【正文】 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)和制作一個頻率計(jì)數(shù)器，來完成對輸入的信號進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，計(jì)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(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)誤差不超過177。 1HZ。 設(shè)計(jì)要求： 1. 設(shè)計(jì)方案要合理、正確； 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)； 3. 完成必要元器件選擇 ； 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試； 5. 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。 1 主要設(shè)計(jì)條件 1. MCS51 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)操作臺 1 臺； 2. PC 機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件； 3. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板 1 套； 4. 制作工具 1 套； 5. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。 說 明 書 格 式 課程設(shè)計(jì)封面 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 目 錄 一、設(shè)計(jì)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(jì)算 五、器件說明 六、應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 七、調(diào)試說明、使用說明 八、設(shè)計(jì)總結(jié) 九、參考文獻(xiàn) 附錄：程序清單，設(shè)計(jì)電路原理圖 2 進(jìn) 度 安 排 設(shè)計(jì)時間分為二周 第一周 星期一、上午：布置課題任務(wù)，課題介紹及講課。 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。 星期二、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。 星期三、各部分方案設(shè) 計(jì)。 星期四、各部分設(shè)計(jì)。 星期五、設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。 第二周 星期一：設(shè)計(jì)及上機(jī)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(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) ?????????????????? 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) ???????????????? ? 各部分方案及說明 ?????????????????? 單片機(jī)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(shè)計(jì) ????????????????? 應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ?????????????????? 1s 定時 ???????????????????????? T1 計(jì)數(shù)程序 ? ???????????????????? 進(jìn)制轉(zhuǎn)換 ????????????????????? 數(shù)碼顯示 ????????????????????? 程序調(diào)試 ???????????????????????? 第 4 章 設(shè)計(jì)總結(jié)體會 ????????????????? 參考文獻(xiàn) ???????????????????????? 附錄 ?????????????????????????????? 4 第 1 章 頻率計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容、 要求及目的 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)和制作一個頻率計(jì)數(shù)器，來完成對輸入的信號進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，計(jì)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(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)誤差不超過177。 1HZ。 設(shè)計(jì)要求： 1. 設(shè)計(jì)方案要合理、正確； 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)； 3. 完成必要元器件選擇； 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試； 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的目的是通過在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課堂上學(xué)習(xí)的知識，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識應(yīng)用到日 常生活當(dāng)中。在設(shè)計(jì)的過程中，不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運(yùn)用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學(xué)會對常見問題的處理方法，積累設(shè)計(jì)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮教學(xué)與實(shí)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(yīng)工作崗位上的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 基本原理與總體方框圖 基本原理 頻率計(jì)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(jì)數(shù)，并將計(jì)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(jì)數(shù)器 T0 和 T1 的工作方式設(shè)置， T1 是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，對輸入的頻率 5 信號進(jìn)行計(jì)數(shù)， 在本次設(shè)計(jì)使用的 98C51 單片機(jī)，由于檢測一個由 “ 1” 到“ 0” 的跳變需要兩個機(jī)器周期，前一個機(jī)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(jī)晶振頻率的二十四分之一 ，最大計(jì)數(shù)值為 fOSC/24，由于 fOSC＝ 12MHz，因此： T1 的最大計(jì)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(jì)數(shù)，而從 T0 的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)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(shè)計(jì)的是一種以單片機(jī)為主控制的頻率計(jì)。 數(shù)字頻率計(jì)主要由 以下幾 部分組成： 定時計(jì)數(shù)、采集數(shù)據(jù)、進(jìn)制轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示。 本課題主要是以單片機(jī) AT89C51 為核心 , 通過計(jì)數(shù)電路 , 以及軟件程序的編寫 , 實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的顯示。 頻率計(jì)系統(tǒng)總體框圖如下： 圖 1 頻率計(jì)系統(tǒng)總體框圖 段選 位選 AT89C51 單片機(jī) 外部脈沖信號 中斷響應(yīng) 1s 定時 同 時 開始計(jì)數(shù) 關(guān)閉中斷 頻率數(shù)據(jù)采集 進(jìn)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(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)要求制作一頻率計(jì)系統(tǒng)，需要使用的硬件主要包括 51單片機(jī)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(jī)部分 本次設(shè)計(jì)采用了 AT89C51 單片機(jī) , 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(dāng)有外部脈沖到來時可實(shí)現(xiàn)中斷的響應(yīng)，另外 AT89C51擁有定時 / 計(jì)數(shù)器（ T0、 T1），可實(shí)現(xiàn)定時與計(jì)數(shù)的功能。單片機(jī)AT89C51的 P0、 P2的 4個 8位并行 I/O口可進(jìn)行外部存儲設(shè)備擴(kuò)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(dá)到點(diǎn)亮數(shù)碼管點(diǎn)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(shè)計(jì)中采用了六個七段數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示 , 將五個數(shù)碼管串接起來進(jìn)行顯示 , 顯示數(shù)據(jù)即是對頻率計(jì)的測量結(jié)果。 8 系統(tǒng)板上硬件連線 ： （ 1） 把 “ 單片機(jī)系統(tǒng) ” 中 的 － 動態(tài)數(shù)碼 的段選 ABCDEFGH端口 。 （ 2） 把 “ 單片機(jī)