单片机数频率计设计.docVIP

武汉理工大学 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 电子测量技术基础 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 课程设计基本要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力报告报告报告报告报告报告报告 初始条件： 可利用单片机实验开发板进行设计，也可用通用数字逻辑芯片完成设计。 要求完成的主要任务： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、频率测量　 a．测量信号：方波、正弦波；幅度：V～5V；频率：1Hz～ 1MHz　b．测量误差≤0.1%周期测量　 a．测量信号：方波、正弦波；幅度：V～5V；频率：1Hz～1MHz　 b．测量误差≤0.1% 6月25日：下达课程设计任务书； 6月26日：查阅资料； 6月27日-6月29日：硬件电路设计； 7月2日-7月3日：软件设计，总体调试； 7月4日-7月5日：撰写课程设计报告书； 7月6日：答辩。 指导老师签字： 2012年6 月 23 日 系主任签字： 一、课程设计项目名称 简易数字频率计设计 二、项目设计目的及技术要求 要求完成的主要任务： 1、频率测量　a．测量信号：方波、正弦波；幅度：V～5V；频率：1Hz～ 1MHz　b．测量误差≤0.1%周期测量　 a．测量信号：方波、正弦波；幅度：V～5V；频率：1Hz～1MHz　b．测量误差≤0.1% 三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图 ) 一．可行性方案： 方案1：基于VHDL语言频率计的系统原理框图如下图 (1) 标准信号发生器, 开关控制电路。标准信号发生器产生1kHz 基准信号。开关控制 电路对键盘输入的启停信号进行处理 （2）分频器 当收到使能信号, 分频器启动, 将标准1kHz 信号经3次10分频, 得到100Hz, 10Hz, 1Hz 信号。1kHz, 100Hz, 10Hz 信号作为计数器闸门信号来控制计数, 以实现不同量程。 （3） 计数控制器 计数控制模块将输入的分频信号处理, 产生计数闸门信号、计数清零信号和锁存信号。 （4） 计数器 采用3个十进制计数器级联作为计数模块。闸门信号与待测信号相与作为计数输入，计数结果直接输出给锁存器。 （5）锁存器 每当锁存使能信号来临, 锁存器便将锁存结果读入、锁存。锁存器还完成量程选择功能。锁存器还根据当前量程, 选择合适的小数点位置输出。 （6）译码显示电路 由于小数点由锁存器输出, 故在此仅考虑数码管的7段驱动，7段译码器将计数值译成相应的7 段数码驱动值。 图1 基于VHDL语言频率计的原理框图 方案2： 基于单片机的频率计设计的原理框图下图所示。 图2 基于单片机频率计的原理框图 最佳是方案2： 基于单片机的频率计的设计的优点：单片机在控制领域中有很多优点，如体积小、成本低、运用灵活、抗干扰能力强，可以方便地实现多机和分布式控制。并且利用单片机设计的频率计原理框图简单，所用元器件少，电路不易出错，其程序存放在内部存储器上，不需要外部存储器芯片，使用方法简单。且单片机便宜、稳定、开发简单、通用性好。 基于单片机的频率计的设计的缺点：所测信号的频率范围窄，若要扩大频率范围需外加分频器。 综合比较上述两种方案，选择用单片机来设计频率计，显示部分用液晶显示模块，以使测量结果更加直接、明确。 二．硬件设计 图3 硬件电路原理框图 AT89C51：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效