频率计课程设计

1、江苏理工学院 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电气信息工程学院频率计课程设计学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 电 子 班 级： 10电子2班 姓 名： 陈曦 学 号： 指导老师： 陈连玉 设计时间： 2013年 4月 数字频率计数字频率计数器是测量信号频率的装置, 也可以用来测量方波脉冲的脉宽通常频率以数字形式直接显示出来, 简便易读, 即所谓的数字频率计频率测量对生产过程监控有很重要的作用, 可以发现系统运行中的异常情况, 以便迅速作出处理,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构成, 产品不但体积较大, 运行速度慢

2、, 而且测量低频信号时不宜直接采用基于单片机技术,而数字式频率计数器具有操作简单方便、响应速度快、体积小等一系列优点, 可以及时准确地测量低频信号的频率。1、数字频率计与单片机数字频率计是数字电路中的一个典型应用, 实际的硬件设计用到的器件较多, 连线比较复杂, 而且会产生比较大的延时, 造成测量误差、可靠性差。随着复杂可编程逻辑器件( CPLD) 和功能越来越强大的单片机的广泛应用。数字频率计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、尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物量。在AT89C51 单片机上实现的频率计, 整个系统非常精简, 而且具有

3、灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上, 对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。2、技术指标输入脉冲幅度：05V频率测量范围：100Hz测量精度：1%显示方式：四位数字显示3、系统结构框图图1 系统结构框图一、 硬件电路设计1， 硬件电路图图2 硬件管脚图 1、其具体连接方法如下： P34口(即T0)接输入脉冲信号。 XTAL1与XTAL2管脚接两个20pF电容和12 MHz晶振构成时钟电路。 RST管脚接510电阻，10 F电容及复位开关构成人工复位电路。P2.4P2.1接驱动7407的四个输入端，四个输出端接数码

4、管的位选通端。P0.0P0.7接数码管的段选线。2、元件参数如下R1=R2=510，C1=C2=10uf，C3=C4=20pf。一片74ls00接成非门使用，用于整形。一片7407用于驱动数码管。四个共阴极数码管，一个8路排阻，阻值为330。共阴级八段数码管图如图2， 各模块电路的实现及其功能1、信号发生模块利用电容的充放电，产生近似矩形波的波形，再经非门整形，就可以得到标准的矩形波，若波形不够标准，可多接入几个非门。频率计算公式为：f=1/2.2*R2*C2 (1)计算得到f=190Hz，但由于元件本身并不标准，且有较大误差，以及接入电路后存在的一些干扰，从示波器实测得到的频率为195HZ。

5、1） 单片机系统模块选择单片机是因为有编程灵活、易调试的特点，而且它的引脚较多，利于电路的设计。它内部集成了CPU，RAM，ROM，定时器计数器和多功能I0口等一台计算机所需的基本功能部件。晶振由外部接入，各个并行口可直接使用，故直接接数码管的段选线，使得硬件设计易于实现，且简化了程序。单片机的主要功能就是定时一秒钟，统计被测信号的周期个数，在转换、存储、送给单片机的并行口和驱动7407。2） 数码管显示模块LED显示器采用动态显示方式。显示时将所有位的段选线相应的并联在一起，由一个8位IO口即P0口控制，形成段选线的多路复用。驱动器7407连接位选部分，由P2.4p2.1口控制。由于各位的段

6、选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。同一时刻，如果各个位选线都处于选通状态的话，四位的LED将显示相同的字符。要各位LDE能够显示出与本位相应的显示字符，就须采用扫描显示方式。即在同一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字型码，这样同一时刻，四位LED中只有选通的那一位显示出字符，而其他三位则是熄灭的。而在下一刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，在段选线上输出相应位将要显示字符的字符码。 这样循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显

7、示，其他各位熄灭，但由于人眼有视觉残留现象，只要每位显示间隔足够短，则可造成多位同时亮的效果。所以数码管的作用就是动态显示频率值。二、 软件设计1）主程序框图主程序中包含初始化，二十进制转换程序和压缩BCD码转换成非压缩BCD码程序。其中二十进制转换程序和压缩BCD码转换成非压缩BCD码程序是：图3 主程序框图2）数码管显示的调用函数当频率低于10KHz时，调用函数有四个，QIANW调用函数、BAIW调用函数、SHIW调用函数、GEW调用函数，分别对应数码管的从左到右四位。当频率不低于10KHz时，调用函数也有四个，QIANW1调用函数、BAIW1调用函数、SHIW1调用函数、GEW1调用函数

8、，分别对应数码管的从左到右四位。TAB和TAB1是供查表用的。TAB:DB 77H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FHTAB1:DB 0F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,0C3H,0FFH,0EFH3）中断函数结构动态扫描显示时间是由定时器1决定的，每中断一次，则显示一个数码管，依次从左往右显示。中断函数主要负责调用显示程序和存储计数得到的频率值。四、软件源程序代码数字频率计的程序和解释说明如下：ORG 0000H ;程序复位入口地址AJMP MAIN ORG 001BH ;计时器T0的中断入口AJMP PTF0 ;跳转到中

9、断程序中ORG 0033H ;主程序入口地址MAIN:MOV SP, #60H MOV TH1, #0ECH MOV TL1,#78H ;定时5MS SETB EA ;开放CPU中断 SETB ET1 ;开放定时器中断 MOV TH0,#0 MOV TL0,#0 ;给计数器T0赋初值0 MOV TMOD,#15H ;计时器T1工作在方式1定时模式，计数器T0工作在方式1 计数模式 MOV 30H,#0C8H ;循环200次，共定时1S MOV 40H,#0 ;用于判断显示数码管哪一位 SETB TR0 ;启动计数器0 SETB TR1 ;启动定时器1LOOP1:ACALL ZHUANH ;将二

10、进制数转换为压缩BCD码 ACALL CHAIF ;将压缩BCD码转换为非压缩BCD码 AJMP LOOP1 ; 循环处理计数器T0采集得到的数据 PTF0:MOV TH1, #0ECH MOV TL1,#78H ;给定时器T1重新赋值 INC 40H ;数码管判断位加1 MOV A,50H CJNE A,#00H,DAY ;判断50H单元是否为零，若为0继续往下执行，若不为0，则跳转到子程序DAY中 MOV A,40H ;每5ms显示一位，从最高位开始，到最低位时，返回高位 CJNE A,#1,LOP1 ACALL QIANW AJMP TIAO LOP1:CJNE A,#2,LOP2 AC

11、ALL BAIW AJMP TIAO LOP2:CJNE A,#3,LOP3 ACALL SHIW AJMP TIAO LOP3:ACALL GEW MOV 40H,#0 AJMP TIAO DAY: MOV A,40H CJNE A,#1,LP1 ACALL QIANW1 AJMP TIAO LP1:CJNE A,#2,LP2 ACALL BAIW1 AJMP TIAO LP2:CJNE A,#3,LP3 ACALL SHIW1 AJMP TIAO LP3:ACALL GEW1 MOV 40H,#0 TIAO:DJNZ 30H,PTFR ;判断是否到1S MOV 20H,TH0 MOV 21

12、H,TL0 ;将计数器T0中的数转移到20H，21H中 MOV TH0,#0 MOV TL0,#0 ;将计数器T0重新赋0 MOV 30H,#0C8HPTFR:RETIZHUANH:MOV R2,20H ;将计数得到的值存入R2和R3中 MOV R3,21H CLR A MOV R4 ,A ;将R4、R5、R6清零 MOV R5 ,A MOV R6,A MOV R7,#16 LOOP:CLR C ; 将16位二进制数逐位左移一位 ，移得的数据放入进位C中 MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R6 ;（R4R5R6）+（R4

13、R5R6）+C=（R4R5R6）*2+C ADDC A,R6 DA A MOV R6,A MOV A,R5 ADDC A,R5 DA A MOV R5,A MOV A,R4 ADDC A,R4 DA A MOV R4,A DJNZ R7,LOOP RET CHAIF:MOV A,R5 ;将压缩BCD码R4R5R6转换为非压缩BCD码 ,从高到低依次放于50H、51H、52H、53H、54H ANL A,#0F0H SWAP A MOV 51H,A MOV A,R5 ANL A,#0FH MOV 52H,A MOV A,R6 ANL A,#0F0H SWAP A MOV 53H,A MOV A,

14、R6 ANL A,#0FH MOV 54H,A MOV 50H,R4 RETQIANW: MOV A,51H ;频率不超过10KHZ时，以HZ为单位，四位显示，最高位为千位，以此类推 MOV DPTR,#TAB ;千位上显示51H单元中的内容 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0EFH RET BAIW:MOV A,52H ;百位上显示52H单元中的内容 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0F7H RET SHIW:MOV A,53H ;十位上显示53H单元中的内容 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A

15、+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FBH RET GEW:MOV A,54H ;个位上显示54H单元中的内容 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FDH RET QIANW1:MOV A,50H ;频率大于10KHZ时，小数点放千位，以KHZ为单位，省去个位，以四位显示 MOV DPTR,#TAB ;千位上显示50H单元中的内容 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0EFH RET BAIW1:MOV A,51H ;百位上显示51H单元中的内容和显示小数点 MOV DPTR,#TAB1 MOVC A

16、,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0F7H RET SHIW1: MOV A,52H ;十位上显示52H单元中的内容 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FBH RET GEW1:MOV A,53H ;个位上显示53H单元中的内容 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FDH RET TAB:DB 77H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH ;09 TAB1:DB 0F7H,0C1H,0BBH,0EBH,0CDH,0EEH,0FEH,

17、0C3H,0FFH,0EFH ;0.9. NOP END 五、调试与结果分析1、硬件调试焊好电路后，首先检查是否有虚焊，如果没有，再上电检测。首先检测数码管的好坏，由于P2.4P2.1控制数码管的位选线，P0.0P0.7接数码管的段选线，而且数码管是共阴的，所以只要将+5V电源的地分别接P2.4P2.1口，若数码管显示8和小数点，说明是好的，四个都检测完后就检查数码管的接线。首先+5V电源的地接P2.4口，电源的正端接一个1K的电阻，分别点触P0.0P0.7，若点触到哪一个口，相对应的二极管熄灭，说明连线是正确的。检测完一个数码管，然后用相同的方法检测完四个数码管。2、软件调试本次设计采用的单

18、片机是AEDK51HB仿真机，所使用的编程软件是LCA51，操作步骤较为简单。首先打开LCA51软件，测试串口，然后新建文件，在内部编程，编完程序，保存就可以了，后缀名为.ASM。没有警告和错误时，在仿真机电源/运行的指示灯为绿色的情况下，点击确定。下载完成以后，点击全速运行，观察检测结果。3、测量结果用单片机检测并由数码管显示的频率范围为180-182Hz,其误差在1%范围内，所以满足此项要求。六，课程设计体会在单片机应用系统设计时，必须先确定该系统的技术要求，这是系统设计的依据和出发点，整个设计过程都必须围绕这个技术要求来工作。在设计时遵循从整体到局部也即自上而下的原则。把复杂的问题分解为若干个比较简单的、容易处理的问题，分别单个的加以解决。将总任务分解成可以独立表达的子任务，这些子任务再向下分，直到每个子任务足够简单，能够直接而容易的实现为止。在程序调试时应按各个功能模块分别调试。在程序设计时，正确合理的设计是非常重要的，正确的程序设计包括程序的结构是否合理，一些循环结构和循环指令的使用是否恰当，能否使用较少的循环次数或较快的指令，是否能把某些延