湖南工学院毕设数字电子钟我很大方的

1、2013届毕业设计说明书基于单片机的数字频率计的设计院、部：电气和信息工程学院学生姓名：王杨指导教师：刘海波职称授课老师专业：电子信息工程班级：电子0903达成时间：2013年5月大纲跟着单片机技术的发展，单片机用来作为电路系统的控制核心，其优胜性逐渐显示出来。数字频率计是一个将被测频率显示出来的装置，它是数字丈量技术中的一个典型使用，好多设计复杂、功能多样的电子设备中都使用了数字频率计。所以本文采纳单片机作为电路的控制系统，设计一个数字频率计。本文提出的数字频率计的设计方案，采纳单片机AT89C52作为控制核心，实现信号频率的丈量。电路硬件部分由单片机最小系统、放大电路、整形电路和显示电路等

2、构成，被测信号经过放大电路放大以后送入波形整形电路进行整形，输出方波信号，利用单片机的计数器和准时器实现计数。软件部分由信号频率丈量模块、数据显示模块等构成，使用单片机的控制功能和数学运算能力，实现计数功能和频率的换算，并把测出的频率数据送到显示电路进行显示。系统设计的频率计可以达到1HZ1MHZ范围,满足设计要求，且丈量精度较高。该系统简单靠谱、操作简单，既能保证系统的测频精度，又拥有较好的及时性，能基本满足一般情况下的需要。本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。要点词：数字频率计；单片机；放大整形；测频ABSTRACTWiththedevelopmentofcomputert

3、echnology,computerusedasthecontrolcorecircuitsystem,itssuperioritygraduallyshow.Thedigitalfrequencymeterisameasuredfrequencydisplaydevice,itisatypicalapplicationofdigitalmeasurementtechnologyinthedesignofcomplexelectronicequipment,many,variousfunctionsareusedinthedigitalfrequencymeter.Thispaperusess

4、ingle-chipmicrocomputerasacontrolsystemcircuit,thedesignofadigitalfrequencymeter.Thedesignschemeofdigitalfrequencymeterisproposedinthispaper,usingtheMCUAT89C52asthecontrolcore,andthemeasurementofthesignalfrequency.Thehardwarepartconsistsoftheminimumsystemoftheone-chipcomputer,amplifyingcircuit,ashap

5、ingcircuitanddisplaycircuit,themeasuredsignalisamplifiedbytheamplifyingcircuitaftershapingintoawaveformshapingcircuit,outputofthesquarewavesignal,realizethecountingtheuseofsingle-chiptimerandcounter.Thesoftwarepartiscomposedofasignalfrequencymeasurementmodule,datadisplaymodule,controlfunctionandmath

6、ematicalabilityapplicationofSCM,realizetheconversioncountingfunctionandfrequency,andthefrequencyofthemeasureddataissenttothedisplaycircuit.Thesystemdesignofthefrequencymeterto1HZ1MHZrange,meetthedesignrequirements,andhashighermeasurementprecision.Thesystemissimpleandreliable,easytooperate,whichcangu

7、aranteetheaccuracyoffrequencymeasurementsystem,andhasgoodreal-timeperformance,canbasicallymeettheneedsofthegeneralsituation.Thefrequencymeterdesignissimple,easytocarry,strongexpansioncapability,widerangeofapplication.Keywordsdigitalfrequencymeter;singlechipmicrocomputer;amplifyingandshaping;frequenc

8、ymeasurement目录1绪论.31.1研究背景及意义.31.2国内外研究现状.21.3研究内容及章节安排.32系统设计方案.32.1设计选择.3设计方案.3方案论证.4方案选择.42.2相应算法思路设计.4频率的计算设计.4周期的计算设计.5脉宽的计算设计.52.3设计工作原理.63系统硬件电路设计.63.1单片机最小系统.6单片机引脚.6电源电路设计.7复位电路设计.7时钟电路设计.83.2显示模块设计.83.3放大整形模块设计.114系统软件设计.114.1软件设计规划.11信号办理.11中断控制.12准时器/计数器.134.2相应模块软件设计.14主程序模块设计.14频率丈量程序模

9、块设计.14周期丈量程序模块设计.16脉宽丈量程序模块设计.18显示程序模块设计.19键盘扫描程序模块设计.19中断程序模块设计.204.3数据办理程序模块设计.215系统仿真分析.215.1仿真软件介绍.215.2系统仿真及偏差分析.22结束语.26参照文件.27致谢.28附录A程序定义.29附录B硬件电路原理图.301绪论1.1研究背景及意义因为数字频率计是计算机、通信设备、音频视频等科研生产领域不行缺乏的丈量仪器，其频率的丈量就显得很重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由拥有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都获取了广泛的使用。本课题采纳的是直接测频式的频率计，设

10、计原理简单、电路稳固、测量精度高，大大的缩短了生产周期，频率是电子技术领域的一个基本参数，同时也是一个特别重要的参数，所以，频率丈量已成为电子丈量领域最基本最重要的丈量之一。陪伴科学技术的发展及影响，人们对科技产品的需求上也相应的有所提高，他们需要更多更好的选择，特别是数字化的电子产品向来遇到欢迎。频率计作为比较常用和适用的电子丈量仪器，广泛使用于各个场合，所以它是很重要，也很广泛的，在未来的丈量技术中，利用单片机丈量频率将会广泛的使用到各种丈量领域中。1.2国内外研究现状在电子系统广泛的使用领域中，随处都可以看见办理失散信息的数字电路。比方说供花花费的冰箱和电视、航空通信系统、交通控制雷达系

11、统、医院急救系统等等在设计过程中都是用到了数字技术。数字频率计是现代通信丈量设备系统中必不行少的丈量仪器，不仅要求电路产生频率的正确度和稳固度都高的信号，也要能方便的改变频率。在现代化的工业生产、科学研究等领域中，频率的丈量其实是很广泛的。数字频率信号便于远距离传输，后续电路灵巧，接口简单，占用系统资源少等长处。因为单片机内部含有稳固度较高的标准频率源、准时/计数器等硬件，且能很方便地对外面信号或标准频率信号进行计数。系统可以拥有更小的体积、更适用的功能及更廉价的价格。因为现代社会的需求，对信息传输和办理的要求不停提高，对频率的丈量的精度也需要更高改正确的时频基准和更精良的丈量技术。而频率丈量

12、所能达的精度，主要取决于作为标准频率源的精度以及所使用的丈量设备和丈量方法。当前，丈量频频的方法有直接测频法、内插法、游标法、频差倍增法等等。直接测频的方法较简单，但精度不高。频差倍增加法和周期法是一种频差倍增法和差拍法相结合的丈量方法，这类方法是将被测信号和参照信号经频差倍增使被测信号的相位起伏扩大，再经过混频器获取差拍信号，用电子计数器在低频下进行多周期丈量，能在较少的倍增次数和相同的取样时间状况下，获取比测频法更高的系统分辨率和丈量精度，但是依旧存在着时标不稳而引入的偏差和必定的触发偏差。数字频率计拥有体积小、携带方便；功能完美、丈量精度高等长处，所以在未来的时间中，必定有着更广阔的发展

13、空间及使用价值。将数字频率计稍作改进，即可制成既可测频率，又能测周期、脉宽等功能的多用途数字丈量仪器。将数字频率计和其余电子丈量仪器结合起来，可以制成各种智能仪器，使用于航空航天等科研等场所，对各种频率参数进行计量；也可以使用在高端电子产品上，对里面的频率参数进行丈量；使用在机械器件上，对机器振动产生的噪声频率进行监控等等。数字频率计的设计和开发，也有助于频率计的千锤百炼，也能将其性价比提高并且增强其适用性。以前的频率计大多采纳TTL数字电路设计而成，其电路复杂、耗电多、体积大、成本高。随后大规模专用IC（集成电路）出现，如ICM7216，ICM7226频率计专用IC，使得频率计开发设计变得简

14、单，但因为价格较高，所以利用IC设计数字频率计的较少。此刻，单片机技术发展特别迅速，采纳单片机来实现数字频率计的开发设计，实现频率的丈量，不仅丈量正确，精度高，并且误差也很小。在这里我们会介绍一种简单、适用的基于单片机AT89C52的数字频率计的设计和制作。此中数字频率计的实现方法主要有：直接式、锁相式、直接数字式和混杂式。在电子丈量中，频率的丈量精确度是最高的。利用计数法丈量频率拥有精确度高、丈量迅速、使用方便、简单实现丈量过程自动化等一系列长处。频率信号抗搅乱性强，并且简单远距离传输，可以达到较高正确度的丈量，所以在测控系统中，测频方法的研究愈来愈遇到重视。生产过程中好多物理量，比方温度、

15、压力、流量、液位、PH值、速度等均用传感器变换成信号频率。单片机可以进行计数的逻辑控制以及数据储存运算等，而后再把频率变换成10进制数据在数码管上显示出来，从而达到更好的丈量成效。1.3研究内容及章节安排此设计是基于单片机的数字频率计的设计，认识及掌握单片机的各部分功能和部分使用，认识单片机及数电模电，熟习单片机接口部分，熟习连接硬件电路，掌握硬件部分之间的连接，熟习软件编程，熟习仿真，从而弄好设计。第一章表达基于单片机的数字频率计的相关介绍，现状，发展远景。第二章表达设计的整体的规划，选好设计方案，设计好基本的思路。第三章对各个硬件电路部分进行认识。第四章对涉及到的几个软件部分进行规划，从而

16、设计好软件流程图，并附带一些相应的程序定义。第五章是仿真软件上的仿真及相应的数据办理，偏差分析。后边是结束语，致谢，相应参照文件。系统设计方案2.1设计选择译码显示器信号信单片机数字设计方案逻锁存器放号显示AT89c51方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数准时功能来实现频大辑整电路电路率的计数并且利用单片机的动向扫描法把测出的数据送到数字显示电路显示。其电控形计数器路制原理框图如图1所示：电路闸门电路图1整体方案1方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分。其原时基电路放大整形电路理框图如图

17、2所示：图2整体方案2方案论证方案一：本方案主要以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波也许三角波整形为方波。利用单片机的计数器和准时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调理丈量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。方案二：本方案使用大批的数字器件，被测信号经放大整形电路变为计数器所要求的脉冲信号，其频率和被侧信号的频率相同。同不时基电路供应标准时间基准信号，其高电平连续时间1s，当1s信号抵达时，闸门开通，被测脉冲信号经过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲

18、个数为N，则被测信号频率Fx=NHz。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲，是显示器上的数字稳固；二是产生清零脉冲，使计数器每次丈量从零开始计数。方案选择比较以上两种方案可以知道，方案一的核心是单片机，使用的元器件少，原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不一样频率范围的测试能自动选择测试的量程。和方案一对比较方案二则使用了大批的数字元器件，原理电路复杂，硬件调试麻烦。如要丈量高频的信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。基于上述比较，所以选择了方案一。2.2相应算法思路设计频率的计算设计基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种丈量装置。它以丈量周期的方法对周期

19、性矩形波的频率进行自动的丈量。所谓“频率”就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。若在一准时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。当在单片机的用作计数的准时器口线上加上需要测的脉冲，再用其余一个准时器用作一秒的精确准时。当准时准时器打开，开始计不时，计数的准时器开始计数直到准时一秒结束。在计数过程中如有计数溢出则用一个内存单元（如Y）将它记下来1。若在单位时间1S内测得被丈量信号的个数为N，则所测信号的频率为f=N，则其频率最后计算公式为f=65536*Y+TH1*255+TL1。频率丈量原理图如图3所示：图3频率丈量原理图周期的计算设计周期丈量的设计

20、思路主假如：第一判断所测的波形能否为矩形波。当所测的波形为矩形波时，当高电平到来时打开准时计数器开始准时，高电平结束；对接下来的低电平进行判断并连续准时，当低电平结束时关掉准时器，并返回准时价。若在准时过程中有准时溢出则让溢出计数加一。最后计算周期的公式为T=溢出计数值*65535+TH0*255+TL0；获取的结果返回数据办理部分，经过办理最后进行正确的显示。周期丈量原理图如图4所示：图4周期丈量原理图脉宽的计算设计脉宽丈量的设计思路其实和周期丈量的是相同的，不一样之处不过周期测的是高低电平的时间，而脉宽丈量则不过丈量脉冲的高电平常间。所以其设计思路和计算都和周期丈量相同。2.3设计工作原理

21、被测信号为外面信号，送入丈量电路进行丈量、办理，按键选择用于选择测试和显示的项目-频率、周期、脉宽，显示电路则是用来以十进制数显示丈量结果。数字频率计的整体结构要求如图5所示：被测信号单片机最小系统显示电路图5数字频率计整体方案结构方框图按键此设计的所有硬件集中在单片机最小系统板上，还包含复位电路、晶振电路、LED数码管显示电路、独立式按键电路和外面接口电路。系统硬件电路设计3.1单片机最小系统单片机引脚本硬件设计中使用到单片机是一块广泛使用的基础型单片机，外面管脚分布如图6所示：6AT89C52外面管脚分布89C52是一种高性能低功耗的采纳CMOS工艺制造的8位微控制器，它供应以下标准特色：

22、4K字节的程序储存器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位准时器/计数器,一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口，片上震荡器和时钟电路。部分使用引脚说明：VCC：电源电压。GND：地。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，可作为一般数据总线和低位地位地址总线使用。P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。只作一般输入输出口使用。P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。可作为一般数据总线和高8位地位地址总线使用。P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口常常用于第二功能引脚使用。如P3.5口作为准时器1的计数脉冲输进

23、口使用。XTAL1：振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。RST:复位信号输入端。电源电路设计本课题硬件电路中的电源电路中的VCC使用+5V的直流电源对整个系统供电，发光二极管D9指示系统的供电状态。开关SS控制电路的通断。硬件电路中的电源电路如图7所示：图7系统电源原理图复位电路设计单片机的复位都是靠外面电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟震荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证使用系统靠谱地复位，在设计复位电路时，平常使RST引脚保持10ms以上的高电平。只要保持高电平，则单片机就

24、循环复位；当RST从高电平变为低电平今后，单片机从0000H地址开始执行程序。在复位有效时期，ALE引脚输出高电平2。本课题采纳的复位电路原理图如图8所示：图8复位电路原理图时钟电路设计12MHZ和2个无极电容构成，电容的大小范围为20pF40pF，本设计采纳30pF电容，而后从单片机的XTAL1和XTAL2管脚输入单片机。为单片机供应时钟信号。电路如图9所示：图9晶振电路原理图3.2显示模块设计在单片机系统中，常用的显示器有：发光二极管显示器，简称LED；液晶显示器，简称LCD；荧光管显示器。而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，其余还有共阳极和共阴极之分等。LED显示器

25、是由发光二极管显示字段构成的显示块，有7段和“米”字段之分。这类显示块有共阳极和共阴极两种。其余，显示块中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dP表示）用于显示小数点。经过发光二极管亮、暗的不一样组，可以显示多中数字、字母以及其余符号。LED显示块中的发光二极管共有两种连接方法:共阳极接法和共阴极接法。发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接5V，这样，阴极端输入低电平的段的发光二极管被点亮，相应的段被显示；而输入高电平的段则不点亮3。发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样，阳极端输入高电平的段的发光二极管被点亮，相应的段被显示；而输入低电平的段则不点亮。数

26、码管引脚如图10所示：图10数码管引脚共阴和共阳结构的LED显示器各笔画段名和安排地址是相同的。当二极管导通时，相应的笔画段发亮，由发亮的笔画段组合而显示的各种字符。8个笔画段dP、g、f、e、d、c、b、a对应于一个字节（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码4。比方，对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极dP、g、f、e、d、c、b、a各段为0111011时，显示器显示P字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。假如是共阳LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为1000

27、1100（8CH）。用LED显示器显示十进制变换成十六进制数的字形代码在表1中列出：表1LED十六进制的数字代码表字形共阳代码共阴码字形共阳代码共阴代码0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H灭FFH00H880H7FH电路采纳两个4位一体的共阳数码管显示，数码管数据显示有静态显示和动态显示两种，所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通和截止。它的长处是显示稳固，显示亮度大，弊端是使用的数码管数目

28、少。正是因为它的这个弊端和本设计的要求，数字频率计的显示电路选择了采纳动向扫描显示。所谓动向显示，就是LED显示器一位一位地轮流电亮（扫描）。对于每一位LED显示器来说，每隔一段时间点亮一次，LED显示器的亮度既和导通电流相关，也和LED显示器点亮时间和间隔时间的比率相关，经过调整LED5电路中数码管位控信号取自P2口并且还增添三极管的方式来提高单片机的驱动能力，以及让数码管更稳固和高亮度地清楚显示。段控信号从P0口经过电阻接到数码管的段控信号输进口。详细电路如图11所示：图11显示电路原理图3.3放大整形模块设计为了降低对待测信号特色的限制，在输入级特别设置了放大整形电路，以增强频率计的适用

29、范围。待测信号可以是正弦波、三角波、锯齿波等，在经过整形后待测信号被转变为矩形波。因为待测信号的强弱未知，所以，在整形以前经过放大衰减办理使得输入信号满足丈量的要求。在电路放大整形过程中，采纳晶体管2N1893来构成放大器，对输入的周期信号（可以是正弦波、三角涉及锯齿波）进行放大，输入的周期信号频率为fx。同时，使用74LS00和非门来构成施密特触发器，其作用是对经过放大输出后的信号整形，使它变换成矩形波。放大整形电路如图12所示：图12整形放大电路系统软件设计4.1软件设计规划信号办理在频率计开始工作，也许达成一次频率丈量，系统软件都进行丈量初始化。丈量初始化模块设置货仓指针（SP）、工作寄

30、存器、中断控制和准时/计数器的工作方式。准时/计数器的工作第一被设置为计数器的计数寄存器清0后，置运转控制位TR为1，启动对待测信号的计数。计数闸门由软件延时程序实现，从计数闸门的最小值开始，也就是从丈量频率的高量程开始。计数闸门结束时TR清0，停止计数。计数寄存器中的值经过16进制数道10进制数变换程序变换为10进制数。对10进制数的最高位进行鉴识，若该位不为0，满足丈量数占有效位数的要求，丈量值和量程信息一起送到显示模块；若该位为0，将计数闸门的宽6待测信号经预办理电路分频后变为较宽的方波信号，并加至单片机的P3.4引脚，为单片机测信号频率供应有效的输入信号。单片机经过检测P3.4引脚来判

31、断能否启动测周期程序。当该引脚为高电平常则等候，知道该引脚出现低电平常才开始测周期。第一将零赋给TH0、TL0两个寄存器，将准时器T0的运转控制TR0置位，同时也将ET0置位以同意准时器T0终端，而后再判断P3.4引脚能否还为低电平，当不是低电平常则等候。一旦出现低电平则使TR0复位以停止定时器，测周期程序结束。在测周期过程中，会发生准时器T0的中断，每发生一次中断则将R0寄存器加一，所以R0其实是周期值的高字节。测出的周期值储存在R0、TH0、TL0三个寄存器中，而后将其变换成频率。因为所测周期的单位是s，再相除变换时要将被除数扩大106倍，这样才能保证得出正确的频率。得出的频率放到R1、R

32、2、R3三个寄存器后调用变换BCD代码模块。调用显示消除剩余零和显示数据储存模块，将要显示的频率值经过查表变换成相应数据8段码放到现实缓冲区以备显示7。中断控制中断是工业过程控制及智能化仪器用微型机或单片机使用最多的一种数据传递方式。在平常状况下，单片机执行主程序，只有当正常状态出现故障，或发出中断央求时，单片机才暂停执行主程序，转去执行或办理中断服务程序，执行完中断服务程序后，再返回到主程序连续运转。单片机的这一种工作过程称为中断方式。基于资源共享原理上的中断技术，在计算机中获取了广泛的使用。中断技术能实现CPU和外面设备的并行工作，提高CPU的利用率以及数据的输入/输出效率；中断技术也能对

33、计算机运转过程中忽然发生的故障及时发现并进行自动办理如：硬件故障、运算错误及程序故障等；中断技术还可以使我们经过键盘发出央求，随时对运转中的计算机进行干预，而不用先停机办理，而后再重新开机等。在单片机中，中断技术主要用于及时控制。所谓及时控制，就是要求计算机能及时地响应被控对象提出的分析、计算和控制等央求，使被控对象保持在最正确工作状态，以达到预约的控制成效。因为这些控制参量的央求都是随机发出的，并且要求单片机一定做出迅速响应并及时办理，对此，只有靠中断技术才能实现。准时器/计数器准时器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既参和中断控制又参和准时控制，现对其准时功能加以介绍。8TF0和TF1是

34、计数溢出标记位，TR0和TR1准时器运转控制位。当计数器计数溢出（计满）时，该地址1使用盘问方式时，此位作状态位供盘问，但应注意盘问有效后应以软件方法及时将该位清0，使用中断方式时，此位作中断标记位，在转向中断服务程序时由硬件自动清0。工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器是一个专用寄存器，用于设定两个准时器/计数器的工作方式。TMOD寄存器不可以位寻址，只好用字节传递指令设置其内容。中断同意控制寄存器（IE）EA是中断同意总控制位，ET0和ET1是准时/计数中断。准时器/计数器供应给用户使用的有8位计数器TH和TL，以及相关的控制位。可以产生中断申请的部件被称为中断源。8051型单片机

35、供应了五此中断源：两个外面中断源和三个内部中断源。每一此中断源都有一此中断申请标记位，但是串行口占有两此中断标记位。一共有六此中断标记位。准时器/计数器对输入信号的要求准时器/计数器的两个作用是用来精正的确定某一段时间间隔（作准时器用）或累计外面输入的脉冲个数（作计数器用）。当用作准时器时，在其输入端输入周期固定的脉冲，依据准时器/计数器中累计（或早先设置）的脉冲个数，即可计算出所准时间的长度9。当89C51内部的准时器/计数器被选择为准时器工作方式时，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。所以，准时器/计数器的输入脉冲周期和机器周期相同，为振荡频率的1/12。当采

36、纳12MHz频率的晶体时，计数频率为1MHz，输入脉冲的周时期隔为1s。因为准时的精度决定于脉冲的周期，所以，当需要高精度的准时器时，应尽量选择频率较高的晶体。方式0是13位计数结构的工作方式，由TH0高8位和TL0的低五位构成。TL0的高3位弃之不用。当C/=0时，多中开关接通振荡脉冲的12分频输出，13位计数器以此进行计数，这是所谓准时器工作方式。当C/=1时，多路开关接通计数引脚（T0），外面计数脉冲由引脚T0输入。当计数脉冲发生负跳变时，这就是所谓计数工作方式。无论是哪一种工作方式，当TL0的低五位计数溢出时，向TH0进位，而所有13位计数溢出时，则向计数溢出标记位TF0进位10。软件

37、编程部分是设计的电路能否成功的要点。因为单片机拥有编程和自动运算的功能，所以产品中有好多的功能都是经过软件的形式实现的。数字频率计的系统软件设计采纳模块化设计方法。整个系统由主程序模块、信号频率丈量模块、信号周期丈量模块、信号占空比丈量模块、准时器中断服务模块、数据办理模块和丈量数据显示模块等各种功能模块构成。4.2相应模块软件设计主程序模块设计主程序模块是将各个子程序模块连接起来的程序的主体部分。它主要功能是将收集到的数据进行办理和和现实，实现设计的各种要求。第一挨次丈量频率、周期、脉宽，而后显示P.等候操作；在P1口P1.0P1.2三个键分别选择显示频率、周期、脉宽。主程序模块的流程图如图

38、13所示：开始系统初始化N有键按下有键按下Y取键值N显示进入子函数数据办理图13主程序流程图频率丈量程序模块设计本课题中频率丈量采纳的思想是：用采纳中断方式让T0准时50mS而后循环定20次即可获取一个1S的精确准时。T1采纳计数方式测信号的频率，所以所测信号从P3.5管脚输入，并打开T1的中断，当计数满了溢出后进入中断让溢出次数加一。让T0和T1同时开启分别准时和计数，当准时1S到后同时关闭，最后同时关闭T0和T1并返回计数值。则最后经过数据办理后返回的频率图如图14所示：开始中断初始化准时器初始化打开准时器0和1等候准时进入中断50mS满关闭准时器0和1数据办理返回频率值=溢出次数*655

39、35+TH1*255+TL1。程序流N重新载入计数初值计满20次Y图14频率丈量程序流程图编写以下部分程序：unsignedlongFrecount()case0 x01:Fre=Frecount();a=Fre%1000000/100000;b=Fre%100000/10000;c=Fre%10000/1000;d=Fre%1000/100;e=Fre%100/10;f=Fre%10;find_code7=11;find_code6=11;find_code5=a;find_code4=b;find_code3=c;find_code2=d;find_code1=e;find_code0=f

40、;while(1)if(P1!=0 xff)break;else;disp();break;周期丈量程序模块设计在设计中周期丈量的思路是：第一等候一上升沿while（P3-5）和一个降落沿while（！P3-5），在下一个上升沿来前打开准时器0开始计时。在上升沿while（P3-5）的过程中准时且当准时溢出时则让溢出计数加一，在上升沿过后且降落沿while（P3-5）过程中连续计时，直到降落沿结束再关闭准时器0，并返回定时的时间。则最后测的周期=溢出计数*65535+TH0*255+TL0。程序的详细程序流图如图15所示：开始初始化准时器0清零溢出计数标记N上升沿NY降落沿Y打开准时器0图15

41、周期丈量程序流图编写以下部分程序：case0 x02:T=zhouqi();a=T%1000000/100000;b=T%100000/10000;c=T%10000/1000;d=T%1000/100;e=T%100/10;f=T%10;find_code7=11;find_code6=11;find_code5=a;find_code4=b;find_code3=c;find_code2=d;find_code1=e;find_code0=f;while(1)if(P1!=0 xff)break;else上升沿结束N降落沿结束Y关闭准时器0数据办理返回disp();break;脉宽丈量程序

42、模块设计脉宽丈量的整体思路还是和周期丈量是差不多的，独一的差别就是脉宽丈量的只丈量了脉冲信号的高电平连续时间，没有丈量脉冲低电平的连续时间。最后程序数据办理后返回的脉宽为：脉宽=溢出次数*65535+TH0*255+TL0。详细的程序设计程序流图如图16所示：开始初始化准时打开准时器图16脉宽丈量程0开始计时器0序流图编写以下部分NNY程序：case0 x04:上升沿到来降落沿结束MK=MKC();NYY关闭准时器0降落沿到来a=MK%1000000/100000;数据办理返回脉宽值b=MK%100000/10000;c=MK%10000/1000;d=MK%1000/100;e=MK%100

43、/10;f=MK%10;find_code7=11;find_code6=11;find_code5=a;find_code4=b;find_code3=c;find_code2=d;find_code1=e;find_code0=f;while(1)if(P1!=0 xff)break;elsedisp();break;显示程序模块设计要显示的数据第一得变换成十进制数而后拿出每一位十进制数位再送到数码管显示。其显示过程是第一将位选码、段选码初始化赋值，分别送单片机端口，经过查表将储存单元的数据送LED显示；调延时程序，指向下一个显示单元，直到所有位显示完退出。显示程序模块的详细流程图如图17

44、所示：开始置段码、位选码初值位选码送P2口位选码左移1位N拿出段控码显示完Y送P2口指向下一个显返回示单元延时1mS图17显示程序流程图键盘扫描程序模块设计设计中总合有三个需要显示的内容，所以需要三个按键。在单片机最小系统板中按键接在P1口中，则这三个按键分别接在P1.0P1.2根口线上。按键办理第一得测P1口有没有键按下，假如有则连续读P1口的值保存在一个内存单元内，而后延时去抖，再判断能否有键按下，再读取键值保存。接着再延时去抖判断按键能否已经松开，最后将键值作为返回值返回。键扫程序的详细流程图如图18所示：开始读P1口的值为零YNN返回判断能否有键保存键值按下Y取反键值读取键值延时10m

45、SYN为零Y为零键已开释N延时10mS返回键值读取键值返回图18键盘扫描流程图定义以下部分：ucharkeychuli();函数原型：keychuli();功能:办理和键盘相连的P1口的内容，作为键值。函数原型：key();功能:键盘扫描函数，函数返回值即键值。中断程序模块设计本课题在频率丈量的过程顶用到了准时器0和准时器1的中断，准时器0的中断用来循环准时，准时器1的中断用来让计数溢出标记加一。准时器0的中断流程图如左图19所示，准时器1的中断流程图如右图20所示：开始重载准时初值A减1A为0开始YN将A重新置为计数溢出20标记加1标记位f返回返回置1图19准时器0中断函数流程图图20准时器

46、1中断函数流程图定义以下部分：voidtimer0()interrupt1using1;准时器0的准时100ms循环100次即位1s开启受外面脉冲的控制。T/C0准时T/C1计数。4.3数据办理程序模块设计数据办理模块的主要功能是将收集获取的二进制数转变为十进制数并拿出每一位十进制数送到数码管显示出来。频率、脉宽和周期部分的数据办理是相同，此刻以频率的数据办理为例。频率=TH1*255+TL1+num1*65535，假如返回数值为f。第一将f%100000/10000这样就可以获取第一位数字1，而后将f%100000/10000这样获取第二位数字2。这样类推就可以将六位数字逐一拿出来，在拿出的

47、同时分别赋给a到f6个变量。而后再将a到f分别赋给find_code这样就显示出来了。系统仿真分析5.1仿真软件介绍ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析和实物仿真软件。它运转于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特色是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿实情结合。拥有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外头电路构成的系统的仿真、RS232动向仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚假仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。当前支持的单片机种类有：68000系

48、列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外头芯片。供应软件调试功能。在硬件仿真系统中拥有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，所以在该软件仿真系统中，也一定拥有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。拥有强盛的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强盛。5.2系统仿真及偏差分析Proteus里面只用到单片机最小系统板的一部分硬件，所以在画仿真原理图的时候就只选择一部分需要用到的硬件部分。详细的仿真图

49、如图21所示：图21频率计仿真原理图由仿真图可以看到，对于正弦波等波形都可以经过整形电路整形获取相应的矩形波，而后能被单片机鉴识从而计数。锯齿波波形图如图22所示：图22锯齿波仿真图对于锯齿波，任意抽取必定频率，查察显示结果，需要丈量的信号从P3.5管脚输入，P1.0口到P1.2口按键的功能分别是频率、周期、脉宽。此刻输入测试信号频率为3kHz。开始运转电路，当数据收集达成后等候操作的显示图23所示，挨次选择按键的结果也挨次如图24、图25、图26所示：图23等候状态显示24频率显示图25周期图26脉宽显示如上多丈量几组数据，并计算相应频率偏差所得表2：2实质频率丈量频率偏差均匀偏差2k200

50、10.05%10k100020.02%20k200030.015%0.022%40k400060.015%60k600100.017%80k800120.015%三角波仿真波形图以以下图27所示：图27三角波仿真图对于三角波，任意抽取必定频率，查察显示结果，需要丈量的信号从P3.5管脚输入，P1.0口到P1.2口按键的功能分别是频率、周期、脉宽。此刻输入测试信号频率为5kHz。开始运转电路，当数据收集达成后等候操作的显示如图28所示，挨次选择按键的结果也挨次如图29、图30、图31所示：图28等候状态显示图29频率显示图30周期显示图31脉宽显示如上多丈量几组数据，并计算相应偏差所得表3：3实

51、质频率丈量频率偏差均匀偏差2k20010.05%10k100020.02%20k200030.015%0.0223%40k400060.015%60k600110.018%80k800130.016%正弦波的仿真波形以以下图32所示：图32正弦波仿真图对于正弦波，任意抽取必定频率，查察显示结果，需要丈量的信号从P3.5管脚输入，P1.0口到P1.2口按键的功能分别是频率、周期、脉宽。此刻输入测试信号频率为7kHz。开始运转电路，当数据收集达成后等候操作的显示以以下图33所示；挨次选择按键的结果也挨次如图34、图35、图36所示：图33等候操作时的显示图34频率显示图35周期显示图36脉宽显示如

52、上多丈量几组数据，并计算相应偏差所得表4：表4实质频率丈量频率偏差均匀偏差2k20010.05%10k100020.02%20k200030.015%0.0223%40k400060.015%60k600100.017%80k800130.016%从上边的多组偏差分析可以看出频率偏差很小，偏差也在同意的偏差范围内，此中的偏差主要来自两部分，第一是因为数据收集时存在频率抛弃造成偏差；第二是因为在数据办理的过程中存在的数据抛弃或省略，所以仿真存在偏差。总结这是用C语言结合硬件做一个完好的实物程序，达成了相应的功能。无论是在做实物还是在程序设计的过程中都遇到了好多的困难。比方在制作单片机最小系统板的

53、时候因为粗心大意将数码管的标号弄错了，最后以致做出来的第一块板子完好报废，所以也就只好重新做第二块。自然这个重新做的过程让我更加熟练的操作和制作电路板。其实真切难解决的还是程序设计部分，第一我参照单片机的C语言使用程序设计的设计思路，但是将程序所有写完以后不可以正常运转，改正以后并且偏差也比较大。今后经过和同学的谈论以及请教同学老师将测脉宽和周期的设计思路改变，用单个脉冲的丈量的方法才获取一个更加正确的结果。在平常的实验过程中极少遇到数据种类的问题，但是在本次的设计中就遇到了，特别是在数据办理的部分，为了是结果更精确在办理数据时就必定要注意数据种类，哪一种数据种类会使结果出现数据抛弃而产生偏差

54、甚至是错误的结果。经过此次课程设计我深刻的领悟到程序的思想其实比代码重要的多，一个好的程序不在于代码的多少，而在于程序设计思想的好坏。在设计结束后我发现自己平常写程序写的少，并且对于一个相对大一点的设计就吃不用。所以我建议在今后老师的教课中间多加入整个系统设计的培训。因为每一个系统都是由好多小模块构成的，而每一个用到的小模块却都是我们平常实验做过的；并且最主要的是培育我们对实物设计的思想，设计步骤和实现的能力的一种很有效的锻炼。设计中我还发现经过显示器显示出来的频率大小和所设计的频率对比较可以看出所编写的程序能否满足要求，能否符合设计所要求的精度。测出各频率范围的偏差，假如不符合设计所要求的精

55、度可以经过改变单片机准时器的初始值也许优化程序的结构来减小偏差增添精度！LED数码管采纳的是动向扫描的方法进行显示，要设计好相应的扫描时间，因为扫描时间很短则LED显示出来的数字便会向来在闪耀不稳固，扫描时间太长则LED显示便会出现短时间的熄灭。调试电路的时候发现因为P2口的驱动能力不够大所以要驱动LED数码管工作就应该加上反相器也许三极管作为驱动电路。最后结果，有所指标基本达到要求。参照文件1李朝青等单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学第一版社，1998.LiZhaoqing.microcomputerprincipleandinterfacetechnologyM.Beijing

56、:BeihangUniversitypress,1998.2马忠梅等单片机的C语言使用程序设计M.北京:北京航空航天大学第一版社，2006.MaZhongmei.DesignofM.languageCsingle-chipapplications.Beijing:BeihangUniversitypress,2006.3李华单片机适用接口技术M.北京：航空航天大学第一版社.2006.LiHua.SinglechipinterfacetechnologyM.Beijing:BeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsPress,2006.4张鹏王雪梅

57、.单片机原理和使用实例教程M.北京：海军第一版社.2007.ZhangPeng.WangXuemei.Single-chipmicrocomputerprincipleandapplicationexampletutorialM.Beijing:Navalpress.2007.5谢自美电子线路设计和实验M.湖北：华中科技大学第一版社.2006.XieZimei.ElectroniccircuitdesignandexperimentM.Hubei:HuazhongUniversityofScienceandTechnologypress,2006.6赖麒文.8051单片机C语言软件设计的艺术M

58、.北京：科学第一版社.2004.LaiQiwen.8051microcontrollerClanguagesoftwaredesignartM.Beijing:SciencePress.2004.7李光飞,单片机C程序设计指导M,北京:北京航空航天大学第一版社.2003.LiGuangfei,microcontrollerCprogrammingguideM,Beijing:BeihangUniversitypress,2003.01.8吴清平.单片机原理和使用实例教程M.北京：海军第一版社.2008.WuQingping.Single-chipmicrocomputerprinciplean

59、dapplicationexampletutorialM.Beijing:Navalpress.2008.9姜志海,黄玉清,刘连鑫.单片机原理及使用.电子工业第一版社2009.JiangZhihai,HuangYuqing,LiuLianxin.Principleandapplicationofsinglechipmicrocomputer.PublishingHouseofelectronicsindustryin2009.10杜刚,高军,童宁宁.基于AT89C51单片机的频率计设计J.微计算机使用,2004,25（4）:498-501.DuGang,GaoJun,TongNingning.

60、AT89C51frequencymeterbasedonsinglechipdesignofJ.microcomputerapplications,2004,25(4):498-501.致谢感谢学校和老师对我的培育，给我这个自己着手的机遇和空间。经过一段时间，终于在指导老师的帮助下达成了毕业设计，对自己的能力有了很大的提高。在此我要感谢每一个帮助过我的人。第一，我要感谢的是我的指导老师刘海波老师，在百忙之中抽出时间为我的设计指点，供应帮助，他的学习作风和优异的教学研究精神是我永久学习的模范。其次要感谢我的父亲母亲，在我最困难的日子里，他们给我精神上的支持。他们向来在鼓舞我，让我充满信心地迎接每