频率计实训报告.doc

江西科技师范大学通信与电子学院单片机应用技术实训报告 实训题目： 基于单片机的数字显示频率计设计 小组成员： 戴 莹 宋晓蓉 丁美琴 曾素萍 班 级： 12电子信息工程职本 指导老师： 占华林 一、设计要求（1）测量范围信号：方波、正弦波；幅度：100mV-5V；频率：1Hz-1MHz；（2）对于较小信号，一定先要放大，再测量（3）测量误差1%；（4）LCD显示结果二、实训计划和人员安排实训计划安排：11月12号11月14号小组进行方案讨论，制定系统框图；11月15号11月18号进行仿真电路设计，并分析电路优缺点；11月19号11月22号结合仿真电路进行程序的讨论及设计方案；11月23号11月26号将我们的讨论结果与老师分析并指导和修改；11月27号11月30号回去结合老师的讲解而修改方案设计;12月2号12月06号采购元器件和打印电路图；12月08号12月09号电路焊接及电路调试，实现各个模块；12月10号录视频和制作PPT演讲稿，等待指导老师验收答辩。 小组人员安排：前期：小组进行各自对专题的方案讨论，设计思路，选出最佳设计 方案，然后进行以下任务安排:戴莹：主要负责程序和电路的设计，并对每个成员讲解设计思路 安排成员主要完成任务；宋晓蓉：主要将设计的电路进行实际焊接过程，并调试出结果实现 各个模块；丁美琴：负责关于本专题的搜索资料，并制作PPT演讲稿；曾素萍：整理出有利的资料，以及撰写实训报告三、实训选题分析（主要完成对选题的功能分析，注重原理阐述；如何细化功能模块，软、硬件电路设计的设计思路）频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。测量频率的方法有很多，按照其工作原理分为无源测频法、比较法、示波器法和计数法等，直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。由于数字电路的飞速发展和集成电路的普及，计数器的应用十分广泛。利用电子技术器测量频率具有精度高，显示醒目直观，测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等一系列突出优点，所以该方法是目前最好的。总体模块： 利用信号源输入、前级饱和放大电路、整形电路、分频（量程切换）电路、及1602液晶显示电路等模块，设计一个简单的频率计能够精确地测量出被测信号的频率输入级模块：信号输入设计，前级饱和放大电路设计和晶振复位电路设计。输出级模块：1602液晶显示电路设计。设计安排：（1）输入信号峰峰值可在100V5V范围变化。（2）实现了方波和正弦波的频率检测，通过按键进行方波或正弦波检测模式的改变，在数码管或LCD进行检测模式的显示。（3）正弦波测量范围达到1Hz900kHz，方波测量范围达到1Hz877kHz，测量精度达到1Hz单位，基本满足于实验要求。四、方案设计（最少要提出两种不同的方案，并比较两种方案在设计、实现细节方面的差异和优劣，确定实训最终选定方案）（1）、总体设计系统总体设计方案与实现框图：显示电路整形电路放大电路被测信号 分频电路 1.1频率计测频原理概论：简而言之就是：“通过测量单位时间内出现的方波个数，进行频率计算”。将输入的正弦波信号经波形转换模块转换为方波，高频信号再经过分频模块进行分频。由晶体振荡器产生的基频，按十六进制分频得出的分频脉冲，经过驱动电路增加带载能力。在时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N，则频率的表达式为式： 数字频率计的原理框图如下:ITIIIIIN锁存信号IVV清零信号 电路总设计图题目要求为11MHz，考虑到饱和放大倍数较大，需要很大的转换速率。故选用AD811。AD811是一款宽带电流反馈型运算放大器，其带宽可达到120M，（G=+2）。转换速率SR=2500V/us。足以完成由于输入频率大于500Khz时，单片机检测不出来，所以经分频后送入单片机中，实现自动切换的功能。另外用特别注意，驱动继电器时，应使用三极管，因为单片机的口输出的电流很小很小，使用可能无法驱动。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。控制简单，成本较低。系统总体设计方案与实现框图：显示电路整形电路放大电路被测信号 分频电路 设计分析： 数字频率计系统设计共包括四大模块：前级饱和放大电路、整形电路、分频（量程切换）电路、及1602液晶显示电路模块。输入级模块： 脉冲信息输入，注意参数 过零比较电路模块： 七、程序设计; #include reg51.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcdrs=P25;sbit lcdws=P26;sbit lcden=P27;sbit jdq=P14;/#definefs 100000;/uchar code num10=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39;/uchar code table10=frequency: ;uchar xi10=0;uint g=0,n=0,flag=0;long int count=0;/延时函数void delay(uint x)uint i,j;for(i=x;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void busy_wait() /判断是否忙碌 uchar lcd_status; do P0=0xff; lcden=0; lcdrs=0; lcdws=1; delay(5); lcden=1; lcd_status=P0; lcden=0; while(lcd_status & 0x80); /液晶写入状态字操作void write(uchar com)busy_wait(); lcdrs=0; lcdws=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;/液晶数据写入操作void write_date(uchar date)busy_wait();lcdrs=1;lcdws=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; void write_string(uchar x,uchar y,uchar *s) /写字符串 if(y=0) write(0x80+x);if(y=1) write(0xc0+x); while(*s) write_date(*s);s+;delay(5); /液晶初始化void init() delay(10); lcden=0; delay(5); write(0x38); delay(5); write(0x0E); delay(5); write(0x06); delay(5); write(0x01);/显示子函数void display(uchar *a )uint i,j;init();/*write(0x80);for(i=0;i10;i+)write_date(tablei);delay(5); */write_string(0,0,frequency:);write(0x80+0x45);/write(0x04); for(i=0;i8;i+)if(ai!=0)break;for(j=i;j100000&flag=0) flag=1; count=0;n=0;g=0;TH1=0;TL1=0; jdq=0; delay(10); TR0=1;TR1=1; else /if(count=100000) TR0=0;TR1=0; if(flag=0) /flag=0;g=0;TH1=0;TL1=0; xi0=count/10000000%10 +0; xi1=count/1000000%10+0; xi2=count/100000%10+0; xi3=count/10000%10+0; xi4=count/1000%10+0; xi5=count/100%10+0; xi6=count/10%10+0; xi7=count%10+0; display(xi); flag=0; /count=0; if(flag=1) /flag=0;g=0;TH1=0;TL1=0; count=10*(n*65535+TH1*256+TL1); xi0=count/10000000%10 +0; xi1=count/1000000%10+0; xi2=count/100000%10+0; xi3=count/10000%10+0; xi4=count/1000%10+0; xi5=count/100%10+0; xi6=count/10%10+0; xi7=count%10+0; display(xi); flag=0; /count=0; 8、 焊接、调试过程（说明焊接过程中的故障情况及调试处理的方法）在焊接电路过程中，按照仿真电路的设计去焊接，出现了好多问题。首先就是错把AT89C51的P0当作P1，P2、P3口的接法一样去接,液晶1602，结果焊接完后电路完全不显示，通过用万用表仔细的检查，接上拉电阻，最终解决了这个问题。其次，因为在焊接中用脱焊的形式而进行的，难免会出现一线虚焊的现象，一开始以为是那里的电路出了问题，通过对每个模块的检查和各个线路的排查，结果发现是虚焊的原因，因此我们在焊接中一定要做到焊接无误，这样可以避免那些不必要发生的错误。然后就是当焊接完后，液晶就显示格子，其他的什么也没有，我们反复的查看程序，以为是程序错误，如此改了几次程序，并无什么起色。于是我们又最后静下心来检查电路的焊接，才发现，原来在接89T52的P0端口与液晶的P7P13的接口接反了。而且，在程序调试中也出现一些误区，之前在仿真软件所实现的效果和实际焊接中出现的效果不一样，当时我们就在纳闷为什么在仿真电路中，电器有用，而在焊接中却出现了原因，最后我们通过查询资料，才发现在程序中对继电器的语句设计不够完善，随之，我们对此进行改正。还有，液晶显示不是很清楚，于是在接液晶时3管脚接一个10k的电阻进行亮度调节。9、 焊接板正面图（板子上必须能清晰看见姓名和学号）10、 焊接板背面图十一、实训元件清单元件电阻电容按键液晶1602AD811个数2个1041个1032个1k10个10k2个22pF3个10uF2个103pF2个104pF2个1个1个元件排阻12MHz晶振89C52芯片继电器MAX91274LS160个数1个1个1个1个1个1个12、 调试结果展示（用图片展示调试正常的结果） 十三、实训心得本次设计我收获比较大。我们是电子专业的学生，设计是必需的技能，这次设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从上网查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次实习有苦也有甜。设计思路是最重要的，设计思路是成