課程設計--6位數顯頻率計的設計

1、<p><b>　　學 號</b></p><p>　　單片機原理及應用A課程設計</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　起止日期： 2013 年 12月 23日 至 2013 年 12月 27日</p><p><b>　　控制與機械工

2、程學院</b></p><p>　　2013年 12 月 27 日</p><p>　6位數顯頻率計的設計</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　20 —20 學年第 學期</p><p>　　課程設計名稱： 單片機

3、原理及應用A課程設計 </p><p>　　設計題目： 6位數顯頻率計的設計 </p><p>　　完成期限：自 2013 年 12 月 23 日至 2013 年 12 月 27 日共 1 周</p><p>　　設

4、計依據、要求及主要內容（可另加附頁）：</p><p>　　一、課程設計的目的1、進一步熟悉和掌握單片機的結構及工作原理。2、掌握單片機的接口技術及相關外圍芯片的外特性，控制方法。3、通過課程設計，掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法和技術。4、通過實際程序設計和調試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調試技術。5、通過完成一個包括電路設計和程序開發(fā)的完整過程，了解開發(fā)一單片機應用系統(tǒng)的全過程，為今后從事相

5、應打下基礎。</p><p>　　二、課程設計的基本要求</p><p>　　1、認真認識設計的意義，掌握設計工作程序，學會使用工具書和技術參考資料，并培養(yǎng)科學的設計思想和良好的設計作風。</p><p>　　2、提高模型建立和設計能力，學會應用相關設計資料進行設計計算的方法。</p><p>　　3、提高獨立分析、解決問題的能力，逐步增強實

6、際應用訓練。</p><p>　　4、課程設計的說明書要求簡潔、通順，計算正確，圖紙表達內容完整、清楚、規(guī)范。</p><p>　　5、課程設計說明書封面格式要求見《天津城市建設學院課程設計教學工作規(guī)范》</p><p><b>　　附表1。</b></p><p>　　三、課程設計具體要求</p><

7、;p>　　1、要求每位同學獨立完成設計任務。2、原理圖設計。 1）原理圖設計要符合項目的工作原理，連線要正確。 2）圖中所使用的元器件要合理選用，電阻，電容等器件的參數要正確標明。 3）原理圖要完整，CPU，外圍器件，擴器接口，輸入/輸出裝置要一應俱全。3、程序調計 1）根據要求，將總體項能分解成若干個子功能模塊，每個功能模塊完成一個特定的功能。 2）根據總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之

8、間的關系，設直出完整的程序流程圖。4、設計說明書 1）原理圖設計說明簡要說明設計目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作過程及順序。 2）程序設計說明對程序設計總體功能及結構進行說明，對各子模塊的功能以及各子模塊之間的關系作較詳細的描述。 3）畫出工作原理圖，程序流程圖如并給出相應的程序清單。</p><p><b>　　四、設計任務</b>&l

9、t;/p><p>　　利用AT89S51單片機設計一數字頻率計。使用AT89S51的T0、T1的定時計數器功能，來完成對輸入的信號進行頻率計數，計數的頻率結果通過3位數碼管顯示出來。要求能夠對0－250KHZ的信號頻率進行準確計數，計數誤差不超過±1HZ。</p><p>　　指導教師（簽字）： </p><p>　　系（教研室

10、）主任（簽字）： </p><p>　　批準日期：2013 年 12 月 18 日</p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　一、硬件電路的設計2</p><p><b>　　1、工作原理：2</b></p><p>

11、;　　2、各部分電路設計2</p><p>　　2.1 單片機控制電路2</p><p>　　2.2 晶振時序電路2</p><p>　　2.3 復位電路3</p><p>　　2.4 數顯頻率計電路3</p><p>　　二、系統(tǒng)的軟件設計4</p><p>　　1、設計原理

12、及內容4</p><p><b>　　2、程序框圖6</b></p><p><b>　　3、程序清單7</b></p><p><b>　　三、總結8</b></p><p><b>　　四、參考文獻10</b></p><

13、p><b>　　緒論</b></p><p>　　目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機

14、器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。</p><p>　　同時，單片機因為體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，被廣泛應用于儀器儀表中。目前市場上的便攜式儀表大多都是以單片機為核心。 </p><p>　　頻率測量是電子學測量中最為基本的測量之一。由于頻率信號抗干擾性強，易于傳輸，因此可以獲得較高的測量精度。隨著數字電子技術的發(fā)展，頻率測量成為一項越來越普遍的工作，測頻原理

15、和測頻方法的研究正受到越來越多的關注。</p><p>　　數字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等科研生產領域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進制數字顯示被測信號頻率的數字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號、方波信號及其他各種單位時間內變化的物理量。在進行模擬、數字電路的設計、安裝、調試過程中，由于其使用十進制數顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經常要用到頻率計。傳統(tǒng)的頻率計采用測頻法測量頻率，通常由組合電

16、路和時序電路等大量的硬件電路組成，產品不但體積大，運行速度慢而且測量低頻信號不準確。本次采用單片機技術設計一種數字顯示的頻率計，測量準確度高，響應速度快，體積小等優(yōu)點[1]。隨著單片機技術的不斷發(fā)展，用單片機通過軟件設計，可使頻率計的性能較原來大有提高。在單片機上實現的頻率計，整個系統(tǒng)非常精簡，而且具有靈活的現場可更改性。在不更改硬件電路的基礎上，對系統(tǒng)進行各種改進還可以進一步提高系統(tǒng)的性能。該數字頻率計具有高速、精確、可靠、抗干擾性強

17、和現場可編程等優(yōu)點。</p><p>　　6位數顯頻率計設計說明書</p><p><b>　　一、硬件電路的設計</b></p><p><b>　　1、工作原理：</b></p><p>　　輸入信號→單片機→LED顯示輸出</p><p>　　圖1 單片機控制的數顯頻

18、率計電路系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2、各部分電路設計</b></p><p>　　2.1 單片機控制電路</p><p>　　單片機控制電路由AT89C51單片機、晶振時序電路、復位電路構成。</p><p>　　2.2 晶振時序電路</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別

19、為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　圖2 AT89C51 OSC的晶振連接圖</p><p><b>　　2.3 復位電路</b>

20、</p><p>　　開關復位電路只要按下按鍵開關就能使單片機復位。本此設計采用開關復位電路。</p><p>　　圖3 AT89C51復位電路</p><p>　　2.4 數顯頻率計電路</p><p>　　51單片機內有兩個定時/計數器，它們都有定時和計數的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計數和檢測等場合。MCS-51系列單片機中

21、的兩個16位定時/計數器T0和T1可工作于定時或計數方式。當它們被設定為計數方式時，可分別累計由T0和T1端輸入的外部脈沖。即每輸入一個脈沖，計數器自動加1；當它們被設定為定時方式時，可對機內CPU送來的機器周期進行計數。由于機器周期是穩(wěn)定的，故能實現精確定時。因此只要讀出單位時間內被測脈沖的個數，就可知道被測脈沖的頻率，只要讀出被測脈沖在一個秒內所累計的機器周期數，即可求出被測脈沖的周期。這樣通過T0或T1工作于計數或定時方式，便能實

22、現對被測信號頻率或周期的測量。</p><p>　　圖4 基于AT89C51的數顯頻率計電路</p><p><b>　　二、系統(tǒng)的軟件設計</b></p><p>　　軟件調試主要是編寫相應的程序，在電路仿真軟件上仿真，直至到預期效果。</p><p>　　根據系統(tǒng)硬件設計，軟件設計主要包括：</p>

23、<p>　　單片機控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊。LED顯示模塊：使用兩個4位數碼管顯示用戶的選擇。</p><p><b>　　1、設計原理及內容</b></p><p>　?。?）．定時/計數器T0和T1的工作方式設置，由圖可知，T0是工作在計數狀態(tài)下，對輸入的頻率信號進行計數，但對工作在計數狀態(tài)下的T0，最大計數值為fOSC/24，由于fO

24、SC＝12MHz，因此：T0的最大計數頻率為250KHz。對于頻率的概念就是在一秒只數脈沖的個數，即為頻率值。所以T1工作在定時狀態(tài)下，每定時1秒中到，就停止T0的計數，而從T0的計數單元中讀取計數的數值，然后進行數據處理。送到數碼管顯示出來。</p><p>　　(2）．T1工作在定時狀態(tài)下，最大定時時間為65ms，達不到1秒的定時，所以采用定時50ms，共定時20次，即可完成1秒的定時功能。2、程序框圖&l

25、t;/p><p>　　主程序及各子程序的框圖見圖5和圖6。</p><p>　　T0中斷服務子程序流程如圖6所示。測頻時,定時器T0 工作在定時方式,每次定時50mS ,則T0 中斷20 次正好為1秒,即T0用來產生標準秒信號,定時器T0 用作計數器,對待測信號計數,每秒鐘的開始啟動T0 ,每秒鐘的結束關閉T0 ,從T0的計數單元中讀取計數的數值，然后進行數據處理，送到數碼管顯示出來。<

26、/p><p>　　圖5 主 程序框圖 圖6 中斷子程序流程圖</p><p><b>　　3、程序清單</b></p><p>　　#include<reg51.h> unsigned char code dispbit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,

27、0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,                      

28、60;         0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40}; unsigned char dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10}; unsigned char temp[8]; unsigned char dispcount; unsigned char

29、 T0count; unsigned char timecount; bit flag; unsigned long x; void main(void) {   unsigned char i;   TMOD=0x15;   TH0=0;   TL0=0;   TH1

30、=(65536-4000)/256;   TL1=</p><p><b>　　三、總結</b></p><p>　　單片機作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設計后我發(fā)現自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣也在逐漸增加。在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料

31、了。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做單片機課程設計，但我們不是藝術家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據可依，有理可尋，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法升級為設計。   </p><p>　　我們通過查閱大量有關資料，并在小組中互相討論，交流經驗和自學，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，使自己學到了

32、不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。這次課程設計我也發(fā)現了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣，我想這將對我以后的學習產生積極的影響。</p><p>　　通過這次設計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。我覺得

33、作為一名自動化專業(yè)的學生，單片機的課程設計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學的東西應用到實際中。</p><p>　　這次實習讓我受益匪淺，無論從知識上還是其他的各個方面。上課的時候的學習從來沒有見過真正的單片機，只是從理論的角度去理解枯燥乏味。但在實習中見過甚至使用了單片機及其系統(tǒng)，能夠理論聯系實際的學習，開闊了眼界，提高了單片機知識的理解和水平。</p><p>　　單片機是很

34、重要的一門課程，老師和一些工作的朋友都曾說過，如果學好一門單片機，就憑這個技術這門手藝找一個好工作也不成問題。盡管我們在課堂學到的內容很有限，但在以后的學習中單片機還需要好好的深入研究和學習，學好了單片機也就多了一項生存的本錢。最后感謝老師對我們的精心指導和幫助，感謝同學們對我的幫助。</p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　[1]　李朝

35、青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）.杭州：北京航空航天大學出版社，1998</p><p>　　[2]　李廣弟.單片機基礎［Ｍ］.北京：北京航空航天大學出版社，1994</p><p>　　[3]　閻石.數字電子技術基礎（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　[4]　廖常初.現場總線概述［J］.電工技術，1999.</p>