#基于51单片机的频率计设计报告(免费)

1、频率计实验报告班级：电子 094姓名：刘洋学号： 0910910408班级：电子 094姓名：王铁柱学号： 0910910414实验日期： 2011-11-14 至 2011-12-14一设计要求实验目的及原理（1）利用单片机计数器功能实现正弦波频率的检测。（2），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。实验要求（ 1）输入信号为峰峰值为 5V 的正弦信号，信号频率为 160KHz ，设计整形电 路将正弦信号整形为方波。（ 2）利用单片机定时 /计数器的计数功能对整形后方波进行计数从而实现频率的 测量。（ 2）在数码管或 LCD 实时显示输入信号的频率。实现部分

2、（1）输入信号峰峰值可在 1V10V 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 1Hz3.8MHz ，正弦波测量范围达到 1Hz4.7MHz ， 测量精度达到 10Hz 单位，高于实验要求。二总体设计2.1 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

3、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 :I清零信号V电路总设计图2.2 系统组成及工作原理 数字频率计由以下模块组成：单片机控制模块、驱动模块、施密特电路波形 转换模块、按键模块、分频模块和显示模块。（ 1） STC89C52单片机简介STC89C52是一种低功耗、 高性能 CMOS8位微控制器， 具有 8K 在系统可 编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash ，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制使用系统提供高灵活、超有效的 解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash ，512 字节 RAM

4、， 32 位 I/O口线， 看门狗定时器 ，内置 4KB EEPRO，M MAX810复位电路，三个 16 位 定 时器/计数器，一个 6 向量 2级中断结构， 全双工串行口。 另外 STC89X52 可 降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件 可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方 式下， RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个 中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz， 6T/12T 可选。单片机控制模块：以 STC89C52单片机为核心，进行待测信号的计数、译码、 结果显示以及对分频

5、和信号种类的控制。STC89C52 单片机 :8K 字节程序存储空间；512 字节数据存储空间；内带 4K 字节 EEPROM 存储空间 ;可直接使用串口下载；（2）驱动模块：18,19 引脚提供原始时钟振荡（ 12M）；晶振振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字 钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器 的作用是产生时间标准信号。（3）波形转换模块： 通过施密特电路，将输入信号转换为正弦波，用于测量。74LS14 是一个 6 反向器， 引脚定义如下图：6 非门芯片 74LS14 引脚图A 端为输入端， Y 端为输出端，一片芯片一共 6 路，即 1

6、，3，5， 9， 11，13 为输入端， 2， 4，6， 8， 10，12 为输出端，输出结果和输入结果反向。即如果输入端为高电平， 那么输出为低电平。 如果输入低电平，输出为高电平。施密特触 发电路是一种比较器， 从输出向输入进行正反馈， 把正弦波整形成为脉冲波。 它具有滞后电 压，可用作抗噪声能力强的波形处理。本电路进行零交比较， 把正弦波等转换成方波。 电路 工作原理本电路起到零交比较器的作用， 若把信号从反相输入端输入进行零交比较， 输入信 号中的噪声有时会引起振荡。施密特触发电路是一种比较器， 从输出向输入进行正反馈， 把正弦波或三角波整形成为脉冲 波。它具有滞后电压，可用作抗噪声能

7、力强的波形处理。 本电路进行零交比较，把正弦波等 转换成方波。（4）按键模块：按键1 -波形选择，选择是否允许让输入信号经过波形转换模块，如果输 入波形是正弦或三角信号则通过整形模块， 如果是方波则绕过整形模块进入 下一模块；按键2 -分频按键，是否允许信号经过分频模块，如果信号频率很高则通过整形模块，如果频率较低则绕过整形模块进入单片机控制模块按键3 -复位按键，使CPU及其他功能部件处于一个确定的初始状态， 并从 这个状态开始工作， 单片机使用程序必须以此为设计前提。 另外，单片机工 作工程中，如果出现死机，也必须对单片机进行复位，使其重新开始工作。分频模块：以 74LS161 单片机为基

8、础，当频率 =400KHz,选择分频按键，进行分频， 将频率减小以达到单片机工作频率范围。74ls161 引脚图和管脚功能表资料74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用 在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，：管脚图介绍：时钟 CP和四个数据输入端 P0P3清零/MR使能 CEP，CET置数 PE数据输出端 Q0Q3以及进位输出 TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET)输入输出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00000010dcbadcba110Q3Q2Q1Q0110Q3Q2Q1Q01111状态码加 1从 74LS161功

9、能表功能表中可以知道，当清零端 CR=“0”，计数器输出 Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“ 0”，这个时候为异步复位功能。当 CR=“1” 且 LD=“0”时，在 CP信号上升沿作用后， 74LS161输出端 Q3、Q2、Q1、Q 0 的状态分别和并行数据输入端 D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数 功能。而只有当 CR=LD=EP=E“T=1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加 1。74LS161还有一个进位输出端 CO，其逻辑关系是 CO= Q0Q1Q2Q3CE T。合理使用计数器的清零功能和置数功能，一片 74LS161可以组成 16进 制以下的任意进制分频器。（6）显示电路160

10、2 液晶显示模块和单片机 AT89C51 直接接口，电路如下。P0口接 LCD， P0口本身无上拉电阻，所以选择焊接排阻以提高驱动能力模块引脚功能表1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD主要技术参数：显示容量 :16 2 个字符 芯片工作电压 :4.5 5.5V 工作电流 :2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压 :5.0V字符尺寸 :2.95 4.35（W H）mm引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 10-13 所示 :编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液

11、晶显示偏压11D4数据4RS数据/ 命令选择12D5数据5R/W读/ 写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表 10-13 ：引脚接口说明表第 1 脚： VSS 为地电源。第 2 脚： VDD 接 5V 正电源。第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对 比度过高时会产生 “鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

12、当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信 号，当 RS为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 714 脚： D0 D7 为 8 位双向数据线。第 15 脚：背光源正极。第 16 脚：背光源负极。三电路实物及调试过程主要进行电路图调 protus 软件调试，仿真调试和实验室调试。3.1 对于波形转化模块的调试 之前波形转换模块运用的是运放电路，性能较差，导致实验结果误差较大。后经查资料发现，施密特电路，性能较好，就换用施密特电路，实验精度得

13、以提 升。而且，在试验中发现，不同的芯片，组成的施密特电路精度也有所不同。3.2 调试过程图调试前用的运放电路作为波形准换模块F乍平翅鬼凰v Upp= 4.80UL 厂亠亠.-Time 50.00US【弗81.00UFreA=3.732kH2测星时间1帀=【蜀 M3 1.00JTime 50.QQus_J OCHlf电路实物图四 心得体会 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使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，设计思路是成功的，责已经成功了一半。因此我们在 设计前做好充分的准备， 像查找详细的资料，为我们设计的