频率计设计预习报告.docx
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频率计设计预习报告
电气工程学院
微机原理课程设计
设计题目：
频率计
学 号：
11291060
姓名：
吴宝明
同组人：
王子珩
指导老师：
徐建军
设计时间：
2014年3月18日
设计地点：
电气学院实验中心
1.思路
1.首先对信号输入进行波形的变换、整形、分频处理，然后输送给单片机89S51（由于测频方法为减小误差采用测频和测周两种方式，事先设置好两者的分档点（下面有详细论述）方便单片机进行处理）
2.由单片机判断使用测频或测周方式测量，执行测量程序得到测量结果
3.将结果进行处理（尤其是测周方式要将结果通过浮点运算得出频率数值）
4.最后将结果输出到显示电路由6个数码管进行数值显示。
2.概述
单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
本项目应用89C51的定时器和计数器或者外部中断，来测量10Hz-150kHz的方波频率，把频率与周期按5秒一切换分时显示在6位数码管。
可应用于教学实验，学生自主实验等对频率精确度要求不高的场合，也可应用于家用情况下频率的初步获取。
3.原理
本频率计的设计以89S51单片机为核心,利用它内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。
单片机89S51内部具有2个16位定时/计数器,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中断要求的功能。
在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从1到0的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求,把测量工作分为两种方法。
当待测信号的频率大于1000Hz时,以机器周期为基准,由软件产生计数闸门，进行计数定时，采集数据然后输出。
当待测信号的频率小于或者等于1000Hz时,定时/计数器构成为定时器,由频率计的予处理电路把待测信号变成方波,方波宽度等于待测信号的周期。
用方波作计数闸门,计数值通过浮点预算得到频率进行输出显示。
4．系统硬件
1）芯片主要性能:
8位CPU；
片内振荡器和时钟电路；
32根I/O线；
外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；
2个16位的定时器/计数器；
5个中断源，两个中断优先级；
全双工串行口；
布尔处理器；
2）功能特性描述:
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3）引脚描述:
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/
89C51引脚图
地址的低八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，单片机读取内部程序存储器。
（扩展有外部ROM时读取完内部ROM后自动读取外部ROM）。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
5.设计电路图
6.仿真电路图
7.C语言源程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitKey=P1^0;
sbitLed=P3^0;
ucharcodeled_code[18]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,//段码
0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x81,0x7f,0xff};
uchardatadis_data[6]={0,0,0,0,0,0};
unsignedlongdatacounter;
uchardatatimer_counter=0;
voidInit（）;
voidTimer_Init（）;
voiddelayms（ucharn）;
voidData_Deal（）;
voiddisplay（uchar*p,ucharn）;
voidDelay100ms（unsignedint_100ms）;
voidDelay1ms（unsignedintms）;
//*******主程序*******//
voidmain（）
{
Init（）;
while
（1）
{
if（timer_counter==20）
{
TR1=0;//关闭计时
TR0=0;//关闭计数
TH0=0;//计数清0
TL0=0;
TH1=0x4c;//50ms定时
TL1=0x00;
timer_counter=0;
Key=1;
if（Key）
{
Delay1ms（5）;
if（Key）
{
counter=counter*16;
counter=counter/100;
Led=0;
Data_Deal（）;//更新数据
}
}
else
{
if（counter>200000）//超过200K范围后显示全FF
{
dis_data[0]=0x0f;
dis_data[1]=0x0f;
dis_data[2]=0x0f;
dis_data[3]=0x0f;
dis_data[4]=0x0f;
dis_data[5]=0x0f;
}
else
{
Led=1;
Data_Deal（）;//更新数据
}
}
counter=0;
TR1=1;//启动计时
TR0=1;//启动计数
}
display（dis_data,6）;
}
}
//*******程序初始化*******//
voidInit（）
{
Delay100ms（5）;//开机先调用一段延时
Timer_Init（）;
}
//*******定时器初始化*******//
voidTimer_Init（）
{
TMOD=0x15;//定时器1定时方式1，定时器0计数方式1
TH0=0;//计数清0
TL0=0;
TH1=0x4c;//50ms定时
TL1=0x00;
ET1=1;
EA=1;
TR1=1;//启动计时
TR0=1;//启动计数
Led=1;
}
//*******显示程序*******//
voiddisplay（uchar*p,ucharn）
{
uchari;
for（i=0;i{
P2=i;
P0=led_code[p[i]];
Delay1ms（10）;
P0=0xff;
}
}
//*******数据处理*******//
voidData_Deal（）
{
unsignedlongTem;
Tem=counter;
dis_data[0]=Tem/100000;
dis_data[1]=（Tem%100000）/10000;
dis_data[2]=（Tem%10000）/1000;
dis_data[3]=（Tem%1000）/100;
dis_data[4]=（Tem%100）/10;
dis_data[5]=Tem%10;
Tem=0;
}
//***************************************
voidDelay1ms（unsignedintms）//ms级延时
{
unsignedcharn,x,loop;
for（loop=6;loop>0;loop--）
{
x=ms;
for（;x>0;x--）
for（n=225;n>0;n--）
{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}
}
}
//***************************************
voidDelay100ms（unsignedint_100ms）//100ms级延时
{
unsignedcharn,i,ms,loop;
for（loop=6;loop>0;loop--）
{ms=_100ms;
for（;ms>0;ms--）
for（n=145;n>0;n--）
for（i=251;i>0;i--）_nop_（）;
}
}
//*******定时中断程序*******//
voidTimer1（void）interrupt3
{
TR0=0;
TH1=0x4c;
TL1=0x00;
counter=counter+TH0*256;
counter=counter+TL0;
TH0=0;
TL0=0;
timer_counter++;//50ms计数
TR0=1;
}
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