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单片机课程设计报告-简易书数字频率计.doc
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单片机课程设计报告-简易书数字频率计
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课程设计报告
设计课题: 简易书数字频率计
专业班级:
学生姓名:
学 号:
指导教师:
设计时间: 2011 年 6 月 20 号
1
中文摘要
频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。频率计主要是由信号输入和放大电路、
单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。AT89C52 单片机是频率计的控制核心,来完成
它待测信号的计数,译码,显示以及对分频比的控制。利用它内部的定时/计数器完成待测信
号频率的测量。
在整个设计过程中,所制作的频率计采用外部分频,实现 1Hz~1MHz 的频率测量,而且可
以实现量程自动切换流程。以 AT89C52 单片机为核心,通过单片机内部定时/计数器的门控时
间,方便对频率计的测量。其待测频率值使用四位共阴极数码管显示,并可以自动切换量程,
单位分别由 3 个发光二极管指示。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,具有测
量准确度高,响应速度快,体积小等优点。
关键词:频率计;单片机;计数器;量程自动切换
The design of simple Frequency Measurement
ABSTRACT
Frequency measurement is the most basic measurement in Electronic field. A simple frequency
meter mainly by the signal input and amplifying circuit, microcontroller module, sub-frequency
circuit module and display module. AT89S52 MCU is the control core frequency of dollars to
complete its count of the signal under test, decoding, display and control of the frequency division
ratio. Using its internal timer or counter to complete the signal of the under test cycle / frequency of
measurement.
Throughout the design process, periodic measurement of the frequency meter application and
the corresponding mathematical treatment to achieve 1Hz ~ 1MHz frequency measurements, and
can automatically switch the flow to achieve scale. To the core of AT89S52 microcontroller, with
the MCU internal timer / counter gate time, it can be easier for frequency measurement. The use of
microcomputer technology to design a digital display of frequency meter, have a measurement of
high accuracy, fast response, small size and so on.
KEY WORD: Frequency meter; single chip; counter; range automatically switch
2
目录
第一章 前言 ...............................................................................1
1.1 频率计概述...........................................................................1
1.2 频率计发展与应用.....................................................................1
1.3 频率计设计内容.......................................................................1
第二章 系统总体方案设计 ...................................................................2
2.1 测频的原理...........................................................................2
2.2 总体思路.............................................................................3
2.3 具体模块.............................................................................3
第三章 硬件电路具体设计 ...................................................................4
3.1 AT89C52 主控制器模块 .................................................................4
3.1.1 AT89C52 的介绍...................................................................4
3.1.2 复位电路及时钟电路 ..............................................................5
3.1.3 引脚功能 ........................................................................6
3.1.4 单片机引脚分配 ..................................................................8
3.2 放大整形模块.........................................................................8
3.3 分频设计模块 ........................................................................9
3.3.1 分频电路分析 ....................................................................9
3.3.2 74LS161 芯片介绍................................................................10
3.3.3 74LS151 芯片介绍................................................................11
3.3.4 分频电路 .......................................................................12
3.4 显示模块 ...........................................................................12
3.4.1 数码管介绍 .....................................................................13
第四章 系统的软件设计 ....................................................................13
4.1 软件模块设计 .......................................................................13
4.2 中断服务子程序 .....................................................................14
4.3 显示子程序 .........................................................................15
4.4 量程档自动转换子程序 ...............................................................16
4.5 应用软件简介 .......................................................................17
4.5.1 Keil 简介.......................................................................17
4.5.2 protues 简介....................................................................18
第五章 频率计的系统调试 ..................................................................19
5.1 硬件调试 ...........................................................................19
5.1.1 整形模块调试....................................................................19
5.1.2 分频模块调试....................................................................21
5.2 软件调试 ...........................................................................21
5.3 系统调试............................................................................22
5.3.1 系统软件调试 ...................................................................22
5.4 误差分析 ...........................................................................22
第六章 总结 ..............................................................................22
1
第一章 前言
频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,
因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的
工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1 频率计概述
数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是
一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波
信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程
中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。传统
的频率计采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,产品不
但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的
频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点
[1]
。
1.2 频率计发展与应用
在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单
片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电
子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展
也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据
采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以 AT89C52 为
内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需
要。
1.3 频率计设计内容与要求
一、任务
设计并制作一台数字显示的简易频率计。
二、要求
1.基本要求
(1)频率测量
a.测量范围 信号:方波、正弦波;
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