【正文】 設計內(nèi)容與設計要求 設計內(nèi)容： 本課題以單片機為核心，設計和制作一個頻率計數(shù)器，來完成對輸入的信號進行頻率計數(shù)，計數(shù)的頻率結(jié)果通過 6 位動態(tài)數(shù)碼管顯示出來。要求能夠?qū)?0－ 250KHZ 的信號頻率進行準確計數(shù)，計數(shù)誤差不超過177。 1HZ。 設計要求： 1. 設計方案要合理、正確； 2. 系統(tǒng)硬件設計； 3. 完成必要元器件選擇 ； 4. 系統(tǒng)軟件設計及調(diào)試； 5. 寫出設計報告。 1 主要設計條件 1. MCS51 單片機實驗操作臺 1 臺； 2. PC 機及單片機調(diào)試軟件； 3. 單片機應用系統(tǒng)板 1 套； 4. 制作工具 1 套； 5. 系統(tǒng)設計所需的元器件。 說 明 書 格 式 課程設計封面 課程設計任務書 目 錄 一、設計的內(nèi)容、要求及目的 二、系統(tǒng)總體方案選擇與說明 三、系統(tǒng)方框圖與工作原理 四、各部分方案選定、功能及計算 五、器件說明 六、應用系統(tǒng)的程序設計 七、調(diào)試說明、使用說明 八、設計總結(jié) 九、參考文獻 附錄：程序清單，設計電路原理圖 2 進 度 安 排 設計時間分為二周 第一周 星期一、上午：布置課題任務，課題介紹及講課。 下午：借閱有關資料，總體方案討論。 星期二、確定總體方案，學習與設計相關內(nèi)容。 星期三、各部分方案設 計。 星期四、各部分設計。 星期五、設計及上機調(diào)試。 第二周 星期一：設計及上機調(diào)試。 星期二：調(diào)試，中期檢查。 星期三：調(diào)試、寫說明書。 星期四 星期五上午：寫說明書、完成電子版并打印成稿。 星期五下午：答辯。 3 目 錄 第 1 章 頻率計數(shù)器設計 ?????????????????? 設計內(nèi)容、要求及目的???????????????? 基本原理與總體方框圖 ??????????????? 第 2章 硬件系統(tǒng)設計 ???????????????? ? 各部分方案及說明 ?????????????????? 單片機部分 ??????????????????? 狀態(tài)譯碼器 ??????????????????? 數(shù)據(jù)顯示電路 ????????????????????? 第 3 章 軟件系統(tǒng)設計 ????????????????? 應用系統(tǒng)的程序設計 ?????????????????? 1s 定時 ???????????????????????? T1 計數(shù)程序 ? ???????????????????? 進制轉(zhuǎn)換 ????????????????????? 數(shù)碼顯示 ????????????????????? 程序調(diào)試 ???????????????????????? 第 4 章 設計總結(jié)體會 ????????????????? 參考文獻 ???????????????????????? 附錄 ?????????????????????????????? 4 第 1 章 頻率計數(shù)器設計 設計的內(nèi)容、 要求及目的 設計內(nèi)容： 本課題以單片機為核心，設計和制作一個頻率計數(shù)器，來完成對輸入的信號進行頻率計數(shù)，計數(shù)的頻率結(jié)果通過 6位動態(tài)數(shù)碼管顯示出來。要求能夠?qū)?0－ 250KHZ的信號頻率進行準確計數(shù)，計數(shù)誤差不超過177。 1HZ。 設計要求： 1. 設計方案要合理、正確； 2. 系統(tǒng)硬件設計； 3. 完成必要元器件選擇； 4. 系統(tǒng)軟件設計及調(diào)試； 實驗目的 本應用系統(tǒng)實驗的目的是通過在“單片機原理及應用”課堂上學習的知識，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學的能力。并且引導一種創(chuàng)新的思維，把學到的知識應用到日 常生活當中。在設計的過程中，不斷的學習，思考和同學間的相互討論，運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學會對常見問題的處理方法，積累設計系統(tǒng)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮教學與實踐的結(jié)合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應工作崗位上的工作打下了堅實的基礎。 基本原理與總體方框圖 基本原理 頻率計數(shù)器的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時間（ 1S ）內(nèi)信號發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時間內(nèi)對信號波形計數(shù)，并將計數(shù)結(jié)果顯示出來， 就能讀取被測信號的頻率。 測量過程中 定時 /計數(shù)器 T0 和 T1 的工作方式設置， T1 是工作在計數(shù)狀態(tài)下，對輸入的頻率 5 信號進行計數(shù)， 在本次設計使用的 98C51 單片機，由于檢測一個由 “ 1” 到“ 0” 的跳變需要兩個機器周期，前一個機器周期測出 “ 1” ，后一個周期測出 “ 0” 。故輸入時鐘信號的最高頻率不得超過單片機晶振頻率的二十四分之一 ，最大計數(shù)值為 fOSC/24，由于 fOSC＝ 12MHz，因此： T1 的最大計數(shù)頻率為 。對于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的個數(shù)，即為頻率值。所以 T0 工作在定時狀態(tài)下，每定時 1 秒中到，就停止 T0 的計數(shù)，而從 T0 的計數(shù)單元中讀取計數(shù)的數(shù)值，然后進行數(shù)據(jù)處理。送到數(shù)碼管顯示出來。 總體方框圖 課題設計的是一種以單片機為主控制的頻率計。 數(shù)字頻率計主要由 以下幾 部分組成： 定時計數(shù)、采集數(shù)據(jù)、進制轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示。 本課題主要是以單片機 AT89C51 為核心 , 通過計數(shù)電路 , 以及軟件程序的編寫 , 實現(xiàn)脈沖頻率的顯示。 頻率計系統(tǒng)總體框圖如下： 圖 1 頻率計系統(tǒng)總體框圖 段選 位選 AT89C51 單片機 外部脈沖信號 中斷響應 1s 定時 同 時 開始計數(shù) 關閉中斷 頻率數(shù)據(jù)采集 進制轉(zhuǎn)換 74LS138譯碼電路 數(shù)碼管顯示 6 第 2 章 硬件系統(tǒng)設計 此次設計要求制作一頻率計系統(tǒng)，需要使用的硬件主要包括 51單片機芯片， 74LS138譯碼器 和數(shù)碼管。另外還是用到排線若干，下載線及電源線。 各部分方案選定、功能 單片機部分 本次設計采用了 AT89C51 單片機 , AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器。如圖 2所示： 圖 2 AT89C52引腳圖 AT89C51擁有五個 中斷源，當有外部脈沖到來時可實現(xiàn)中斷的響應，另外 AT89C51擁有定時 / 計數(shù)器（ T0、 T1），可實現(xiàn)定時與計數(shù)的功能。單片機AT89C51的 P0、 P2的 4個 8位并行 I/O口可進行外部存儲設備擴展。 7 狀態(tài)譯碼器（ 74LS138） 圖 3 74LS138譯碼器 74LS138譯碼器輸出的狀態(tài)控制數(shù)碼管的亮與滅，它有 6個狀態(tài)，連接到數(shù)碼管的位選，達到點亮數(shù)碼管點亮的要求。 數(shù)據(jù)顯示電路 圖 4 顯示電路圖 數(shù)據(jù)顯示電路由限流電路和 7段數(shù)碼管組成 ,采用器件 LED 顯示器。本設計中采用了六個七段數(shù)碼管進行數(shù)據(jù)顯示 , 將五個數(shù)碼管串接起來進行顯示 , 顯示數(shù)據(jù)即是對頻率計的測量結(jié)果。 8 系統(tǒng)板上硬件連線 ： （ 1） 把 “ 單片機系統(tǒng) ” 中 的 － 動態(tài)數(shù)碼 的段選 ABCDEFGH端口 。 （ 2） 把 “ 單片機