單片機(jī)課程設(shè)計---基于mcs-51單片機(jī)的頻率計的設(shè)計-文庫吧
2024-10-04 18:56 本頁面
【正文】 尋找一種新的測頻的方法。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成熟，用單片機(jī)來做為一個電路系統(tǒng)的控制電路逐漸顯示出其無與倫比的優(yōu)越性。因此本論文采用單片機(jī)來做為電路的控制系統(tǒng)，設(shè)計一個能測量高頻率的數(shù)字頻率計 。 用單片機(jī)來做控制電路的數(shù)字頻率計測量頻率精度高，測量頻率的范圍得到很大的提高 。 頻率儀器是數(shù)字電路中一個典型應(yīng)用，實際的硬件設(shè)計用到的器件較多，聯(lián)機(jī)比較復(fù)雜，而且會產(chǎn)生 比較大的延遲。隨著復(fù)雜可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，將使整個系統(tǒng)大大簡化。提高整體性能，它是直接用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它不僅可以測量正弦波，方波，三角波，尖脈沖信號和其他具有周期的信號的頻率，而且還可以測量他們的周期。經(jīng)過改裝，可以測量脈沖寬度，做成數(shù)字式脈寬測量儀：可以測量電容做成數(shù)字電容測量儀 。在電路中增加傳感器， 還 可以做成數(shù)字脈搏儀，計價器等。因此數(shù)字頻率儀在測量物理量方面的廣泛應(yīng)用。 頻率計的設(shè)計原理實際上是測量單位時間內(nèi)的周期數(shù)。這種方法免去了實測以前的預(yù)測，同時節(jié)省了劃分頻 率的時間，克服了原來高頻率采用測頻模式而低頻段采用測周期模式的測量方法存在換擋速度慢的缺點。通常情況下計算每秒內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)，此時我們稱閘門時間為 1 秒。閘門時間也可以大于或小于1 秒。閘門時間越長，得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但閘門時間越長則每測一次頻率的時間隔就越長。閘門時間越短，測得頻率值刷新?lián)娇?，但測得的頻率精度就受影響。 本論文的任務(wù)是設(shè)計一個基于單片機(jī)技術(shù)的數(shù)字頻率計。主要介紹了整形電路、控制電路和顯示電路的構(gòu)成原理，以及其測頻的基本方法。進(jìn)行了相應(yīng) 的軟硬件設(shè)計。 本論文的任務(wù)是設(shè)計一個基于單片機(jī) 技術(shù)的數(shù)字頻率計。主要介紹了整形電路、控制電路和顯示電路的構(gòu)成原理，以及其測頻的基本方法。進(jìn)行了相應(yīng)的硬軟件設(shè)計。 第 2 章 方案論證 5 第二章 方案論證 采波 選擇方案 方案一： 用定時器定時 1s，用計數(shù)器記錄 1s 內(nèi)經(jīng)過的波的周期 。 方案二： 用計數(shù)器記錄 10 次波峰，用定時器定時中間經(jīng)歷的時間 。 第一種方案波的周期接近一秒時，無法準(zhǔn)確計數(shù)，進(jìn)而無法得到波的頻率，第二種方法免除了這個弊端 因此選擇方案二。 外擴(kuò) I/O 口芯片 選擇 方案一 : 8255A。 操作方便，外擴(kuò) I/O 接口簡單、實用。但所需控制端口太多。 方案二 :8155。操作方便，外擴(kuò) I/O 接口簡單、實用 ， 所需控制端口少。 故選此方案。 理論分析與計算 定時器部分： AT89C51 本身帶 16 位定時計數(shù)器，可以很方便 的采用它來完成定時與計數(shù)功能，本設(shè)計需要一個可以自動裝初值的計數(shù)器和一個可以定時盡量長的定時器。因此選用計數(shù)器 T0 和定時器 T1。 T0 選用工作方式 2 可以自動重裝初值， T1 選用工作方式 1 可以定時盡量長的時間，保證計時時間的充足。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 頻率發(fā)生器的設(shè)計原理 頻率發(fā)生器 系統(tǒng)由采樣電路、控制芯片、顯示組成。該系統(tǒng)采用 AT89C51 為主控芯片，用以 控制采樣、計算和控制 顯示。以 8155 作為擴(kuò)展電路，用來完成開機(jī)顯示和采樣 計算完成后的頻率顯示 。在系統(tǒng)中運用定時中斷和計數(shù)中斷，來完成一定時間波的周期的采集，隨后通過運算，計算出波的頻率，進(jìn)而經(jīng)過處理后用數(shù)碼管顯示 。 頻率計數(shù)開始用按鍵來控制，開始后完成一次計數(shù)并作處理顯示檢測波的頻率 。 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 2 章 方案論證 6 頻率發(fā)生器的主機(jī)電路設(shè)計 ATC89C51[可以完成 ISP 在線編程功能， ATC89C51 內(nèi)部有 EEPROM，可以在程序中修改，斷電不丟失。還增加了兩級中斷優(yōu)先級， STC 推出的系列 51 單片機(jī)芯片是全面兼容其它 51 單片機(jī)的，而且 51 單片機(jī)是主流大軍。 1． 89C51 芯片介紹 許多由關(guān)硬件設(shè)計中都使用到單片機(jī) 89C51，其功能 [7]比以往的單片機(jī)強(qiáng)大的多。 89C51引腳圖如圖 31 所示。 第 2 章 方案論證 7 圖 31 89C51 引腳圖 芯片引腳功能： 主電源引腳 Vcc 和 Vss ?Vcc（ 40 腳）：接＋ 5V 電壓； ?Vss（ 20 腳）：接地。 89C51 晶振接法如圖 32。 圖 32 89C51 晶振接法圖 選用 6MHz 頻率的晶體，允許輸入的脈沖頻率為 250kHz。電容的大小范圍 為20pF～ 40pF，本設(shè)計選用 30pF 電容。 2．單片機(jī)復(fù)位狀態(tài) 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘震蕩脈沖（ 2 個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實第 2 章 方案論證 8 現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，通常使RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。只要保持高電平，則 MCS51 單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位；當(dāng) RST 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅?MCS51 單片機(jī)從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間， ALE、 引腳輸出高電平。 89C51 上電復(fù)位電路圖。 圖 33 89C51 上電復(fù)位電路圖 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)表。 表 34 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)表 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP XXX0 0000B SBUF XXXX XXXXB IE 0XX0 0000B PCON 0XXX XXXXB 注： XX
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