中北大學(xué)單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-31 17:11本頁面
【正文】 同時(shí)也熟練掌握了 proteus、 keil 這兩個(gè)軟件，提高了自己的動手能力。擴(kuò)展了知識面，不但掌握了本專業(yè)的相關(guān)知識，而且對其他專業(yè)的知識也有所了解，而且較系統(tǒng)的掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高 。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過 程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，會被經(jīng)常使用到。在調(diào)測的過程中發(fā)現(xiàn)測量頻率時(shí)，檔位在 1Hz~9999Hz，最終得到的結(jié)果的符合預(yù)期要求，測量結(jié)果在誤差允許范圍之內(nèi)。當(dāng)開關(guān)打在 10kHz 時(shí)，數(shù)碼管顯示 9999，與預(yù)期符合，當(dāng)開關(guān)打在 800Hz 的信號源上時(shí)，顯示 800 也符合。 最后將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。以下為程序代碼。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 O 采用工作方式 1， C／ T 設(shè)為 0，即設(shè) TO 為 16 位定時(shí)器。 將定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的方式寄存器 TMOD，用軟件賦初值 51H，即 01010001B。為了實(shí)現(xiàn)一秒的定時(shí)，采用定時(shí)和計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。 89C51 單片機(jī)P2 端口與 74HC4511 譯碼器連接輸出待顯示的個(gè)位與十位的值， P1 端口與74HC4511 譯碼器連接輸出頻率計(jì)的百位和千位的值。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出電 流（ IIL）。 P3 是一帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向的 I/O 端口，它的輸出緩沖能驅(qū)動 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 AT89C51 單片機(jī) 本設(shè)計(jì)采用的是 AT89C51 單片機(jī)，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征： 4K 字節(jié)的程序存儲器， 128 字節(jié)的 RAM,32 條 I/O 線， 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,一個(gè) 5 中斷源兩個(gè)優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口 ,片上震蕩器和時(shí)鐘電路。 A T 8 9 C 5 1晶 振 電 路復(fù) 位 電 路譯 碼 管 數(shù) 碼 管譯 碼 管 數(shù) 碼 管譯 碼 管 數(shù) 碼 管譯 碼 管 數(shù) 碼 管輸 入 信 號X T A LR T SP 3P 1P 2 圖 1 系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)硬件各模塊簡介 晶振電路和復(fù)位電路 XTAL1 與 XTAL2 管腳接兩個(gè) 22pF 電容和 12MHz 晶振構(gòu)成時(shí)鐘電路?？煞?為以下五個(gè)模塊：晶振電路、復(fù)位電路、譯碼轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)碼顯示模塊。 單片機(jī)在采用了 12MHz 的晶體振蕩器，采用定時(shí)和計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法，選用定時(shí)／計(jì)數(shù)器 TO 作定時(shí)器，工作方式 1 產(chǎn)生 50ms 的定時(shí)，再用軟件計(jì)數(shù)方式對它計(jì)數(shù) 20 次，就可得到一秒的定時(shí)，然后通過 74HC4511 譯碼器將顯示管驅(qū)動以顯示初測量結(jié)果。 基本設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì)原理是直接用 十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。當(dāng) TR 清 0,停止計(jì)數(shù)。 任務(wù)分析與設(shè)計(jì)思路 頻率的測 量實(shí)際上就是在 1s 時(shí)間內(nèi)對信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值就是信號頻率。 基本設(shè)計(jì)原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明 書 第 1 頁 共 15 頁 1. 緒論 數(shù)字頻率計(jì)概述 數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動的測量。在本次設(shè)計(jì)使用的 AT89C51 單片機(jī)，本身自帶有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，單片機(jī)的 T0、T1 兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè)用來定時(shí)，另一個(gè)用來計(jì)數(shù)，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由相應(yīng)的運(yùn)行控制位 TR 控制 ,當(dāng) TR 置 1,定時(shí) /計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù) 。在定時(shí) 1s 里，計(jì)數(shù)器計(jì)的脈沖數(shù)就是頻率數(shù)，但是由于 1s 超過了 AT89C51 的最大定時(shí)，因此我們采用 50ms 定時(shí)，在 50ms 內(nèi)的脈沖數(shù)乘以 14 就得到頻率數(shù)，再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)出即可。它以測量周期的方法對方波的頻率進(jìn)行自動的測量。 2. 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明 書 第 2 頁 共 15 頁 系統(tǒng)硬件的構(gòu)成 本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī) AT89C51，由它完成對待測信號頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有分頻器、顯示器等器件。各模塊關(guān)系圖如圖 1 所示。 RST 管腳接 10kΩ電阻， 20μ F 電容上電復(fù)位電路。 設(shè)計(jì)中主要用到 P2 端口與 74HC4511 譯碼器連接輸出待顯示的個(gè)位與十位的中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明 書 第 3 頁 共 15 頁 數(shù)據(jù)， P1 端口與 74HC4511 譯碼器連接輸出頻
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