基于单片机的LCD频率计设计课程设计

1、单片机应用技术课程设计报告题 目： lcd频率计 系 别： 电子电气工程系 专 业： 电子信息工程系 班 级： 08电信一班  四川职业技术学院课程设计任务书  电子电气工程 系 电子信息工程技术 专业 8 年级 电信1 班学生日期 2010.6.25 课程设计题目 lcd频率计 课程设计内容与要求：一、设计任务 用单片机的定时器/计数器测量外边眼脉冲的频率,并使用lcd1602显示结果。 二、设计要求1给定条件(1) lcd1602(2) at89s52单片机2技术指标(1) 单片机控制lcd实现频率显示(2) 频率范围为1hz-500khz,精度为±1hz。

2、课 程 设 计 成 绩 评 定 表本课程设计评语： 指导教师（签名）： 年 月 日本课程设计成绩：指导教师（签名）： 年 月 日 目 录1方案设计1.1 系统分析1.2 系统方案2 硬件设计2.1 系统控制芯片2.4 元件清单3 软件设计3.1 软件功能3.2 lcd驱动程序3.3 主程序4 课程设计体会5 参考文献lcd频率计摘 要：本设计的成品是一个利用单片机产生脉冲,利用lcd1602显示出频率.频率计主要由at89s52单片机最小系统电路、lcd1602电路构成，它能实现1hz500khz任意频率的显示。关键字：单片机 lcd1602 1方案设计1.1 系统分析选择at89s52单片机

3、中的t2定时器/计数器产生1000hz的脉冲,从p1.0输出,p3.4输入.再通过单片机传送给lcd1602,并显示频率.液晶显示器具有体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机系统中得到了广泛的应用。单片机具有体积小、功能强、成本低、功耗小等优点，所以在工业控制、智能仪表、通信技术、信号处理及家用电器产品中广泛应用。现在的单片机从功能上突破微型计算机的传统功能，向着以单元片机为核心、外接各种控制单元的专用单片机方向阳发展。1.2 系统方案我们采用at89s52单片机中的t2定时器/计数器实现脉冲的产生，用lcd1602来实现频率的显示。 2 硬件设计2.1 系统控制芯片 选用的是

4、单片机，如下图。其引脚如下图示。单片机就是在一块硅片上集民了中央处理器（）、存储器（、lash emory）和输入、输出接口（并行、串行通信口）、振荡电路、计数器等到电路的一块集成电路，这样的一块集成电路具有一台计算机的基本功能，因而被称为单片微型计算机，简称单片机（）。图1 单片机at89s52图2 at89s52引脚图p0 口：p0口是一个8位漏极开路的双向i/o口。作为输出口，每位能驱动8个ttl逻辑电平。对p0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，p0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，p0具有内部上拉电阻。 在flash编程时，p0口也用来接收

5、指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 p1 口：p1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个ttl 逻辑电平。对p1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）。 此外，p1.0和p1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（p1.0/t2）和时器/计数器2的触发输入（p1.1/t2ex），具体如下表所示。在flash编程和校验时，p1口接收低8位地址字节。 引脚号第二功能：p1.0 t2（定时器/计数器t2的外部计数输入），时钟输

6、出 p1.1 t2ex（定时器/计数器t2的捕捉/重载触发信号和方向控制） p1.5 mosi（在系统编程用） p1.6 miso（在系统编程用） p1.7 sck（在系统编程用） p2 口：p2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个ttl 逻辑电平。对p2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（执行movxdptr） 时，p2 口送出高八位地址。在这种应用中，p2 口使用很强的内部上拉发送1。在使

7、用8位地址（如movx ri）访问外部数据存储器时，p2口输出p2锁存器的内容。在flash编程和校验时，p2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 p3 口：p3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个ttl 逻辑电平。对p3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）。 p3口亦作为at89s52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，p3口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能：p3.0 rxd(串行输入口)p3.1 txd(串行输

8、出口)p3.2 into(外中断0)p3.3 int1(外中断1)p3.4 to(定时/计数器0)p3.5 t1(定时/计数器1)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)此外，p3口还接收一些用于flash闪存编程和程序校验的控制信号。rst复位输入。当振荡器工作时，rst引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ale/prog当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ale仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将

9、跳过一个ale脉冲。对flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的8eh单元的d0位置位，可禁止ale操作。该位置位后，只有一条movx和movc指令才能将ale激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ale禁止位无效。psen程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信号，当at89c52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次psen有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次psen信号。ea/vpp外部访问允许，欲使cpu仅访问外部程序存储器（地址为0000

10、h-ffffh），ea端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被编程，复位时内部会锁存ea端状态。如ea端为高电平（接vcc端），cpu则执行内部程序存储器的指令。flash存储器编程时，该引脚加上+12v的编程允许电源vpp，当然这必须是该器件是使用12v编程电压vpp。 通过任务分析，要求单片机要完成三个实时任务，分别是：对输入信号周期进行计数、定时1s、动态显示以及频率计算频率转换为显示数据。要同时完成三个实时任务，只有使用中断的方式进行任务分割，可以用定时器t0、t1及其中断服务程序和主程序来分别完成每一个任务。1.定时1st1工作在定时状态下，最大定时实践约为65ms，

11、达不到1s的定时，所以采用时50ms，共定时20次，即可完成1s的定时功能。th1=(65536-50000)/256; /高8位的初始值 tl1=(65536-50000)%256; /低8位的初始值每定时1s时间到，就停下t0的计数，而从t0的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理，送到数码管显示出来。2.输入的脉冲计数在本任务中，由于单片机的工作频率为12mhz，工作在计数状态下的t0，最大计数值为12mhz/24，因此t0能计数的脉冲最大计数频率为12mhz/24=500khz。作为定时器t0，若1s内有a次溢出，最后t0的计数值为b，则输出信号的频率为： f = a ×

12、 65536 + b 3.定时器/计数器的工作方式模式1在模式1中，有thx的高8位和tlx的低8位构成全16位定时/计数器，其最大计数值为：m=65536。其初始值设置命令为 thx=(65536-t*f/12)/256; tlx=(65536-t*f/12)%256; 4.定时/计数器的中断设置定时/计数器的初始化编程格式如下所示：tmod=方式字； /选择定时器的工作方式thx=高8为初始值； /装入tx时间常数tlx=低8位初始值；etx=1； /开tx中断ea=1； /总中断允许，如果有其他中断，可共用本条指令trx=1； /启动tx定时器 5.lcd1602引脚功能介绍字符型液晶是

13、一种液晶显示器lcd（liquid crystal diodes）模块，简称lcm.。模块内部含有控制和驱动电路等部件的液晶模块组件，使用中将其作为一个独立的器件使用。在使用时，将字符和命令通过其接口送到模块内部，模块内的电路控制液晶逐一显示从端口输入的各个字符。在lcd的段电极与背电极间施加电压（通常为4v或5v），可使该段呈黑色，这样可以实现显示。由于液晶的驱动电路较为复杂，因此在市场上出现了一种称为液晶显示模块的器件。液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、pcb线路板、背光源、结构件装配在一起的组件，实际上，它是一种商品化的部件。在任务中采用常用的字符型液晶显示模块lcd1

14、602作为显示器件，其引脚功能见表1。编号符号引脚说明编号符号引脚说明1vss电源地9d2data i/o2vdd电源正极10d3data i/o3vl液晶显示偏压信号11d4data i/o4rs数据/命令选择端（h/l）12d5data i/o5r/w读/写选择端（h/l）13d6data i/o6en使能信号14d7data i/o7d0data i/o15bla背光源正极8d1data i/o16blk背光源负极 表14.lcd1602操作说明（1）lcd1602的基本操作时序 读状态：输入rs=l,rw=h,en=h; 写指令：输入rs=l,rw=h,d0d7=指令码，en=高脉冲；

15、 读数据：输入rs=h,rw=h,en=h; 写指令：输入rs=l,rw=h,d0d7=数据，en=高脉冲；（2）lcd1602的指令说明 1）0011 1000：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口。 2）0000 0001：显示清屏，数据指针清0，所有显示清0。 3）0000 0010：显示回车，数据指针清0。 4）00001dcb： d=1 开显示； d=0 关显示。 c=1 显示光标； c=0 不显示光标。 b=1 光标闪烁； b=0 光标不显示。 5）000001ns： n=1 当读或定一个字符后地址指针加1，且光标加1。 n=0 当读或定一个字符后地址指针减1

16、，且光标减1。 s=1 当写一个字符，整屏显示左移（n=1）或右移(n=0)。实现光标不移动而屏幕移动的效果。 6）80ha7h： 设置数据地址指针（第一行）。 7）c0he7h： 设置数据地址指针（第二行）。 2.4 元件清单 （1） lcd1602 一个（2） at89s52单片机 一个（3） 电阻10k 1k 各一个（4） 电容 20f 两个（5） 12mhz晶振一个（6） 复位按键一个（7） 下载线一根（8） 导线若干3 软件设计软件设计部分主要是说明程序设计的思路和实现方法、程序。包含了整体的设计思路，和每个程序的作用和实现的方法。整个程序实际上包含三个部分：频率产生、函数中断和lc

17、d显示部分。而其中的每一个部分都有一段程序去实现，在这部分我们将对每个程序进行详细说明其作用和实现方法。3.1 软件功能（1） at89s52单片机 利用c语言程序来实现定时/计数器功能，用程序来选择定时/计数器的工作方式，确定工作的模式，实现全16位的定时/计数器。再通过定时/计数器来设置中断程序，完成随意中断。（2） lcd1602液晶显示 通过3.2 lcd驱动程序#include <at89x52.h> /包含头文件#define uchar unsigned char#define dbport p0 /定义端口sbit lcdrs= p11;sbit lcdrw= p1

18、2;sbit lcden = p13;#ifndef lcd_char_1602_2005_4_9#define lcd_char_1602_2005_4_9#include <intrins.h>unsigned char lcd_wait(void)lcdrs=0;lcdrw=1;_nop_();lcden=1;_nop_();lcden=0;return dbport;#define lcd_command0 / command#define lcd_data1 / data#define lcd_clear_screen0x01 / 清屏#define lcd_homing

19、 0x02 / 光标返回原点void lcd_write(bit style, unsigned char input)lcden=0;lcdrs=style;lcdrw=0;_nop_();dbport=input;_nop_();/注意顺序lcden=1;_nop_();/注意顺序lcden=0;_nop_();lcd_wait();#define lcd_show0x04 /显示开#define lcd_hide0x00 /显示关 #define lcd_cursor0x02 /显示光标#define lcd_no_cursor0x00 /无光标 #define lcd_flash0x0

20、1 /光标闪动#define lcd_no_flash0x00 /光标不闪动void lcd_setdisplay(unsigned char displaymode)lcd_write(lcd_command, 0x08|displaymode);#define lcd_ac_up0x02#define lcd_ac_down0x00 / default#define lcd_move0x01 / 画面可平移#define lcd_no_move0x00 /defaultvoid lcd_setinput(unsigned char inputmode)lcd_write(lcd_comma

21、nd, 0x04|inputmode);void lcd_initial() /lcd初始化lcden=0;lcd_write(lcd_command,0x38); /8位数据端口,2行显示,5*7点阵lcd_write(lcd_command,0x38);lcd_setdisplay(lcd_show|lcd_no_cursor); /开启显示, 无光标lcd_write(lcd_command,lcd_clear_screen); /清屏lcd_setinput(lcd_ac_up|lcd_no_move); /ac递增, 画面不动void gotoxy(unsigned char x,

22、unsigned char y)if(y=0)lcd_write(lcd_command,0x80|x);if(y=1)lcd_write(lcd_command,0x80|(x-0x40);void print(unsigned char *str)while(*str!='0')lcd_write(lcd_data,*str);str+;#endifbit time;uchar disp8=0,0,0,0,0,0,0,0;uchar t0count,t1count;void delay_nms(unsigned int n) /延迟一段时间 unsigned int i;

23、unsigned char j; for(i=n;i>0;i-) for(j=250;j>0;j-); for(j=250;j>0;j-); /*将频率转换为显示数据*/void calc () uchar i; long frequency; frequency=t0count*65536+th0*256+tl0;/*实现将频率转换为显示数组*/ for(i=7;i>0;i-) dispi=(frequency%10)+0x30; frequency=frequency/10; disp0=frequency+0x30; void init() /对变量初始化 t0c

24、ount=0; t1count=0; th0=0; tl0=0;3.3 主程序main() init();lcd_initial(); /以上两条调用初始化函数 tmod=0x15; /将t1设置为模式1、定时方式，t0为模式1、计数方式 th1=(65536-50000+36)/256; tl1=(65536-50000+36)%256; et1=1; et0=1; ea=1; /*将其中的高8位和低8位的初始值更改后可输出不同频率的脉冲*/ t2mod=0x2; rcap2h=245; /设置高8位初始值 rcap2l=74; /设置低8位初始值 tr2=1; /开始输出 tr1=1; tr0=1;gotoxy(0,0);print("frequency: hz");while(1)gotoxy(0,1);print(disp);delay_nms(1000);void time0() interrupt 1 /定时器0的服务中断程序 t0count+; /计算t0在1秒内中断几次void time1() interrupt 3 th1=(65536-50000+36)/256; tl1=(65536-50000+36)%256; if(t1