基于AT89C51单片机频率计设计方法研究.docxVIP

基于AT89C51单片机的频率计设计方法的研究任小青,王晓娟(青海大学机械系,青海西宁810016)摘要:采用单片机AT89C 51作为系统控制单元,辅以适当的软、硬件资源完成以单片机为核心的频率计设计。介绍了内部计数器计数法、外部计数器计数法、测周期法3种测量频率的方法,并对每种设计方法进行了优缺点比较。关键词:频率计;频率测量;单片机中图分类号:TP368.1文献标识码:B文章编号:1006- 8996(2009)02- 0010- 03Researchonacymometerdesign methodbasedonasinglechip AT89C51REN Xiao-qing,WANG Xiao-juan(MechanicalEngineeringDepartmentofQinghaiUniversity,Xining 810016,China)Abstract:AcymometeruseasinglechipAT89C51asthesystemcontrolunitwithappropriatesoftwareandhardwareresourcesisdesignedinthispaperandthreekindsoffreguencymeasuringmethods,internalcountercountiongmethod,externalcountercountingmethodandmeasuringcyclemethod,areintroducedtoo.Theadvantagesanddisadvantagesonthethreemethodsarecomparedatlast.Keywords:cymometer;frequencymeasurement;singlechip频率计是一种测量信号频率的仪器,在教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域都有较广泛的应用。频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数,计数值就是信号的频率。随着单片机技术的不断发展,单片机能实现更加灵活的逻辑控制功能,具有很强的数据处理能力,可以用单片机通过软件设计直接用十进制数字显示被测信号频率,能克服传统频率计结构复杂、稳定性差、精度不高的弊端,而且频率计性能也将大幅提高[1]。本文介绍了基于AT89C 51单片机设计频率计通常采用的3种方法,并对每种设计方法存在的优缺点及其适应性进行了阐述。1 AT89C51功能简介AT89C 2051是ATMEL公司生产的一种低电压、高性能CMOS 8位单片机,管脚少,体积小,且功能强。片内含4KB的可反复擦写的只读FLASH程序存储器和128B的随机存取数据存储器。AT89C系列与MCS - 51系列单片机相比有两大优势:第一,片内程序存储器采用闪速存储器,使程序的写入更加方便;第二,提供了更小尺寸的芯片,使整个硬件电路的体积更小[2]。本频率计的设计以AT89C 51单片机为核心,利用它内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。单片机AT89C 51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中断要求的功能。在构成为定时器时,每个机器周期加1(使用12MHz时钟时,每1μs加1),这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从1到0的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。外部输入每个机器周期被采样一次,这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期(24个振荡周期),所以最大计数速率为时钟频率的1/ 24(使用12MHz时钟时,最大计数速率为500KHz)。定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR控制,当TR置1,定时/计数器开始计数;当TR清0,停止计数。2频率测量的实现方法2.1内部计数器计数法其工作原理如图1所示。该方法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数,其好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单,成本低廉,不需要外部计数器,直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。这种方法的缺陷是受限于单片机计数的晶振频率[3],输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一。本次设计使用的AT89C 51单片机,将其内部计数/定时器T1的功能设为计数,T0设为定时。频率信号由T1端引入。由于检测一个由“ 1”到“ 0”的跳变需要两个机器图2外部计数器计数法工作原理周期,前一个机器周期测出“ 1”,后一个周期测出“ 0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。而且由于定时不能达到1s,所以要多次引起片内定时器的溢出中断,而由此会引起测频的误差,所以要进行修正。程序设计也比较简单,只用到了修正,BCD码的转换和显示,而修正主