单片机课程设计论文频率计.docx
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单片机课程设计论文频率计
目录
1．设计目的及要求2
2．方案比较与论证2
3．总体系统设计3
3.1.系统结构框图4
3.2单片机模块4
3.2.1晶振模块4
3.2.2复位模块4
3.2.3电源模块5
3.3数码管显示模块5
3.4程序设计模块6
4．系统的组装6
4.1PCB板图6
4.2面板图及部件说明6
5．系统调试6
5.1硬件电路的测试方法6
5.2软件的测试方法6
6．设计心得体会7
参考文献7
附录8
附录1总原理图8
附录2测试仪器9
1．设计目的及要求
本次课程设计目的是为了加深对单片机内部寄存器的理解，熟练掌握定时计数器的使用，熟练使用数码管显示数字，并学会制作PCB板。
要求:
（1）控制模块选用AT89S51单片机，完成51单片机最小应用系统的设计；
（2）测频范围：
50HZ—50KHZ；
（3）完成数码管驱动电路的设计，数码管显示测得信号频率值。
2．方案比较与论证
方案一：
定时法
此法将定时／计数器构成为定时器，频率计则使用定时方法测量待测信号的周期。
定时／计数器在判断待测信号的下降沿到来后，启动定时器，以单片机工作周期为单位进行计数，直至信号的下一个下跳沿到来，定时器停止，停止计数。
16位定时／计数器的最高计数值为65535，当待测信号的频率较低时，定时／计数器将发生溢出。
产生溢出时，程序进入定时器中断服务程序，对溢出次数进行计数。
此时待测信号的周期由3个部分组成：
定时／计数器溢出次数、定时／计数器的高8位和低8位。
信号的频率f与信号的周期T之间的关系为：
f＝1／T
完成信号的周期测量后，需要做一次倒数运算才能获得信号的频率。
再将信号频率值变换成本频率计的显示格式，送到显示模块显示待测信号的频率值。
完成显示后，频率计都开始下一次信号的频率测量。
方案二：
计数法
此法将定时／计数器构成为计数器。
计数法是在一定时间内将被测信号加到计数器进行计数的方法，如果设定的时间为T，计数器得到的计数值为N1，则被测频率为f=N1/T。
改变时间T，则可改变测量频率范围。
如图2-1所示。
图2-1
而在定时T期间，计数器的精确计数值N与测量值N1之间存在一定的误差，通过分析，信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。
因此测频法适合用于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。
由于要求测量频率范围为50HZ—50KHZ，因此选用方案二，可以较好的达到效果。
将单片机内部定时／计数器T0设置为定时器并定时1s，将单片机内部定时／计数器T1设置为计数器，以机器周期（1us）为基准（12M晶振），由软件产生计数定时时间1s，将计数值显示出来即为待测信号的频率。
3．总体系统设计
3.1.系统结构框图
控制单元AT89S51
数码管显示
外部信号
数码管驱动
3.2单片机模块
3.2.1晶振模块
晶振为单片机提供时钟信号，CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作，可以通过提高时钟频率来提高CPU的工作速度，此系统使用12M晶振。
电容C1、C2的取值范围为15pF-45pF之间，他们能起到起振和微调震荡频率的作用。
3.2.2复位模块
CPU在启动运行时都需要复位，使CPU和其他部件都置为一个特定的初始状态。
而AT89S51单片机可以有上电复位和手动复位，此设计可同时实现两种复位方式。
此单片机需要一个正脉冲（宽度>2个机器周期）才能是单片机复位，由于振荡器频率为12M,则复位的电容的典型值为1uF。
3.2.3电源模块
此单片机的供电电压为5V，通过ISP下载线供电，亦可通过直流5V供电。
此次设计在电源处加入一个滤波电容和一个电解电容，可以是电源电压更加稳定，从而使单片机更加稳定的工作。
3.3数码管显示模块
数码管动态显示原理：
将位选信号送至12、9、8、6；段选信号送至11、7、2、1、10、5、3。
段码虽同时到达4个LED，但一次仅一个LED被选中。
利用“视觉暂留”，每送一个字符并选中相应位线，延时一会儿,再送/选下一个……循环扫描即可。
3.4程序设计模块
开始
计数器1清零
启动定时计数器
计数器0赋初值
进中断
定时1s
读出计数器1显示值
结束
4．系统的组装
4.1PCB板图
主要是运用了Protel软件进行原理图，pcb图的绘制，完成以后进过一系列的加工制作形成完整的PCB板。
在元件的焊接过程之中，注意元件的方向性和焊接的可靠性。
4.2面板图及部件说明
虽然制作了PCB图，但这是分模块设计的，因此需要用排线把各个部分连接起来，制作硬件时一定要把各部分接口在电路板上标注出来，特别是电路中有许多个接口时更应该标注一下（如电源正负极，I/O口等），标注以后方便电路检查及插线，从而大大的节约了时间，同时也使电路清楚明了。
此设计使用了5位共阳数码管显示频率的大小。
5．系统调试
5.1硬件电路的测试方法
对于电子电路的调试方法，首先是分模块调试，把各个模块都调试好了以后，将各模块连接起来进行联调，在调试过程中一定要仔细，还要有足够的耐心。
5.2软件的测试方法
本次课设需要用到keilc51编写软件、progisp下载软件。
学会keilc51及progisp的使用，软件调试和硬件调试有很多共同之处。
首先写一段程序测试数码管，并测试数码管的编码表，其次设置定时计数器，用示波器调试定时时间（此处需要定时50ms进一次中断，需中断20次，完成1s定时，而程序中通过进一次中断输出电平取反用来测试，此时输出占空比为50%频率为10HZ的方波，同时此信号也可以做为输入信号接入计数器用做测试信号）。
6．设计心得体会
在这次课程设计中，先把每个模块设计出来，要考虑到设计的每个细节及要求，一步一步地修改，完成pcb图的设计。
接下来是焊接电路，调试电路，调试软件实现功能，这里需要仔细加耐心才能完成。
同时，在整个过程之中学会了提出问题、分析问题、解决问题的方法，会对以后的学习带来极大的帮助。
回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在整整两个星期的时间里，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。
参考文献
[1]康光华等，电子技术基础（模拟部分）[M]，高等教育出版社，２００6年1月第5版
[2]张友德、赵志英、凃时亮，单片微型机原理、运用与实践，复旦大学出版社，２００6年10月第5版
附录
附录1总原理图
单片机模块
数码管模块
附录2测试仪器
1.5V电源
2.万用表
3.信号发生器
附录3实物图片
附录4程序设计及代码
#include
unsignedintcounter,count;
unsignedcharcodeduanma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,.
voiddelay（unsignedinti）;
voiddisplay（unsignedcharwan,unsignedcharqian,unsignedcharbai,unsignedcharshi,unsignedcharge）;
sbitfre=P1^1;
voidmain（）
{
unsignedcharwan,qian,bai,shi,ge;
TMOD=0x51;//01010001T1:
负脉冲计数工作方式1//T0:
定时工作方式1
TH0=0x3C;//3CB0H=15536
TL0=0xB0;//M=12MHZ;1机器周期=1us（65536-15536）//*1us=50ms定时50ms*20=1s
TH1=0x00;
TL1=0X00;//
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
ET1=1;
TR1=1;
fre=1;
while
（1）
{
wan=count/10000;
qian=count/1000%10;
bai=count/100%10;
shi=count/10%10;
ge=count%10;
display（wan,qian,bai,shi,ge）;
}
}
voidtimer（）interrupt1
{
fre=~fre;
counter++;
if（counter==20）
{
count=TH1*256+TL1;
}
TH0=0x3C;
TL0=0xB0;
}
voiddisplay（unsignedcharwan,unsignedcharqian,unsignedcharbai,unsignedcharshi,unsignedcharge）
{
P2=0x01;
P0=duanma[ge];
delay（300）;
P2=0x02;
P0=duanma[shi];
delay（300）;
P2=0x04;
P0=duanma[bai];
delay（500）;
P2=0x08;
P0=duanma[qian];
delay（500）;
P2=0x10;
P0=duanma[wan];
delay（500）;
}
voiddelay（unsignedinti）
{
unsignedinta;
for（a=i;a>0;a--）;
}
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