatic switching range, can be measured in square wave, triangular wave and sine wave, wave, simple structure, convenient operation, low price, suitable for daily life and production, computer, communications equipment, audio video and other fields of scientific research and production.Keywords:single chip microcomputer; digital frequency meter; timer; counter; measurement; 89C52目录第1章引言 (1)1.1 数字频率计的发展和意义 (1)1.2 数字频率国内外的发展形势 (1)1.3 本章小结 (2)第2章系统总体设计 (4)2.1 系统设计要求 (4)2.2 测频方法 (4)2.3 系统设计思路 (5)2.4 系统设计框图 (5)2.5 本章小结 (6)第3章系统硬件设计 (7)3.1 单片机模块设计 (7)3.1.1 AT89C52介绍 (7)3.1.2 单片机引脚分配 (8)3.1.3 复位电路 (8)3.1.4 定时/计数器 (9)3.2 电源模块设计 (10)3.2.1 电源变压器 (11)3.2.2 整流电路 (11)3.2.3 滤波电路 (12)3.2.4 稳压电路 (12)3.2.5 电源模块原理图 (12)3.3 放大整形模块设计 (13)3.3.1 与非门74LS00 (13)3.3.2 放大整形模块原理图 (14)3.4 分频模块设计 (15)3.4.1 分频器74LS161芯片 (15)3.4.2 多路选择器74LS151芯片 (16)3.4.3 分频模块原理图 (16)3.5 显示电路设计 (17)3.5.1 频率数值显示电路 (18)3.5.2 频率数值单位显示电路 (18)3.6 整机电路流程 (19)3.7 本章小结 (19)第4章系统软件设计 (20)4.1 系统流程图 (21)4.2 初始化 (22)4.3 频率测量模块和量程自动切换模块设计 (22)4.4 显示模块设计 (25)4.5 延时模块设计 (27)4.6 本章小结 (28)第5章系统仿真及数据分析 (29)5.1 电源模块仿真 (29)5.2 放大整形电路仿真 (29)5.2.1 仿真软件MULTISIM 10.0仿真整形电路 (29)5.2.2 仿真放大整形电路 (30)5.3 频率计仿真 (32)5.3.1 使用KEIL软件编程 (32)5.3.2 使用软件Proteus仿真频率计 (32)5.4 本章小结 (38)第六章、结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 原理图 (42)附录2 Pcb电路图 (43)附录3 元件清单 (44)附录4 程序源代码 (45)附录5 仿真效果图 (53)第1章引言1.1 数字频率计的发展和意义随着电子信息技术的飞速发展，各种离散的电子元器件及其相关的功能单位。

本科毕业论文（设计）题目：一种基于单片机数字频率计的设计与实现诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：日期：目录目录 (I)摘要 (III)ABSTRACT (IV)第一章绪论 (1)1.1频率计概述 (1)1.2频率计发展现状及研究概况 (1)1.3本课题研究背景及主要研究意义 (2)1.4数字频率计的种类 (2)第二章数字频率计的结构设计 (4)2.1控制电路 (4)2.2单片机部分 (5)2.3数据显示电路 (6)2.4软件设计流程图 (9)第三章频率测量原理 (10)3.1测量频率的原理 (10)3.2直接测频法 (10)第四章系统设计 (11)4.1功能实现 (11)4.2硬件部分设计 (11)4.2.1 信号放大电路 (11)4.2.2 单片机AT89C52 (12)4.2.3 测量数据显示电路 (13)4.3硬件电路工作过程 (14)4.3.1 直接测频法的工作流程 (15)第五章数字频率计的设计与仿真 (17)5.1电路的设计 (17)5.1.1电路设计的内容和方法 (17)5.1.2电路设计的步骤 (18)5.2数字频率计的仿真 (19)第六章减小误差措施及扩展方面 (23)6.1减小误差措施 (23)6.2扩展方面 (23)6.3功能上的完善 (24)6.3.1 增加键盘控制 (24)6.3.2 实现自动量程转换 (24)6.3.3 液晶显示器（LCD）进行数据的显示 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)1硬件设计原理图： (28)2数字频率计测量频率程序： (29)一种基于单片机数字频率计的设计与实现摘要本文提出设计数字频率计的方案，重点介绍以单片机AT89C52为控制核心，实现频率测量的数字频率设计。

目录1频率计的概要和发展动态 (1)2 单片机介绍 (1)2.1单片机的简介和发展 (1)2.2 AT89C51的原理 (2)2.2.1主要特性 (3)2.2.2管脚说明 (3)2.2.3振荡器特性 (4)2.2.4芯片擦除 (4)3 仿真软件protuse的介绍 (5)4系统模块设计 (6)5硬件部分 (6)5.1整形电路 (6)5.2控制电路 (7)5.3显示电路 (8)5.3.1 LCD1602引脚 (8)5.3.2 LCD1602的指令介绍 (8)5.4总体电路图 (9)6仿真结果 (11)6.1仿真结果 (11)6.2结果分析 (11)7 结论 (11)8参考文献 (12)附录 (12)1 keil C51软件介绍 (12)2 程序流程图 (13)3系统源程序 (14)1频率计的概要和发展动态在电子技术中，频率作为基本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要。

在许多情况下，要对信号的频率进行精确测量，就要用到数字频率计。

数字频率计作为一种基础测量仪器，它被用来测量信号（方波、正弦波、锯齿波等）频率，并且用十进制显示测量结果。

它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点。

随着微电子技术和计算机技术的不断发展，单片机被广泛应用到大规模集成电路中，使得设计具有很高的性价比和可靠性。

所以，以单片机为核心的简易数字频率计设计，改善了传统的频率计的不足，充分体现了新一代数字频率计的优越性。

2 单片机介绍2.1单片机的简介和发展单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和IO接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强IO功能及较好的结构兼容性方向发展。

毕业论文（设计）题目基于单片机的频率计设计英文题目The design of frequency meter based on single chip- 1 -摘要频率计，也称为频率表或电子计数器。

它不仅是电子测量和仪表专业领域中测量频率与周期、测量频率比和进行计数、测时的重要仪器，而且要比示波器测频更方便、经济得多，特别是现代电子计数器产品与组件和具有多种测量功能的数字频率计，已广泛应用于计算机系统、通讯广播设备、生产过程自动化测控装置、带有LED、LCD数字显示单元的多种仪表以及诸多的科学技术领域。

可以说伴随着数字化技术的发展，电子计算机、通讯设备、音频和视频技术进入科研、生产、军事技术和经济生活领域，直至家庭和个人，使得电子计数器和测频手段与上述电子设备耦连为形影不离的技术。

以单片机AT89C51为核心设计了一种频率计。

在设计中应用单片机的数学运算和控制功能，克服了一般数字频率计在低频精度不高的缺点；频率计首先以单片机内部的定时/计数器产生1S定时作为控制闸门信号，然后把被测信号放大整形后的方波脉冲信号的周期作为计数，从而求得被测信号的频率值，最后通过八位动态显示电路显示数值。

电路主要由以下三部分组成：。

它是频率计的核心，大部分工作由它完成；。

为频率测量作好准备；。

用于显示频率值。

关键词：单片机；频率计；显示- 2 -The design of frequency meter based on single chipAbstrac Frequency, also known as frequency counter or electronic form. It is not only electronic measurement instruments and professional in the field of measuring frequency and the cycle than the frequency of measurement and counting, the important measurement instruments, oscilloscopes and measuring frequency than more convenient, more economic, especially the modern electronic counter products and components And a variety of measurements of the digital frequency, has been widely used in computer systems, radio communication equipment, automated production process measurement and control devices, with LED, LCD modules figures show that the number of instruments and many scientific and technical fields. It can be said that along with the development of digital technology, computers, communications equipment, audio and video technology into the research, production, military technology and economic spheres of life, until the families and individuals, making electronic means of measuring frequency counter and the electronic equipment and even for the decoupling Inseparable technology.I have designed one kind of frequency meter which regarded Single-Chip Microcomputer AT89C51 as the mathematical operation of applying in designing Single-Chip Microcomputer and controlling the function, has overcome the general digital frequency meter in the shortcoming not high of the precision of low frequency; frequency meter at first with timing of Single-Chip Microcomputer / counter 1S produces as controlling the gate signal examine signal is it have a facelift square wave cycle conduct of pulse signal after count to amplify, is it examine into frequency value of signal to try to get , show through 8 circuit display number value dynamically circuit is made up of three following parts mainly: Single-Chip Microcomputer. It is a core of the frequency meter, most work are finished by it; and have a facelift the circuit. Prepare for frequency measurement; c. the display circuit. Used for showing frequency value. Key Words: Single-Chip Microcomputer; Frequency Meter; Display目录Abstract (III)引言 (1)第1.章概述1.1.频率计的定义 (1)1.2.频率计的发展与应用 (1)1.3.频率计的设计内容 (1)第2.章系统总体方案设计2.1.设计方案 (2)2.2.方案论证及选用依据 (3)2.3.频率测量的原理 (3)2.4.总体思路 (4)2.5.具体模块 (4)第3.章硬件电路的具体设计3.1.AT89C51主控制器模块 (5)3.2.单片机的定时\计数 (10)3.3.电源模块 (11)3.4.放大整形模块 (16)3.5.分频设计模块 (15)3.6.显示模块 (17)第4.章系统的软件设计4.1.软件模块设计 (20)4.2.中断服务子程序 (21)4.3.显示子程序 (22)4.4.应用软件简介 (22)第5.章总结 (23)参考 (25)附录 (26)引言1．概述在电子测量领域中,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,因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。

学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：电子信息工程技术班号：电子085学生姓名：xxxx学生学号：xzxxx设计（论文）题目：基于单片机的频率计设计指导教师：xxx设计地点：起迄日期：毕业设计（论文）任务书专业电子信息工程技术班级电子085 姓名傅浩一、课题名称：基于单片机的频率计设计二、主要技术指标：1、电源电压：220V ±20％ 50Hz2、测量结果的显示范围（0．100 Hz～9．99 MHz）3、测量信号幅值：0.2--5V4、测量频率信号类型：正弦波、方波和三角波5、测量精度：在测量频率的范围内误差< ±1％。

三、工作内容和要求：频率计的第一设计方案为纯数字电路构成。

第二方案以AT89C51单片机为核心，利用他内部的定时/计数器完成待测信号周期／频率的测量。

设计中充分应用单片机的数学运算和控制功能，要求实现频率测量量程的自动切换，要具有较高的测量精度和较短的系统反应时间。

四、主要参考文献：[1] 李群芳.单片微型计算机与接口技术(第二版)（M）.北京：电子工业出版社，2005[2] 蒋立培.单片危机系统使用教程（M）.北京：机械工业出版社，2004[3] 凌玉华.单片机原理及应用系统设计（M）.长沙：中南大学出版社，2006[4] 王琼.单片机原理及应用实践教程（M）.合肥：合肥工业大学出版社，2005[5] 刘丹.例说8051（M）.北京：人民邮电出版社，2006学生（签名）2010 年 5 月7 日指导教师（签名）2010 年5 月10 日教研室主任（签名）2010 年5 月10 日系主任（签名）2010 年 5 月12 日毕业设计（论文）开题报告摘要Abstract第1章前言 (1)第2章频率计原理 (2)第3章设计思想 (3)第4章设计内容、方法及步骤 (4)4.1设计内容 (4)4.1.1 数字频率计的基本原理 (4)4.1.2 系统框图 (4)4.2 设计方法及步骤 (10)第5章51单片机系统的硬件连接及调试 (12)第6章单元程序的设计 (15)6.1 1S的定时 (15)6.2T1计数程序 (15)6.3频率数据采集 (16)6.4 进制转换 (16)6.5 数码显示 (18)第7章频率计系统总体程序 (21)第8章程序的调试 (26)第9章结束语 (27)答谢词参考文献在电子技术中，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。

四川大学锦城学院本科生课程设计题目基于单片机数字频率计的设计系别机械工程系专业机械电子工程学生姓名张何学号 120930146 年级 12级指导教师黄晖2015 年 7 月 7 日基于单片机的数字频率计的设计专业：机械电子工程学生姓名：张何指导教师：黄晖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AbstractThe 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目录导论 (1)1.课题背景 (1)2. 数字频率计设计的任务与要求 (1)1 数字频率计总体方案设计 (2)1.1 方案比较 (2)1.2 方案选择 (3)2 数字频率计的硬件系统设计 (4)2.1 数字频率计的硬件系统框架 (4)2.2 数字频率计的主机电路设计 (4)2.3 数字频率计的信号输入电路设计 (7)2.4 数字频率计显示电路的设计 (8)2.5 数字频率计的计数电路的设计 (10)2.6 数字频率计电源模块的设计 (12)3 数字频率计软件系统设计 (13)3.1 软件设计规划 (13)3.1.1信号处理 (13)3.1.2中断控制 (13)3.1.3定时器/计数器 (14)3.1.4定时工作方式0 (15)3.2 程序流程图设计 (16)3.2.1主程序流程 (16)3.2.2 中断流程 (17)参考文献 (19)致谢 (20)导论1.课题背景在电子技术中，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。

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。

编号：毕业设计说明书题目：基于单片机的数字频率计设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：自动化学生姓名：学号：指导教师：职称：教授题目类型：实验研究工程技术研究2012年5月10日摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，同时也是一个非常重要的参数，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。

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。

频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。

本文中详细介绍了频率计的仿真及设计过程。

本文设计了一种以单片机STC89C52为核心的数字频率计。

介绍了单片机、放大整形模块、分频模块和LCD1602显示模块等各个模块的组成和工作原理。

测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送LCD1602显示频率值。

本次设计是以单片机STC89C52为控制核心，利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。

应用单片机的控制功能和数学运算能力，实现计数功能和频率的换算，最后显示测量的频率值。

本次设计所制作的频率计外围电路简单，大部分功能都通过软件编程实现，利用单片机控制实现频率计的自动换挡功能；用单片机中断控制端口实现频率的测量功能；通过分频电路实现对频率档位的控制。

本次设计的频率计具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。

实现了1Hz~4MHz范围的频率测量，而且可以实现量程自动切换。

关键词：频率计；单片机；计数器；测量AbstractFrequency measurement is the most basic measurement in electronic field, while also a very important parameter, and with a number of the measurement results of electrical parameters have a very close relationship, so, the measurement of frequency has become more important. The digital frequency meter is an indispensable of measuring instruments in the field of scientific research and production of computers, communications equipment, audio and video. It is a decimal number to display the signal's frequency measuring instruments. The frequency measurement is one of the most basic measurement electronics measurements. Frequency of simulation and design process is described in detail in this article. This paper introduces a microcontroller STC89C52 as the core design of digital frequency meter. Introduced of the composition and working principle of microcontroller, amplifying and shaping module, frequency division module and LCD1602 display module and other modules.The design is based on STC89C52 microcontroller for the control of the core, using its internal timer and counter to complete the test signal frequency measurement. Application control features of the microcontroller and the operational ability of the counting function and frequency conversion, and finally use displays the measured frequency value. The design frequency meter produced peripheral circuits is simple, most of the functions are controlled via software programming, application control features of the microcontroller to achieve the frequency of automatic shift function; frequency measurement functions the microcontroller interrupt control port; control of the frequency of stalls by the divider circuit. The design of the frequency meter is high accuracy, fast response, small size, etc. Achieve100Hz to 4MHz frequency measurements, and can automatically switch the flow to achieve scale.Key words：Frequency meter; microcontroller; counter; measurement目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 频率计概述 (2)1.2 频率计发展现状 (2)1.3 数字频率计的种类 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 数字频率计设计内容 (4)2.2 频率测量原理 (4)2.3 总体思路 (5)2.4 具体模块 (5)3 硬件设计 (7)3.1 电路设计的内容和方法 (7)3.1.1 电路设计的步骤 (8)3.2 单片机概述 (8)3.2.1 STC89C52简介 (9)3.2.2 STC89C52RC引脚功能说明 (10)3.2.3 单片机引脚分配 (12)3.3 单片机最小系统 (13)3.3.1 单片机最小系统原理 (13)3.3.2 复位电路及时钟电路 (13)3.4 信号调理及放大整形模块 (14)3.4.1 LM318介绍 (14)3.4.2 1N4733及74LS14介绍 (15)3.5 分频模块 (15)3.5.1 74LS161介绍 (15)3.5.2 74LS153介绍 (16)3.6 LCD显示和键盘 (17)3.6.1 LCD1602简介 (17)3.7 MAX232简介 (20)4 系统软件设计 (22)4.1 软件设计 (22)4.1.1 主程序流程图设计 (22)4.1.2 子程序流程图设计 (22)4.2 Keil和Proteus软件介绍 (25)4.2.1 Keil简介 (25)4.2.2 Proteus简介 (26)4.3 程序编写及仿真图设计 (26)5 调试 (28)5.1 系统调试 (28)5.2 软件调试 (29)5.3 软硬件联合调试 (30)5.4 误差分析 (30)6 总结 (31)谢辞 (32)参考文献 (33)附录 (34)引言频率计是我们在电子电路实验中经常会用到的测量仪器之一，它能将频率用液晶显示器或者数码管直接显示出来，给测试带来很大的方便，使结果更加直接；且频率计还能对其他多种物理量进行测量，如声音的频率、机械振动的频率等，都可以先转变成电信号，然后用频率计来测量。