《單片微型計算機與接口技術》課程設計說明書設計并實現(xiàn)頻率相位表

1、武漢理工大學單片微型計算機與接口技術課程設計說明書目錄1 設計題目12 設計原理12.1 設計原理12.2 設計原理13 系統(tǒng)的硬件設計23.1 系統(tǒng)的硬件電路圖23.2 系統(tǒng)的硬件資源34 系統(tǒng)的軟件設計 64.1設計源程序 64.2程序流程圖165 電路仿真 176 仿真測試分析 197 心得體會 218 參考文獻 221設計題目設計并實現(xiàn)頻率/相位表要求：輸入兩路方波信號，測量信號的頻率和兩信號的相位差，能顯示頻率值和相位差，精度：0.1hz，0.10。在滿足精度的前提下分析和證實系統(tǒng)的測量范圍。2設計原理2.1 設計原理利用單片機實現(xiàn)頻率和相位表的方法我了解的有兩種：第一、利用輸入信號

2、的下降沿產(chǎn)生中斷，對信號進行計數(shù)，然后根據(jù)計數(shù)的結(jié)果，乘以計數(shù)的周期，就是輸入信號的周期了，然后求倒數(shù)，并輸出值就是頻率了。而相位則是利用相似的方法，既是第一個輸入信號的下降沿觸發(fā)外中斷int0，t0和t1開始計數(shù)，第二個信號輸入到int1，下降沿觸發(fā)，并輸出計數(shù)的值，然后將計數(shù)的值與之前的計算頻率的值進行計算，就可以計算出相位的值。這種方法比較適合測量頻率的值比較低的時候。第二、可以利用計數(shù)器進行計時，在計時的時間里面統(tǒng)計有多少個下降沿，然后就可以通過對計數(shù)的時間和下降沿的值計算出輸入信號的周期。計算出周期之后就可以得到頻率的值。至于相位也是這樣，通過統(tǒng)計下降沿的值，然后與之間的方式一樣，就

3、可以得到相位的值了。這種方法比較適合測量高頻的時候。在這次的單片機的課程設計中我采用的是第一種方法，所以在測量時的頻率范圍很小，而且能滿足要求的測量準確的頻率也比較低。至于相位滿足要求的頻率范圍就更加的小了，而且也不是特別的準確。2.2 系統(tǒng)框圖設計的頻率/相位表的系統(tǒng)框圖如下圖1所示。圖13 系統(tǒng)的硬件設計3.1 系統(tǒng)的硬件電路圖系統(tǒng)的硬件電路圖如下所示：圖23.2 系統(tǒng)的硬件資源（1）89c52單片機如圖所示為89c52單片機的引腳圖圖3p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向i/o口，沒腳可吸收8ttl門電路，當p1口的電路第一次寫時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部數(shù)據(jù)存儲器，它被定義數(shù)

4、據(jù)/地址的第八位在flash編程時，p0口作為原碼輸入口，當flash進行校驗時，p0口輸出原碼，此時p0口外部必須拉高。p2口在設計中，p2.0設置為lcd的寄存器rs控制端，p2.1設置為lcd的rw控制端，p2.2設置為lcd的使能e控制端。p3口管腳 備選功能p3.2 /int0(外部中斷0)p3.3 /int1(外部中斷1)p3.4 t0(計時器0外部輸入)p3.5 t1(計時器1外部輸入)p3.6 /wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫通道)p3.7 /rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀通道)（2）1602lcd顯示器如圖所示為1602顯示器的引腳圖圖41602lcd通常有14條引腳線或16條引腳線的lcd

5、，多出來的2條線是背光電源線。 表1 1602lcd引腳說明表引腳符號功能說明1vss一般接地2vdd接電源（+5v）3v0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度）。4rsrs為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5r/wr/w為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6ee(或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。7db0低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總

6、線 2位10db3低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光 電源負極表2 寄存器選擇控制表rsr/w操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（db7），以及讀取位址計數(shù)器（db0db6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）12從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)（3）異或門異或門管腳圖如下所示;圖5其真值表如下：表3 異或門真值表4 系統(tǒng)的軟件設計4.1設計源

7、程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*/sbit pin_rs = p20;sbit pin_rw = p21;sbit pin_e = p22;#define pin_data p0/*/char m=0,n=0;char u,v;float t0,t1,f,p;uint a=48,48,48,48,48,46,48,48; /頻率數(shù)據(jù)結(jié)果保存uint b=48,48,48,46,48,48; /相位數(shù)據(jù)結(jié)果保存uint i,j;uint x,y;uint c,d;void lcd_re

8、set();void display(uint x, uint y, uint data1);void shortdelay(uchar i);void longdelay(uint i);void set_rs(bit i);void set_rw(bit i);void set_e(bit i);void sc_p0(bit i);void write_instruc(uintinstruc);void write_data(uint data1);void display(uint x, uint y, uint data1);uint read_bf_ac(void);uint rea

9、d_data(void);bit lcd_busy();#define clearscreen()write_instruc(0x01)#define cursorreturn()write_instruc(0x02)#define inputmode(temp)write_instruc(temp)#define dispcontrol(temp)write_instruc(temp)#define functionset(temp)write_instruc(temp)#define dispshift(temp)write_instruc(temp)#define setcgram_ad

10、d(address)write_instruc(0x40 | address)#define setddram_add(address)write_instruc(0x80 | address)/* lcd初始化 */void lcd_init()lcd_reset();inputmode(0x06); /增量方式，不移位dispcontrol(0x0c);/顯示開，光標關，閃爍關functionset(0x38);/8位，2行，57/定時計數(shù)器初始化void ct_init()tmod=0x99; /gate=1,t1、t0工作在方式1，定時方式th0=0; /定時計數(shù)器初值清零tl0=0;

11、th1=0;tl1=0;tr0=1; /tr0,tr1置位，此時定時計數(shù)器的啟動有int0,int1引腳電平?jīng)Q定tr1=1;et0=1; /開中斷et1=1;/外部中斷0服務程序void itc0() interrupt 0 u=m; /讀定時計數(shù)器0溢出次數(shù)m=0; /溢出次數(shù)清零x=th0*256+tl0; /讀定時計數(shù)器0當前值th0=0; /定時計數(shù)器0清零tl0=0;/定時計數(shù)器0溢出中斷void time0() interrupt 1 m+; /溢出次數(shù)加1/外部中斷1服務程序void itc1() interrupt 2 v=n; /讀定時計數(shù)器1溢出次數(shù)n=0; /溢出次數(shù)清零

12、y=th1*256+tl1; /讀定時計數(shù)器1當前值th1=0; /定時計數(shù)器1清零tl1=0;/定時計數(shù)器1溢出中斷void time1() interrupt 3 n+; /溢出次數(shù)加1/* 主函數(shù) */ void main()lcd_init(); /液晶顯示初始化ct_init(); /定時計數(shù)器初始化ea=1; /開總中斷ex0=1; /允許外部中斷ex1=1;it0=1; /設置外部中斷方式為下降沿觸發(fā)it1=1;p3=0xff;while(1)t0=u*65536+x; /計算脈沖時間寬度f=1000000/(2*t0); /計算頻率c=f*100; /計算結(jié)果逐位保存a7=c%

13、10+48;a6=(c/10)%10+48;c=f;a4=c%10+48;a3=(c/10)%10+48;a2=(c/100)%10+48;a1=(c/1000)%10+48;a0=(c/10000)%10+48;display(0,1,f); /將顯示單元數(shù)據(jù)送液晶屏顯示display(0,3,=);for(i=0,j=5;i=7;i+,j+)display(0,j,ai);display(0,14,h);display(0,15,z);t1=v*65536+y; /計算脈沖寬度p=(t1/(2*t0)*360; /計算相位差d=p*100; /將計算結(jié)果逐位保存b5=d%10+48;b4=

14、(d/10)%10+48;d=p;b2=d%10+48;b1=(d/10)%10+48;b0=(d/100)%10+48;display(1,1,p); /將顯示數(shù)據(jù)送液晶屏顯示display(1,3,=);for(i=0,j=5;i0;i-) ;/長延時函數(shù)：longdelay()void longdelay(uint i)uint j;for(;i0;i-) for(j=1000;j0;j-);/寄存器選擇信號：set_rs()void set_rs(bit i)if(i=1) pin_rs = 1;else pin_rs = 0;/讀寫操作控制信號：set_rw()void set_rw

15、(bit i)if(i=1) pin_rw = 1;else pin_rw = 0;/使能信號：set_e()void set_e(bit i)if(i=1) pin_e = 1;else pin_e = 0;/io輸入輸出控制void sc_p0(bit i) if(i=1) p0 = 0xff;else p0 = 0x00; /寫指令函數(shù)：write_instruc()void write_instruc(uintinstruc)while(lcd_busy();sc_p0(0);set_rs(0);set_rw(0);/shortdelay(1);set_e(0);pin_data =

16、instruc;/shortdelay(1);set_e(1);shortdelay(10);set_e(0);/shortdelay(1);set_rw(1);set_rs(1);/讀bf以及ac的值函數(shù)：read_bf_ac()uint read_bf_ac()uint temp;sc_p0(1);set_rs(0);set_rw(1);/shortdelay(1);set_e(0);/shortdelay(1);set_e(1);shortdelay(1);temp = pin_data;shortdelay(10);set_e(0);/shortdelay(1);set_rw(0);s

17、et_rs(1);return(temp);/寫數(shù)據(jù)到ram函數(shù)：write_data()void write_data(uint data1)sc_p0(0);set_rs(1);set_rw(0);/shortdelay(1);set_e(0);pin_data = data1;/shortdelay(1);set_e(1);shortdelay(10);set_e(0);/shortdelay(1);set_rw(1);set_rs(0);/從ram讀數(shù)據(jù)函數(shù)：read_data()uint read_data(void)uint temp;sc_p0(1);set_rs(1);set_

18、rw(1);/shortdelay(1);set_e(0);/shortdelay(1);set_e(1);shortdelay(1);temp = pin_data;shortdelay(10);set_e(0);/shortdelay(1);set_rw(0);set_rs(0);return(temp);/檢測lcd控制器狀態(tài)函數(shù)：lcd_busy()/返回一bit數(shù)：1 忙；0 閑bit lcd_busy()return(bit)(read_bf_ac() & 0x80);/在指定位置顯示字符函數(shù): display()/ x為行號，y為列號，/ data為顯示字符的碼字數(shù)據(jù)void d

19、isplay(uint x, uint y, uint data1)uint temp; while(lcd_busy(); /若lcd控制器忙，則等待temp = y & 0x0f;x&= 0x01;if(x) temp |= 0x40;setddram_add(temp); /設置顯示位置write_data(data1);/lcd復位函數(shù)：lcd_reset()void lcd_reset()clearscreen();cursorreturn();4.2程序流程圖圖65 電路仿真仿真電路總圖：圖7電路輸入方波信號：圖8分別輸入兩路的方波的信號，通過異或門控制相位差。單片機中斷控制：圖9

20、int0和int1分別輸入兩路的方波的信號，有相位差lcd顯示：圖10利用p0口輸出數(shù)據(jù)，而p2.0、p2.1、p2.2控制lcd顯示器，從而得到頻率及相位差的顯示結(jié)果。6仿真測試分析仿真測試分析:(1) 輸入信號頻率：圖11仿真時輸入信號頻率可調(diào)，并可通過數(shù)碼管測試得到輸入信號的頻率，通過異或門控制兩個輸入信號的相位差。(2) 輸入信號波形兩個輸入信號的波形及相位差如圖所示。圖12(3) 輸出信號頻率及相位差圖13當兩個輸入信號同頻率為220hz時，lcd輸出所示。其中，f為頻率，p為相位差。性能分析：這是利用單片機的內(nèi)部的計數(shù)器t0和t1對頻率和相位進行計算。首先通過輸入信號的下降沿觸發(fā)中

21、斷int0和int1，對信號進行計數(shù)，然后根據(jù)計數(shù)的結(jié)果，乘以計數(shù)的周期，就是輸入信號的周期了，然后求倒數(shù)，并輸出值就是頻率了。而相位則是通過第一個輸入信號的下降沿觸發(fā)外中斷int0，t0和t1開始計數(shù)，第二個信號輸入到int1，下降沿觸發(fā)中斷int1，并輸出計數(shù)的值，然后將計數(shù)的值與之前的計算頻率的值進行計算，就可以計算出相位的值。只是在實物測試時發(fā)現(xiàn)，輸入信號頻率在比較低的時候，lcd的顯示比較穩(wěn)定，隨著輸入信號的頻率的增加，誤差慢慢增大，達到7khz左右時，誤差較大，而且lcd顯示開始不穩(wěn)定了。7心得體會為期一周的單片機課程設計就要結(jié)束了，在這一周內(nèi)，我遇到了很多問題，也學到了很多東西。

22、課程設計開始時，由于沒有經(jīng)驗，不知如何下手，所以就去圖書管找了一些書看，盡管有許多的設計方案，可是總感覺自己還是有許多的東西弄不太清楚，于是就請教同學。他常做一些設計，有一些經(jīng)驗。大概知道設計的方向后，就自己上網(wǎng)查資料，到圖書館借閱一些相關書籍，然后自己就開始編寫程序進行設計了。開始編寫程序的時候，最主要的就是要頭腦清醒，并且要對大概程序的布局，和每個功能的實現(xiàn)方法要有個邏輯。這樣在遇到?jīng)]有辦法實現(xiàn)的功能的時候，才能快速的解決問題。我設計的是頻率/相位表，設計要求：輸入兩路方波信號，測量信號的頻率和兩信號的相位差，能顯示頻率值和相位差，精度：0.1hz，0.10。在滿足精度的前提下分析和證實系

23、統(tǒng)的測量范圍。編程設計思想為：利用輸入信號的下降沿產(chǎn)生中斷，對信號進行計數(shù)，然后根據(jù)計數(shù)的結(jié)果，乘以計數(shù)的周期，就是輸入信號的周期了，然后求倒數(shù)，并輸出值就是頻率值了。而相位則是利用相似的方法，既是第一個輸入信號的下降沿觸發(fā)外中斷int0，t0和t1開始計數(shù)，第二個信號輸入到int1，下降沿觸發(fā)，并輸出計數(shù)的值，然后將計數(shù)的值與之前的計算頻率的值進行計算，就可以計算出相位的值。只是這種方法比較適合測量頻率的值比較低的時候。我根據(jù)這編程思想慢慢完成編程并實現(xiàn)了頻率/相位表功能。編程結(jié)束后，我進行了protues電路仿真。仿真結(jié)束后，和同學一起進行了實物測試，雖然最終結(jié)果還是有些誤差，但還是完成實

24、現(xiàn)了頻率/相位表功能。每一次課程設計都是一個很好的學習過程，并且是一個很好的學會自學的過程。在這個過程中，我們能學會遇到一些問題，先自己想辦法解決，如果自己實在解決不了的，可以查閱資料和幫助性文檔。遇到問題解決不了的，不是一味的逃避和完全依靠他人，我們要學會獨立的思考。在自己的努力下，課程設計最終完成了。盡管經(jīng)歷了不少的艱辛，但給我積累了一點設計的經(jīng)驗，最后也有點小小的成就感。后面的路還很長，我還的努力！ 8 參考文獻1 李群芳、 張士軍，單片微型計算機與接口技術, 電子工業(yè)出版社，20082 張毅剛、彭喜元、董繼成，單片機原理及應用，高等教育出版社，20043 趙曉安，mcs-51單片機原理

25、及應用，天津大學出版社，20014 何立民mcs-51系列應用系統(tǒng)設計北京：北京航空航天大學出版社,19935barry b brey. the intel microprocessors. 5th ed. pearson education,2001ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij

26、5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zpfzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6hcxayqynpog8duybawqsl20csg06d

27、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 ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh