单片机课程设计(数字频率计).docVIP

单片机原理与应用课程设计报告 一、任务技术指标 根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计一个数字频率计，以加深对单片机知识的理解，本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计。利用单片机的定时器和计数器实现对方波信号的频率测量，闸门时间可选0.1秒、1秒、10秒，采用六位LED显示测量的频率。AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C11S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1： 图1测量时序图 由于T0并不与T1同步，并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。 2、系统框图 本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51，由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下几个模块：放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模块、单片机系统、LCD显示模块。 图2系统框图 三、具体设计 1.总体设计电路AT89C51，由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下几个模块：放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模块、单片机系统、LCD显示模块。系统框图如下图2： 图2系统框图 (2)、AT89C51单片机及其引脚说明： 89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/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。 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，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。 当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。 在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。 ·P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。 ·P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。 P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠ DPTRMOVX ＠R1 (外部中断0) P3.3 （外部中断1） P3.4 T0（定时器0） P3.5 T1（定时器1） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器都选通） 表1 P3口的第二功能 ·RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ·ALE/:当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在Flash编程时还可以作为编程脉冲输出（）。 一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 ·：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期两次有效，除了当访问外部数据存储器时，将跳过两个信号。 ·/VPP:外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令，必须同GND相连接。需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动内部锁存。 当执行内部编程指令时，应该接到VCC端。 ·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。 在本次设计中，采用89C51作为CPU处理器，充分利用其硬件资源，结合D触发器CD4013，分频器CD4060，模拟转换开关CD4051，计数器74LS90等数字处理芯片，主要控制两大硬件模块，量程切换以及显示模块。下面还将详细说明。 (3)、信号调理及放大整形模块： 放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。它将正弦输入信号Vx整形成同频率方波Vo,幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器，以避免波形失真。由运算放大器构成的射