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单片机频率计设计单片机频率计设计.doc
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单片机频率计设计单片机频率计设计
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目录
第一章 摘要 ………………………………………………………………………..(2)
第二章 系统总体方案设计 ……………………………………………………..(2)
2.1 总体思路设计 ……………………………………………………………………(2)
2.2 测频原理 …………………………………………………………………………(3)
第三章 系统硬件设计 …………………………………………………………...(4)
3.1 AT89S51 单片机引脚的介绍 …………………………………………………….(4)
3.2 锁存器 74HC573 引脚的介绍 ……………………………………………………(6)
3.3 译码器 74HC138 引脚介绍 ………………………………………………………(7)
3.4 放大整形模块 ……………………………………………………………………(7)
3.5 显示模块设计 ……………………………………………………………………(8)
3.6 键盘电路设计 ……………………………………………………………………(9)
3.7 复位电路和时钟产生电路设计 ………………………………………………..(10)
3.8 +5V 电源设计 ……………………………………………………………………(11)
3.9 系统整体原理图 ………………………………………………………………..(13)
第四章 系统软件设计 ………………………………………………………….(13)
4.1 主程序流程图 …………………………………………………………………..(13)
4.2 子程序流程图 …………………………………………………………………...(14)
4.2.1 中断服务子程序 ……………………………………………………………...(14)
4.2.2 显示子程序设计 ……………………………………………………………..(15)
4.2.3 量程转换程序 ………………………………………………………………...(16)
第五章 设计总结与心得体会 ………………………………………………...(17)
参考文献 …………………………………………………………………………..(19)
附录 …………………………………………………………………………………(20)
1、源程序 ……………………………………………………………………………(20)
2、硬件电器总原理图 ………………………………………………………………(25)

2
第一章 摘要
在单片机技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测
量结果都有十分密切的关系,因此,频率计的测量就显得更为重要,测量频率的方法
有多种,其中基于单片机的数字频率计时器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅
速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。本次课程设
计以 AT89S51 单片机为控制核心,应用 AT89S51 单片机、单片机的 I/O 端口外扩驱动
器 74HC573 和 74HC138、LED 动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。
电路图设计使用 protel 绘图软件完成,软件设计方面使用单片机汇编或 C 语言对各
个模块进行编程,最后通过综合测试,实现满足要求的设计方案。频率测量有两种方
法:一是直接测频法,即在一定时间内测量被测信号的个数;而是测周法。直接测频
法适用于高频信号的频率测量,测周法适用于低频信号的频率测量。
关键词:单片机;频率计;测量
第二章 系统总体方案设计
设计要求:
使用单片机的定时器/计数器功能,设计频率测量装置。
(1)直接采用 AT89S51 单片机的 I/O 端口外扩驱动器,实现 LED 动态扫描驱动。
(2)采用 6 位数码管显示输入单片机的外部脉冲频率。
(3)当被测频率 fx<100Hz 时,采用测周法,显示频率 XXX.XXX;当被测频率 fx>100Hz
时,采用测频法,显示频率 XXXXXX。
(4)利用键盘分段测量和自动分段测量。
(5)完成单脉冲测量,输入脉冲宽度范围是 100µs-0.1s,低四位显示脉冲宽度,单
位为 µs。
2.1 总体思路设计
以单片机 AT89S51 为核心,利用单片机 AT89S51 的计数/定时器(T1 和 T0)的功
能来实现频率的计数,并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显
示。利用 74HC573 驱动数码管,显示电路共由六位 LED 数码管组成,总体原理框图如
图 2.1 所示。

3
图 2.1 总体设计框图
2.2 测频原理
测量频率有测周法和测频法两种。如图 2.2 和图 2.3 所示
图 2.2 测周法 图 2.3 测频法
(1)测频法(T 法):通过测量脉冲宽度来确定速度,而脉冲宽度可用内部时钟脉冲数
m 表示。计算公式为:n=60f/2mp(n 为电机转速、f 为单片机内部时钟频率、m 为脉
冲数、p 为码盘齿数),适用于低速场合。
(2)测周法(M 法):是计数器在一定时间内对速度的脉冲数,其计算公式为:n=60N/PT
(n 为电机转速、N 为脉冲个数、T 为采样周期、P 为码盘齿数),适用于高速场合。
(3)M/T 法是测周法和测频法的结合,在测速过程中,不仅测取速度脉冲的个数 m1,
同时测取高频时钟脉冲的个数 m2,计算公式为:n=(60fm1/Pm2)(n 为电机转速、f
为时钟脉冲频率、P 为码盘齿数),此法在整个测速范围内都有较好的精度。
在以上三种方法中,从测量精度上看,T 法低速时精度最高,但随着转速的增加精度
逐渐变差,而 M 法在高速时精度较高,低速时精度较低,而 M/T 法由于同时对外部脉
冲和时钟脉冲计数,因而在整个转速范围内都有较高的精度,精度位于 M 法和 T 法之
间,一般都能满足测量转速要求。
单片机
AT89S51
电路
74HC573
驱动的
数字显
示电路
信
号
整
形
电
路
信
号
源
+5V 电源
M
N
T

4
第三章 系统硬件设计
3.1 AT89S51 单片机引脚的介绍
应用 AT89S51 单片机应首先了解其引脚,并熟悉牢记各引脚功能。目前 AT89S51
单片机多采用 40 个引脚的双列直插封装(DIP)式,如图 3.1 所示。
40 个引脚按功能可分为如下 3 类
1、电源及时钟引脚
(1)VCC(40)脚:接+5V 电源。
(2)GND(20)脚:接数字地。
(3)XTAL1(19 脚):片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。
(4)XTAL2(18 脚):片内振荡器反相放大器的输入端。
2、控制引脚
(1)RST:复位输入,晶振工作时,RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机
复位,正常工作时,此引脚为低电平。
(2)
EA
/Vpp:外部程序存储器访问允许控制端
(3)ALE/
PROG
: ALE 为地址锁存信号输出端;
PROG
为该引脚的第二功能,为
编程脉冲输入端
(4)
PSEN
:片外程序存储器的读选通信号,低电平有效
3、I/O 口引脚
(1)P0 口:8 位,漏极开路的双向 I/O 口。
(2)P1 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻。
(3)P2 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻。
(4)P3 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻,具有第二功能。

5
表 3-1 P3 口第二功能定义
引脚
第二功能
说明
P3.0
RXD
串行数据输入口
P3.1
TXD
串行数据输出口
P3.2
ΙΝΤ0
外部中断 0 输入
P3.3
ΙΝΤ1
外部中断 1 输入
P3.4
T0
定时/计数器 T0 定时/计数
输入
P3.5
T1
定时/计数器 T1 定时/计数
输入
P3.6
WR
外部数据存储器写选通输出
P3.7
RD
外部数据存储器读选通输出
图 3.1 AT89C51 引脚图
P1 .0
1
P1 .1
2
P1 .2
3
P1 .3
4
P1 .4
5
MOSI/P 1.5
6
MISO/P 1.6
7
SCK/P 1.7
8
RST
9
RXD/P3.0
10
TXD/P3.1
11
INT0/P3.2
12
INT1/P3.3
13
T0 /P3.4
14
T1 /P3.5
15
WR/P3.6
16
RD/P3 .7
17
XTAL2
18
XTAL1
19
Vss
20
P2 .0
21
P2 .1
22
P2 .2
23
P2 .3
24
P2 .4
25
P2 .5
26
P2 .6
27
P2 .7
28
PSEN
29
ALE/PROG
30
EA/Vp p
31
P0 .7
32
P0 .6
33
P0 .5
34
P0 .4
35
P0 .3
36
P0 .2
37
P0 .1
38
P0 .0
39
Vcc
40
AT89S51
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资源评论

- 2301_774377252023-06-02这个资源内容超赞,对我来说很有价值,很实用,感谢大佬分享~
- weixin_530879832022-12-31感谢大佬分享的资源,对我启发很大,给了我新的灵感。

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