TOC\o"1-3"\h\u前言 2一、總體設計 3二、硬件設計 5AT89C51單片機及其引腳說明： 5顯示原理 7技術參數 8電參數表 8時序特性表 9模塊引腳功能表 9三、軟件設計 10四、調試說明 11五、使用說明 13結論 13參考文獻 13附錄 14Ⅰ、系統電路圖 14Ⅱ、程序清單 15前言單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。因此，單片機的學習、開發與應用在生活中至關重要。隨著電子信息產業的不斷發展，信號頻率的測量在科技研究和實際應用中的作用日益重要。傳統的頻率計通常是用很多的邏輯電路和時序電路來實現的，這種電路一般運行緩慢，而且測量頻率的范圍比較小?？紤]到上述問題，本論文設計一個基于單片機技術的數字頻率計。首先，我們把待測信號經過放大整形；然后把信號送入單片機的定時計數器里進行計數，獲得頻率值；最后把測得的頻率數值送入顯示電路里進行顯示。本文從頻率計的原理出發，介紹了基于單片機的數字頻率計的設計方案，選擇了實現系統得各種電路元器件，并對硬件電路進行了仿真。部存在上拉電阻，所以當外部被拉低時會輸出一個低電流（IIL）。·P2口：P2是一帶有內部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅動4個TTL邏輯門電路。當向P2口寫1時，通過內部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（IIL）。·P2口在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器（例如MOVX＠DPTR）時，P2口送出高8位地址數據。在這種情況下，P2口使用強大的內部上拉電阻功能當輸出1時。當利用8位地址線訪問外部數據存儲器時（例MOVX＠R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內容。當EPROM編程或校驗時，P2口同時接收高8位地址和一些控制信號。·P3口：P3是一帶有內部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅動4個TTL邏輯門電路。當向P3口寫1時，通過內部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（IIL）。P3口同時具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0(定時器0)P3.5T1(定時器1)P3.6WR(外部數據存儲器寫選通道)P3.7RD(外部數據存儲器都選通道)表1·RST:復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期的高電平將使單片機復位?！A/VPP:外部訪問允許。為了使單片機能夠有效的傳送外部數據存儲器從0000H到FFFH單元的指令，EA必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復位時EA端會自動內部鎖存。·ALE/RPOG:當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節。當在Flash編程時還可以作為編程脈沖輸出（RPOG）。一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時鐘或定時目的。但也要注意，每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。·PSEN：程序存儲允許時外部程序存儲器的讀選通信號。當AT89C52執行外部程序存儲器的指令時，每個機器周期PSEN兩次有效，除了當訪問外部數據存儲器時，PSEN將跳過兩個信號。顯示原理我們測量的頻率最終要顯示出來。八段LED數碼管顯示器基本電路如圖4所示。圖4八段LED數碼管顯示器由8個發光二極管組成?；?個長條形的發光管排列成“日”字形，另一個圓點形的發光管在數碼管顯示器的右下角作為顯示小數點用，它能顯示各種數字及部份英文字母。LED數碼管顯示器有兩種形式：一種是8個發光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED數碼管顯示器；另一種是8個發光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED數碼管顯示器。如下圖所示。共陰和共陽結構的LED數碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導通時，對應的筆劃段發亮，由發亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應于一個字節（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二進制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。技術參數 名稱符號標準值單位MINTYPEMAX電路電源VDD-VSS-0.37.0VLCD驅動電壓VDD-VEEVDD-13.5VDD+0.3V輸入電壓VIN-0.3VDD+0.3V靜電電壓--100V工作溫度-20+70°C儲存溫度-30+80°C表2極限參數表電參數表名稱符號測試條件標準值單位MINTYPEMAX輸入高電平VIH-2.2VDDV輸入低電平VIL--0.30.6V輸出高電平VOHIOH=0.2mA2.4-V輸出低電平VOLIOL=1.2mA-0.4V工作電流IDDVDD=5.0V2.0mA液晶驅動電壓VDD-VEETa=0°C4.9VTa=25°C4.7Ta=50°C4.5表3電參數表時序特性表項目符號測試條件標準值單位MINTYPEMAX允許時間周期TCYCE5.1a5.1b1000ns允許脈沖寬度,高電平PWEH450ns允許上升和下降時間tErtEf25ns地址建立時間tAS140ns數據延遲時間tDDR320ns數據建立時間tDSW195ns數據保持時間tH10nsDATAHOLDTIMEtDHR20ns地址保持時間tAH10ns表4時序特性表模塊引腳功能表引線號符號名稱功能1Vss接地0V2VDD電路電源5V±10%3VEE液晶驅動電壓保證VDD-VEE=4.5∽5V電壓差4RS寄存器選擇信號H:數據寄存器L:指令寄存器5R/W讀/寫信號H:讀L:寫6E片選信號下降沿觸發,鎖存數據7|14DB0|DB7數據線數據傳輸表5模塊引腳功能表軟件設計測頻軟件的實現是基于電路系統來進行設計的。本次設計采用的是脈沖定時測頻法，所以在軟件實現上基本遵照系統的設計原理，進行測頻。本次軟件設計語言采用C語言，在電腦上編譯通過后即可下載到電路上的實際電路中，即可實現頻率的測量。開始開始初始化初始化P2=0xf,status_F=0初始化初始化T0,T1開定時器開定時器T1，計數器T0aa=19?aa=19? NOaa=0,status_F=0aa=0,status_F=0關閉關閉T1定時器，定時1S 延時矯正誤差延時矯正誤差delay(46) 關閉關閉T0計數器結束顯示所測得頻率結束顯示所測得頻率display結束 結束調試說明當輸入頻率為1HZ時，測得頻率為1HZ.當輸入頻率為987HZ時，測得頻率為987HZ。但是當輸入頻率為5KHZ時，測得頻率為5001HZ。誤差為0.02%。當輸入頻率大到100kHZ時，測得頻率為10015HZ，誤差為0.15%。誤差分析：因為定時和計數都是由單片機本身來完成的，在計數的時候會產生誤差。這個誤差的大小是用單片機的內部時鐘決定的，采用高頻率的晶振來為單片機提供內部時鐘，則能減少此誤差。本次設計我們用的是12MHz的晶振，而測頻的范圍是1Hz~1MHz。所以定時計數的誤差在本系統基本可以忽略不計。使用說明該設計主要是能夠測量外部周期信號的頻率值，并且通過數碼管進行顯示。把編譯好得到的hex程序文件載入到單片機里，就可以對整體電路進行仿真了。經過對上述電路的仿真，我們可以看出，電路所要完成的功能都能基本實現。結論基于單片機的頻率計的設計涉及到計算機的硬軟件知識，通過對系統的設計和調試，本次設計主要完成了以下工作：提出基于單片機的數字頻率計設計的基本方案；完成了電路設計；編譯了軟件程序；對硬件電路進行了仿真，進行了誤差分析。參考文獻[1]李雷等編.集成電路應用實驗.國防工業出版社2003[2]李雷等編.電子技術應用實驗教程.電子科技大學出版社,2006[3]朱紅等編.電子技術綜合實驗.電子科技大學出版社,2005[4]馮熙昌編.電子電話機集成電路手冊.人民郵電出版社,1996[5]李華等編.MCS-51系列單片機實用接口技術.北京航空航天大學出版社，1993[6]徐惠民，安德寧等編.單片微型計算機原理接口及應用.北京郵電大學出版社,2000[7]張毅坤，陳善久,單片微型計算機原理及應用.西安電子科技大學出版社，2002.[8]張友德，趙志英，徐時亮.單片微機原理應用與實驗.復旦大學出版社，2000.附錄Ⅰ、系統電路圖Ⅱ、程序清單#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsfr16DPTR=0x82;bitstatus_F=1;uintaa,qian,bai,shi,ge,bb,wan,shiwan;ucharcout;unsignedlongtemp;ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};voiddelay(uintz);voidinit();voiddisplay(uintshiwan,uintwan,uintqian,uintbai,uintshi,uintge);voidxtimer0();voidxtimer1();voidmain(){ P0=0XFF; init(); while(1) { if(aa==19) { aa=0; status_F=1; TR1=0; delay(46); TR0=0; DPL=TL0; DPH=TH0; temp=DPTR+cout*65535; shiwan=temp%1000000/100000; wan=temp%100000/10000; qian=temp%10000/1000; bai=temp%1000/100; shi=temp%100/10; ge=temp%10; if(shiwan==0) { shiwan=10; if(wan==0) { wan=10; if(qian==0) { qian=10; if(bai==0) { bai=10; if(shi==0) shi=10; }}}} } display(shiwan,wan,qian,bai,shi,ge); }}voidinit(){ temp=0; aa=0; cout=0; IE=0X8A; TMOD=0x15; TH1=0x3c; TL1=0xb0; TH0=0; TL0=0; TR1=1； TR0=1;}voiddisplay(uintshiwan,uintwan,uintqian,uintbai,uintshi,uintge){ P0=0x20; P2=table[shiwan]； delay(5); P0=0x10; P2=table[wan]; delay(3); P0=0x08; P2=table[qian]; delay(3); P0