频率计-通信1班-唐健-20102553.doc

频率计实验报告一， 实验目的1. 学习AT89C51单片机，晶振及LED数码管显示的设计方法。 2. 设计任务及要求利用实验平台上的8位数码管， 设计符合要求的频率计。二，实验要求 要求：1:被测频率fx小于110Hz采用测周法，显示频率XXX。XXX；fx大于110Hz采用测频法，显示频率XXXXXX；2:可利用键盘分段测量和自动分段测量；3:可完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100微秒-0.1秒；4:自由发挥其他功能.5:要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。 三，实验基本原理频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。运用单片机TO,T1计数功能来完成对输入信号的计数。其T1为 计数器，T1为计时器。 为T1装入初值19466，定时50ms，重复50次即为1s，与此同时将同时计数的T0里的值取出，即为该频率信号1s的频率示数 四，实验设计分析 根据上述系统分析，频率计系统设计共包括五大模块：单片机控制模块、分频模块及显示模块。各模块作用如下：1、单片机控制模块：以AT89S52单片机为控制核心，来完成它待测信号的计数，译码，和显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时计数器完成待测信号周期频率的测量。单片机AT89S52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时中断要求的功能。(因为AT89C51所需外围元件少，扩展性强，测试准确度高。)2、电源模块：为整个系统提供合适又稳定的电源，主要为单片机、信号调理电路以及分频电路提供电源，电压要求稳定、噪声小及性价高的电源。3、显示模块：显示电路采用液晶LCD1602显示，以便于观测。综合以上频率计系统设计有单片机控制模块、电源模块、放大整形模块及显示模块等组成，频率计的总体设计框图如图2所示。图2 频率计总体设计框图三、硬件电路具体设计根据系统设计的要求，频率计实际需要设计的硬件系统主要包括以下几个部分：AT89S52单片机最小系统模块、电源模块、放大整形模块及显示模块，下面将分别给予介绍。3.1 AT89S52主控制器模块3.1.1 AT89S52的介绍8位单片机是MSC-51系列产品升级版5，有世界著名半导体公司ATMEL在购买MSC-51设计结构后，利用自身优势技术（掉电不丢数据）闪存生产技术对旧技术进行改进和扩展，同时使用新的半导体生产工艺，最终得到成型产品。与此同时，世界上其他的著名公司也通过基本的51内核，结合公司自身技术进行改进生产，推广一批如51F020等高性能单片机。AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。同时，该单片机支持计算机并口下载，简单的数字芯片就可以制成下载线，仅仅几块钱的价格让该型号单片机畅销10年不衰。根据不同场合的要求，这款单片机提供了多种封装，本次设计根据最小系统有时需要更换单片机的具体情况，使用双列直插DIP-40的封装。AT89S52引脚如下图3所示。图3 AT89S52引脚图3.1.2 复位电路及时钟电路复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。复位电路通常分为两种：上电复位（图4）和手动复位（图5）。 图4 上电复位 图5 手动复位有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位。所以本次设计选用手动复位。高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能6。但是告诉对系统要求较高，而且功耗大，运行环境苛刻。考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理，所以选取合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处，本次设计选取12.000M无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚。并联2个30pF陶瓷电容帮助起振。AT89S52单片机最小系统如图6所示。单片机最小系统原理图3.2放大整形模块由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，使被测信号得以放大。根据上述分析，放大电路放大整形电路采用74HC132施密特触发与非门，它对放大器的输出波形信号进行整形，使之成为矩形脉冲。74HC132引脚如图7所示。图7 74HC132引脚图3.3 显示模块具体代码如下：#include #defineuint unsigned int#defineuchar unsigned charuint t1,t2,t3,t4,i;sbit din =P07;sbit int0=P32;uchar pl1, pl2, pl3, pl4, pl5, pl6, flag, m, temp;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/-延时函数-/void delay(uint z) uint x , y ; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); /-初始函数-/void init() EA=1 ; EX0=1 ; IT0=1 ; TMOD=0x11; TH0=(65535-50000)/256 ; TL0=(65535-50000)%256 ; TH1=(65535-50000)/256 ; TL1=(65535-50000)%256 ; TR1=0 ; ET1=1 ; ET0=1 ; TR0=1 ; /-显示函数-/void display() pl1=t3%1000/100;pl2=t3%100/10 ; pl3=t3%10; pl4=t4/100; pl5=t4%100/10; pl6=t4%10; if(flag=1) temp=tablepl6|0x80; else temp=tablepl6; P2=0xfe; P0=tablepl4; delay(2) ; P2=0xfd; P0=tablepl5; delay(2) ; P2=0xfb; P0=temp ; delay(2) ; P2=0xf7; P0=tablepl1; delay(2) ; P2=0xef; P0=tablepl2; delay(2) ; P2=0xdf; P0=tablepl3; delay(2) ; /-主函数-/void main() init() ; while(1) if(flag=1) t4=(int)(1000000/(t1*50000+(TH1-60)*256+TL1-175)%1000+1; / t4=t1/1000; / t3=t1%1000; if(flag=2) display(); /-中断函数-/void into() interrupt 0 if(flag!=1) if(t2=999) if(t1=999) t1+ ; if(t1=1000) t1=0; t2+; if(t2=10000) t2=0 ;if(flag=1) i+; if(i=1) TR1=1;if(i=2) i=0; TR1=0; EX0=0; void timer0() interrupt 1 TH0=(65535-50000)/256 ; TL0=(65535-50000)%256 ; m+ ; if(m=20) m=0; t4=(t2*1000+t1)/1000; t3=(t2*1000+t1)%1000; t1=0; t2=0; if(t4=0)&(t3=110) t4=0;t3=0;flag=1;TR0=0;EX0=1;else flag=2; void timer1() interrupt 3 TH1=(65535-50000)/256 ; TL1=(65535-50000)%256 ; t1+; 五、心得体会通过这次的频率计设计，我们更深地认识到一个电子产品从设计到投入使用来之不易，也从这次的设计中学到了很多，让我们明白了理论与实际的差距。首先，了解了单片机的基本知识和在控制领域的作用和地位。其次掌握了C语言的编写程序，同时掌握了如何收集、查阅、应用文献资料，如何根据实际需要有选择的阅读书籍和正确确定系统所要使用的元器件的类型。再次，在精神方面锻炼了思想、磨练了意志。面对存在的困难首先分析问题根据目的要求确定可实现的部分，定出那不准的方面找同学和老师讨论研究，再完善、再修改、再发现问题、再解决培养了自己的耐心、恒心及遇事不乱的精神。总之，我明白了理论和