基于AT89S52LCD160等精度2显示频率计的设计.doc

15湖南铁道职业技术学院单片机设计开发板说明书单片机技术课程设计说明书 设计课题： 频率计 专业（系） 电气工程系 班 级 车辆电子111班 学生姓名 Scott Tyy 指导老师 粟慧龙 完成日期 2013.04.24 目 录一 摘要1二 关键词1三 设计原理与总体方案1四 硬件设计24.1 分频电路24.2 数据选择电路24.3 单片机系统3 4.4 显示电路4 五 软件设计8 主程序12 程序清单12 六 安装与调试12 七 心得体会14 参考文献15 附录16 总原理图16 PCB图17 元件清单181602显示频率计的设计一 摘要：本设计是基于MCS-51单片机的等精度频率计。输入信号为峰峰值5v的正弦信号，频率测量范围10HZ100MHZ ，频率测量精度为0.1%。采用1602液晶显示器显示测量结果。信号源由信号发生器产生。二 关键词： 频率计 等精度 单片机 分频三 设计原理与总体方案：测量一个信号的频率有两种方法：第一种是计数法，用基准信号去测量被测信号的高电平持续的时间，然后转换成被测信号的频率。第二种是计时法，计算在基准信号高电平期间通过的被测信号个数。根据设计要求测量10HZ100MHZ的正弦信号，首先要将正弦信号通过过零比较转换成方波信号，然后变成测量方波信号。如果用第一种方法，当信号频率超过1KHZ的时候测量精度将超出测量极度要求，所以当被测信号的频率高于1KHZ的时候需要将被测信号进行分频处理。如果被测信号频率很高需要将被测信号进行多次分频直到达到设计的精度要求。根据设计要求用单片机的内部T0产生基准信号，由INTO输入被测信号，通过定时方式计算被测信号的高电平持续时间。通过单片机计算得出结果，最后有1062液晶显示器显示测量结果。等精度频率计的系统设计框架如下图1所示。AT89C51液晶显示被测信号待测分频处理数据选择器图1 等精度频率计系统设计框图四 硬件设计：硬件电路主要分为信号转换电路、分频电路、数据选择电路、单片机系统和显示电路五部分。其总体电路图如图2所示。图2 总体电路图4.2 分频电路：分频电路采用十进制的计数器74LS161来分频，当被测信号脉冲个数达到10个时74LS161产生溢出，C0端输出频率为输入频率的1/10，达到十分频的作用。如果当频率很高是需要多次分频只需将多片74LS161级联就可以了。74LS161时序图如图4所示，系统分频电路如图5所示。图474LS161时序图图5分频电路4.3数据选择电路：根据设计要求要根据计数脉冲个数来选择分频次数，可以用CD4051来选择分频次数，CD4051的选择控制信号有单片机的I/O口来控制。数据选择电路如图6所示。图6数据选择电路4.4单片机系统：单片机采用AT89S52，采用12MHZ的晶振频率。单片机的P3.5口接被处理后的被测信号，P0口接液晶显示器的数据输入端，ALE，RD，WR，P0.0，P0.1通过外接控制电路接液晶显示器的控制端。单片机系统的电路如图7所示。图7单片机系统4.5显示电路：显示电路由1602组成，其电路如图8所示。图8显示电路PCB图如下：五 软件设计：等精度频率计的软件设计主要由主程序、分频选择程序、液晶显示程序组成。5.1 等精度频率计的算法设计：根据设计要求频率范围是10HZ100MHZ，当频率为10HZ时，T=100000us，高电平为50000us，0.1%的误差为100us，由单片机产生的基准频率为1MHZ，T0=1us，最大误差为1us，计数个数为50000（方式1）,满足设计要求。当频率增加到1KHZ时，产生的误差刚刚能达到设计要求，这时计数个数为500。当频率大于1KHZ时（即计数个数小于500）就需要将被测频率分频后再测量，如当频率为10KHZ时，先计算计得的脉冲数等于50，小于了500，所以将10KHZ的信号10分频得到1KHZ，这时就满足要求了。最后得到的频率 f=其中n为计得的脉冲个数，i为分频的次数。5.2 主程序：主程序首先对系统环境初始化，设置分频选通信号P2=0x00，选通0通道。设置T0工作方式，采用硬件启动方式，GATE=1，当INT0和TR0同时为1时启动计时，计数方式为方式1（16位），TH0和TL0都置零。当外部中断INT0=1时等待，当外部中断为0时启动T0即TR0=1，当INT0一直为0时就等待，一旦INT0=1就启动计数同时等待，当INT0为0时跳出并关闭T0即TR0=0。这样就计得高电平期间基准脉冲个数，当脉冲个数小于500时就选择10分频信号，即P2自加1，同时记录分频一次；如果分频后脉冲个数还小于500则再次分频，知道计数个数大于500。其示意图如图9所示，主程序流程图如图10所示。被测脉冲INT0基准脉冲T0等待启动T0，TR0=1启动计数停止计数，读出计数个数N个脉冲图9 计数工作示意图开始初始化数据选择信号系统初始化读出计数个数nn=500变换数据选择通道，计算分频次数iY显示结果N图10 主程序流程图5.3 程序清单：#include #includesbit en=P11;#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*lcd1602端口，数据口为P0口*/sbit RW=P26;sbit RS=P27;sbit LCDE=P25;uchar q,n;char buffer17;double num;uchar flag;/LCD忙标志判断uchar flag2=0;uchar flag3=0; /*延时程序*/void delay(uint i)uint j;while(i-)for(j=120;j0;j-);/*LCD忙标志判断*/void busy(void)flag=0x80;while(flag&0x80)P0=0xff;RS=0;RW=1;LCDE=1;flag=P0;LCDE=0;/*LCD写指令*/void write_com(uchar com) LCDE=0;busy();P0=com;RS=0;RW=0;LCDE=1;delay(1);LCDE=0;/*LCD写数据*/void write_data(uchar dat) busy();LCDE=0;RS=1;RW=0;P0=dat;LCDE=1;delay(1);LCDE=0;/*LCD初始化*/void lcd1602_init(void) write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);void dis_LCD(uchar x,uchar y,uchar dat) /LCD字符输出/*设置显示坐标（x_第几行，y_第几个）显示字符*/uchar aa; if (x=1) aa=0x80; if (x=2) aa=0x80+0x40; write_com(aa+y-1);write_data(dat);/*1602显示字符串*/void lcd_printf(uchar x,uchar y,uchar *str) /LCD字符串输出 /*设置显示坐标（x_第几行，y_第几个）显示字符串*/ uchar aa; if (x=1) aa=0x80; if (x=2) aa=0x80+0x40; write_com(aa+y-1);while(*str!=0) write_data(*str);/写入数据 str+;delay(1); /*按键控制选择通道函数*/void main()lcd1602_init(); /lcd1602初始化lcd_printf(1,1,Frequency is);TMOD=0x51; /设置T1为16位计数计，T0为16位定时器 TH0=0x3c;/定时为50ms中断一次TL0=0xB0;/TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256;TH1=0x00;TL1=0x00;EA=1; /允许所有中断ET0=1; /打开定时器0 ET1=1; /打开计数器1 TR0=1; /启动定时器 0 TR1=1; /启动计数器1en=1;while(1) if(flag2=0) if(num=20) /定时1S 到达 if(en=1) num=128*(TL1+TH1*256+q*65536)/1000; if(num450) en=0; flag2=1; else flag2=0; flag3=0;else if(en=0)num=TL1+TH1*256+q*65536; flag2=0;en=1;flag3=1;n=0; q=0;TH1=0x00;TL1=0x00;TH0=0x3c;TL0=0xB0;/*T1、计数器中断服务*/void Timer1() interrupt 3 q+;/计数器计数计满(65536)溢出进位 六 调试与安装正确的调试系统才能使各模块正常工作，实现高精度，高稳定性的温度测量。使用的设备：直流稳压电源 一台数字万用表 一台电烙铁及焊接工具 一套示波器 一台连接线 若干1. 用直观法检查电路焊接是否正确，元器件极性是否正确。插上芯片，接上电源，用电压法检查各芯片、各引脚电压是否正常。2. 接上示波器，观察输出波形是否正确。3. 按动调频按钮，看频率是否改变；4. 观察显示部分是否和调试部分对应。七 心得体会本设计所设计的频率计有有较高的精度，频率范围较高，有较强的实用价值。当然本设计只是基于各种理想的实验条件下得出的结论，设计当中不可避免的存在一些问题。例如在信号转换的电路中只是粗略的将正弦信号转换成方波信号，而没有对输出信号进行进一步的处理；在信号经过分频后也没有对信号进行处理，这将降低测量的精度。如果在以上两个地方加入相关的处理电路，系统的精度将得到进一步的提高。通过这次的课程制作，我深刻的体会到理论与实践的区别，完全不是一个概念的，理论上可行的你要做成实物是很有难度的，画PCB图只要半天左右，制作板子和焊板子半天。但是调试却整整花了我三天的时间，之前的一点点的错误，给我后面的调试带来了巨大的影响，加上学校制版的技术有待提高，中间有些线路断路，需要万用表逐个的测试。思路上设计的正确，但是程序写的有问题。写的有难度，还是请教了大神的解决。以后的好好多学点。理论就是理论，实践才是真才学。作为一名应用电子专业的学生，单片机的课程设计是很有意义的，更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对这门课程懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个礼拜的学习，在小组同学的帮助和讲解下，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收反映的是获是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。小组人员的配合相处，以及自身的动脑和努力，都是以后工作中需要的。九 参考文献：【1】康华光主编. 电子技术基础-模拟部分（第五版）.北京. 高等教育出版社. 2006原理图PCB图元件清单名称规格大小数目电阻101电阻2001电阻10K1晶振12MHz1电容1041陶瓷电容33pF22极性电容22uF1排阻10K1开关274LS1612CD40511RP110K1AT89S521袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈