基于单片机数字频率计设计

本 科 毕 业 设 计基于单片机数字频率设计Research and design of Based on single chip microcomputer digital frequency学 院 ：电子工程学院 专 业 班 级 ：电子信息工程 电子 091 班 学 生 姓 名 ：朱楠 学 号：510920133 指 导 教 师 ：韩晓春（高级实验师） 淮海工学院毕业论文学生用表2013 年 6 月淮海工学院毕业论文学生用表1毕业设计中文摘要淮海工学院毕业论文学生用表2摘要:作为基本的参数的频率决定了电参数量的许多的测量和结果， 因此,频率测量对我们来说有重要意义。测量频率的方法有很多种, 其中具有使用方便、测量迅速, 以及便于实现测量过程自动化等优点的电子计数器测量方法 可以作为频率测量的重要手段 1。现在普及的测量频率的的方法有两种, 直接测量频率的方法和间接测量频率的方法 （周期测频法）如果需要测量频率高的信号的话我们用直接测量方法, 如果要测量频率低的信号可以用间接测量的方法 。本次的测频设计系统采用了以单片机AT89C52为核心的数字频率计进行，介绍了单片机控制，信号产生，数据选择器选择和LED的显示组成等，由信号发生器，过零电路，数字时钟信号分别产生频率，然后通过数据选择器选择，将被测的信号输送到微计算机中，通过程序控制数字时钟信号发生器计数，频率送至数据选择器74LS153和收发器74LS245,驱动LED数码管显示频率值并分析了测量误差并且说明方法来减小误差。关键词:单片机;数字频率计;测频;误差毕业设计外文摘要淮海工学院毕业论文学生用表3Abstract: as the basic parameter of the frequency determines the electrical parameter measurement and the results of many of the quantity, so frequency measurement is important for us. Frequency measurement method has a lot of kinds, which is easy to use, measurement quickly, as well as the advantages of easy to realize automatic measurement process of the electronic counter measurement method can be used as important means of frequency measurement. Now popular method of measuring frequency has two kinds, direct measuring method and indirect method of measuring frequency of frequency (cycle) frequency measurement method for measuring high frequency signal words we use direct measurement method, if want to low frequency signal can be measured in indirect measurement method.The design frequency measurement system USES a single-chip computer AT89C52 as the core of digital frequency meter, and introduces the single-chip microcomputer control, data selector to choose and LED display, etc., will be measured signals to the microcomputer, the counting by program control digital clock signal generator, frequency selector 74 ls153 and sent to the data transceiver 74 ls245, drive LED digital tube display frequency values and analyzes the error of measurement and description methods to reduce error.Keywords: Call System ， SCM ，AT89C51, Error淮海工学院毕业论文学生用表4目 录1.绪论 .61.1 引言： .61.2 实际可行性分析： .62 系统设计的总体方案和硬件设计步骤 .72.1 系统设计要求： .72.2 总体设计方案： .83.系统硬件设计 .93.1单片机概述 .93.1.1 单片机的特征 .93.2 AT89C52 单片机的简介 .103.2.1 AT89C52 介绍 .103.2.2 AT89C52 主要性能参数 .103.2.3 AT89C52 管脚说明 .113.2.4 单片机最小电路 .133.3 晶振电路 .143.5 信号产生模块： .163.5.1 信号发生器介绍： .163.6 四选一电路 .193.6.1 数据选择器的介绍； .193.6.2 数据选择器 74LS153.203.7 显示模块 .223.7.1 数码管介绍： .223.7.3 驱动方式 .233.7.4 七段四位数码管介绍 .243.7.5 显示电路 .24淮海工学院毕业论文学生用表53.8 电源电路 .264.系统软件设计： .274.1 系统结构设计： .274.2 系统初始化及工作过程 .294.2.1 系统初始化： .294.4 数码管显示模块： .314.5 测频软件实现原理 .325 系统仿真 .335.1 Keil 软件简介： .335.1.1 keil 运行步骤 .335.2 protues 介绍 .345.3 Protues 和 Keil 联合仿真 .345.4 误差分析 .38结 论 .38致 谢 .39参考文献 .39淮海工学院毕业论文学生用表61.绪论1.1 引言：频率测量在我们的生活中尤为的不可或缺。测量频率的方法有很多种, 其中具有使用方便、测量迅速, 以及便于实现测量过程自动化等优点的电子计数器测量方法 可以作为频率测量的重要手段 2。电子计数器测量频率的方法有直接测量频率的方法和间接测量频率的方法 （周期测频法）两种。直接测频法一般适应来测量频率高的信号频率, 间接测频法相反适应于测量频率低的信号频率。本次的频率测量设计系统采用了以单片机AT89C52为核心的数字频率计进行, 使用C语言进行编译，直接测量频率的测量方法进行测量,完美的实现数字频率计的测量和仿真。因为测量的设备和测量的方法决定了频率测量所能达到的精度，所以对于我们的需要，不断提高信息的传输和处理是当务之急，并且使用更精密的测量技术来提高所测量频率的精密度。直接测量频率的方法较简单，缺点是精密度不够高。周期法是指将频率差值倍增法和差拍法相结合的一种办法，这个方法将参考信号和被测的信号经过频率差成倍的增加来扩大被测信号的相位起伏，通过获得信号并在低频率的条件下用电子计数器多次进行测量，可以在同样的时间内以较很少的成倍增加次数来到所测量值更高的精密度。不过这个方法虽然简单，但是仍然有误差出现。在需要使用电子的地方下，数字技术的使用仍然到处都是。供我们使用的大型家用电器、航船的卫星通讯系统、航空的雷达控制系统、医院的紧急抢救系统等在使用的过程中都有数字技术的出现。 作为现在生活中通信设备测量系统中不可缺少的一种测量仪器，数字频率计不但要求电路所得的频率信号的精确程度，稳定的程度都高，更需要可以更容易的实现频率的改变。 1.2 实际可行性分析：设计中所需的每一部分都可以找到相关的器件和技术来实现，而且对单片机系统的实验板技术在许多方面都有应用。随着现代社会电子产业高速发展，各种信号频率的度量在研究方面和社会应用中的用处日渐突出。对于频率的测量，以硬件电路为主体的模拟频率计存在许多的限制，如量程切换、测量范围、测量精度和功能的扩展等方面 3。以前的模拟频率计对于现在社会的发展已经不可能能满足它的需求了，所以现阶段随着微型控制芯片在数字仪器中的大量使用，使得频率计成了数字仪器发展的主要方向之一。淮海工学院毕业论文学生用表72 系统设计的总体方案和硬件设计步骤2.1 系统设计要求：电子计数器测频的测量方法有两种：1.直接测量频率的方法（指在一定时间内对需要测量信号的脉冲的个数进行测量） ；2.间接测量频率的方法。本课题应用 Proteus 软件进行原理图的电路设计，运用 Keil 软件进行程序的编辑、编译工作，最后联合仿真。通过本课题的设计研究，可扩充学生在等精度频率计技术领域的知识，综合训练学生进行综合电子系统设计的技能本课题应用Proteus 软件进行原理图的电路设计，运用 Keil 软件进行程序的编辑、编译工作，最后联合仿真。通过本课题的设计研究，可扩充学生在数字频率计技术领域的知识，从而训练学生进行测频系统设计的能力。设计内容：（1） 研究数字频率计的工作原因和工作方法；（2） 对基于单片机的数字频率计的电路系统进行设计；（3） 应用 proteus 软件对论文课题的原理图进行设计；（4） 使用 Keil 软件进行软件编程；（5） 用 proteus 设计的硬件设计电路图与 keil 软件编写的程序进行联合仿真调试；设计技术要求：（1） 熟练使用 proteus 软件、keil 软件；（2） 选用适合的单片机和外围的电路使仿真能够实现；工作要求:检索 10 篇以上基于单片机的数字频率计系统设计和 proteus 软件方面的技术资料, 并按要求进行设计所需要的工作。1.课题调研实习报告1份。2.与设计内容有关文献检束报告1套。3.外文翻译（包括原文和译文）1套。4.开题报告1份。5.设计报告即说明书 1份。6.系统电路图1份。7.电路仿真运行数据1份。淮海工学院毕业论文学生用表82.2 总体设计方案频率计是采用数字电路制做而成并且还能够实现由信号的周期变化所产生的频率进行测量的一种仪器 ，也是我们常用的科研仪器，一般用于测量单位时间内周期信号的频率值。本课题设计以 AT89C52 单片机为控制中心来设计一种数字频率计，用 C 语言进行编译，采用单片机的控制系统，结合数据选择器，数码管显示器，寄存器等外围元器件形成主要的的外围电子电路，来实现对高频率和低频率进行等精度的频率测量。根据上述分析，系统有 1.单片机控制模块。2 显示模块 3.电源模块。数据产生模块四个模块构成。由激励源产生的待测信号经过数据选择器的选择进入单片机并且开始计数，然后利用它的内部定时器 T2 进行定时，通过显示模块