基于AT89C52单片机的简易频率计设计.docx
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基于AT89C52单片机的简易频率计设计
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部定时器溢出产生中断来实现定时，把单片机部的定时/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
1项目综述
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。
本项目主要阐述了选择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测量频率并进行显示。
1．1设计要求
基于AT89C52单片机简易频率计的设计要求如下：
（1）测量围。
幅度：
0.5～5V；频率：
1Hz~1MHz.
（2）测试误差≤0.1%。
（3）用4位数码管显示。
当频率变化时，能通过数码管及时看到变化后的信号频率。
1．2系统设计
1．2．1框图设计
基于AT89C52单片机简易频率计的电路主要由数码管显示电路、复位电路、晶振电路、电源电路等几部分组成，系统框图如图3.1所示。
图3.1基于AT89C52单片机简易频率计系统框图
1．2．3知识点
本项目需要通过学习和查阅资料，掌握和了解如下知识：
1）+5V电源原理及设计。
2）单片机复位电路工作原理及设计。
3）单片机晶振电路工作原理及设计。
4）频率信号发生器的特性及使用。
5）驱动电路74LS244的特性及使用。
6）AT89C52单片机引脚结构及功能。
7）单片机C语言程序设计方法。
2硬件设计
2.1电路原理图
基于AT89C52单片机简易频率计电路原理图如图2-1所示。
图2-1基于AT89C52单片机简易频率计电路原理图
2.2元件清单
基于AT89C52单片机简易频率计元件清单如表2-1所示。
表2-1基于AT89C52单片机简易频率计元件清单
元件名称
型号
数量/个
用途
单片机
AT89C52
1
控制核心
晶振
12MHz
1
晶振电路
电容
30pF
2
晶振电路
电解电容
10uF/10V
1
复位电路
电阻
10kΏ
1
复位电路
驱动器
74LS244
1
LED驱动
非门
74LS04
1
位选信号
数码管
4位共阴
1
显示电路
按键
1
复位电路
电源
+5V/0.5A
1
提供+5V
2.3主要芯片引脚说明
2.3.1AT89C52引脚说明
AT89C52为40脚双列直插封装8位通用微处理器，采用工业标准的C51核，在部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。
功能包括对会聚主IC部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。
AT89C52共有6个中断向量：
两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。
AT89C52引脚图如下：
图2-2AT89C52引脚图
主要管脚有：
XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口。
RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。
VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
P1，P2，P3是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O口。
2.3.274HC244引脚说明
74HC244可以让输入的数据保持比较长的时间，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。
74HC244芯片的引脚排列如下图所示：
图2-374HC244引脚图
74HC244芯片部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。
当1/OE和2/OE都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1/OE和2/OE都为高电平时，输出呈高阻态。
3软件设计
本项目利用单片机的部定时器溢出产生中断来实现定时。
待测信号由单片机的TI中断来间接测量。
定时/计数器0定时2.5ms中断并对中断次数进行计数，当2.5ms中断次数计到40次即0.1s时，查看定时/计数器1上的计得的数值，经过计算得到的待测信号的频率值，放入显示缓冲区，由数码管进行显示。
3.1程序流程图
主程序流程图如图3-1所示。
图3-1主程序流程图
3.2软件设计简述
1）利用单片机的部定时器溢出产生中断来实现定时。
2）待测信号由单片机的TI（第15引脚）中断来间接测量。
3）采用12MHz晶振，机器周期为1us
4）定时/计数器0工作方式：
定时方式，工作方式1，每次定时2.5ms。
实现2.5ms定时算法：
（3-1）
即TH0=0xf6，TL0=0x3c
5）定时/计数器1工作方式：
计数方式，工作方式1。
当2.5ms中断次数计到40次即0.1s时，查看定时/计数器1上的计得的数值。
6）通过公式：
（3-2）
可以计算出脉冲频率。
最后的数据以KHz单位，采用四舍五入的方法保留一位小数。
7）显示采用四位共阴LED数码管，用单片机P0口的8位控制数码管的8段二极管的明暗。
用P2口的P2.0~P2.3作为4位数码管的选通信号，采用从低到高逐位扫描的方法。
3.3程序清单
基于AT89C52单片机简易频率计程序清单如下：
#include
bittimeint0,timeint1;
unsignedchardispbuf[4];
unsignedintperiod;
unsignedinttimecount=0;
unsignedintcount_1s;
unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};//7段数码管代码表
HEX_TO_BCD（unsignedintn）//十六进制数转BCD码子程序，
//将BCD码送至显示缓存数组
{
unsignedchari;//当显示的频率超出围，显示EEEE报错
if（n>9361）
for（i=0;i<4;i++）
dispbuf[i]=0x0e;
else
{
dispbuf[3]=n/1000;//取出千位字节
dispbuf[2]=（n/100）%10;//取出百位字节
dispbuf[1]=（n/10）%10;//取出十位字节
dispbuf[0]=n%10;//取出个位字节
}
}
voidscandisp（void）//显示子程序，
//将显示缓存数组中的BCD码扫描并显示在数码管上
{
unsignedcharposi=0x01;
unsignedchari,j,temp;
for（i=0;i<4;i++）//依次选中4个数码管
{
temp=dispbuf[i];
//查出字码
temp=table[temp];
//第三位显示小数点
if（i==1）
{
for（j=0;j<200;j++）
{
P2=posi;
P0=temp|0x80;
}
}
else
{
for（j=0;j<200;j++）
{
P2=posi;
P0=temp;
}
}
//依次点亮字位
posi<<=1;
}
}
voidINIT_TMR1INT（void）//定时器初始化了程序，定义了两种
{
//定时/计数器0工作定时器方式，定时/计数器1工作在计数器方式
TMOD=0x51;
ET1=1;
//中断0开中断
ET0=1;
//CPU开中断
EA=1;
count_1s=0;
//启动定时/计数器0开始定时
TR0=1;
TR1=1;
}
voidtime0（void）interrupt1//定时器0中断服务程序，系统自动调用，
//每2.5ms执行一次
{
TH0=0xf6;
TH1=0x3c;
//每次定时是2.5ms,40次即0.1s
if（++count_1s>40）
{
count_1s=0;
//每0.1s对计数器1所计数值进行统计
timecount=TH1*256+TL1;
TH1=0;
TL1=0;
//精确到小数点后1位，以KHz为单位
period=timecount/10;
//四舍五入显示
if（（timecount%10）>4）
period++;
timecount=0;
HEX_TO_BCD（period）;
}
}
voidtimer1（void）interrupt3//定时器1中断服务程序，溢出后中断
{
TH1=0x00;
TL1=0x00;
}
voidmain（void）//主函数
{
//初始化
INIT_TMR1INT（）;
while
（1）
{
//显示子程序
scandisp（）;
}
}
4系统仿真及调试
应用系统设计完成之后，就要进行硬件调试和软件调试，软件调试可以利用开发及仿真系统进行。
4.1硬件调试
硬件调试的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。
先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。
一般原则是先静态后动态。
利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中各器件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。
先将单片机AT89C52芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，是否有虚焊的情况，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没有问题，则接上仿真机进行联机调试，观察各接口电路是否正常。
4.2软件调试
软件调试是利用仿真工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。
本设计采用的调试软件是keil。
程序调试时，先是一个模块一个模块地进行，一个子程序一个子程序地调试，最后联起来统调。
当程序调试无误后，就可以用在系统编程器将程序固化到AT89C52的FLASHROM中。
5结果分析
把电路按要求接好，接上待测脉冲信号，插上电源即可测量出待测脉冲信号的频率。
本设计利用实验室提供的单片机实验箱上的脉冲信号进行测试，当接入的脉冲信号为0.25MHz时，可以看到数码管上的显示值为259.4KHz；当接入的脉冲信号为0.5MHz时，可以看到数码管上的显示值为508.3KHz。
经计算，测量值都在误差允许围，因此符合设计要求，本设计成功完成预期目标。
总结
经过一个星期的努力和老师的耐心指导，终于顺利完成了此次的单片机课程设计。
整个过程可以说就是一个不断发现问题和解决问题的过程，虽然有点累，但收获颇多。
通过此次的单片机课程设计，我学到了许多以前在课本上学不到的东西，同时也把以前学到的理论知识运用到了此次的课程设计中，很好地加强了我在单片机方面的知识，特别是在中断处理部分。
整个调试程序的过程让我对keil软件有了更深一步的了解。
并且，此次的课程设计也很好地锻炼了我的动手能力，让我能够发现问题，积极开动脑筋去解决问题，同时也让我对硬件有了进一步的了解。
课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决问题的实际能力，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考查过程。
这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只掌握书上的理论知识是远远不够的，而应该把所学的理论知识与实践相结合，把理论运用与实践，从实践中验证理论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，为以后踏入社会打下基础。
在设计的过程中不免会遇到一些问题，通过老师和同学的帮助，以及去图书馆查找资料，终于把问题都解决了，在解决问题的过程中，我发现自己的不足之处，同时也巩固了所学的知识。
总得来说，此次的课程设计很有意义，我从中学到了很多。
过程虽苦，但结果很甜！
参考文献
1广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础.：
航天航空大学，2007.6
2扬居义.单片机课程设计指导.：
清华大学，2009.9
3义和，敌北.例说8051.：
人民邮电，2006.1
4科技.单片机典型模块设计实例导航.：
人民邮电，2004.5
5周兴华.手把手教你学单片机C程序设计.：
航空航天大学，2007.10
指导教师评语
学号
班级
选题
名称
基于AT89C52单片机的简易频率计设计
序号
评价容
权重（%）
得分
1
考勤记录、学习态度、工作作风与表现。
5
2
自学情况：
上网检索机时数、文献阅读情况（笔记）。
10
3
论文选题是否先进，是否具有前沿性或前瞻性。
5
4
成果验收：
是否完成设计任务；能否运行、可操作性如何等。
20
5
报告的格式规程度、是否图文并茂、语言规及流畅程度；主题是否鲜明、重心是否突出、论述是否充分、结论是否正确；是否提出了自己的独到见解。
30
6
文献引用是否合理、充分、真实。
5
7
答辩情况：
自我述、回答问题的正确性、用语准确性、逻辑思维、是否具有独到见解等。
25
合计
指导教师（签章）：
年月日
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