基于AT89C52單片機的簡易頻率計設(shè)計

1、單片機系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實習(xí)報告選題名稱: 基于AT89C52單片機的簡易頻率計設(shè)計系（院）: 專 業(yè): 計）班 級: 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 學(xué)年學(xué)期: 2009 2010 學(xué)年 第 2 學(xué)期2010年 5 月 30 日摘要： 在電子技術(shù)中，頻率是一個經(jīng)常用到的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得更為重要。本項目主要闡述了以AT89C52單片機作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計一個簡易數(shù)字頻率計，以達到測量頻率并進行顯示的目的。本項目利用單片機的內(nèi)部定時器溢出產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)定時，把單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器0作為定時器，實現(xiàn)2.5ms定

2、時。外部待測脈沖從單片機的TI（第15引腳）輸入，以定時/計數(shù)器1作為計數(shù)器，利用中斷方式來達到間接測量的目的。最后采用四位數(shù)碼管顯示。本設(shè)計采用C語言進行軟件編程，用keil軟件進行調(diào)試。最后把調(diào)試成功后的程序固化到AT89C52單片機中，接到預(yù)先焊好的電路板上，接上待測脈沖，通電運行，數(shù)碼管成功顯示待測脈沖頻率。關(guān)鍵詞：單片機；頻率計；AT89C52目錄1 項目綜述.111 設(shè)計要求112 系統(tǒng)設(shè)計12 硬件設(shè)計.22.1 電路原理圖22.2 元件清單22.3 主要芯片引腳說明33 軟件設(shè)計.43.1 程序流程圖43.2 軟件設(shè)計簡述53.3 程序清單64 系統(tǒng)仿真及調(diào)試.104.1 硬件

3、調(diào)試104.2 軟件調(diào)試105 結(jié)果分析.10總結(jié).11參考文獻.12單片機系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實習(xí)報告12單片機系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實習(xí)報告1 項目綜述在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得更為重要。本項目主要闡述了選擇AT89C52單片機作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計一個簡易數(shù)字頻率計測量頻率并進行顯示。11 設(shè)計要求基于AT89C52單片機簡易頻率計的設(shè)計要求如下：(1) 測量范圍。幅度：0.55V；頻率：1Hz1MHz.(2) 測試誤差0.1%。(3) 用4位數(shù)碼管顯示。當頻率變化時，能通過數(shù)碼管及時看到變化后

4、的信號頻率。12 系統(tǒng)設(shè)計121 框圖設(shè)計基于AT89C52單片機簡易頻率計的電路主要由數(shù)碼管顯示電路、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路等幾部分組成，系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.1 基于AT89C52單片機簡易頻率計系統(tǒng)框圖123 知識點本項目需要通過學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識：1) +5V電源原理及設(shè)計。2) 單片機復(fù)位電路工作原理及設(shè)計。3) 單片機晶振電路工作原理及設(shè)計。4) 頻率信號發(fā)生器的特性及使用。5) 驅(qū)動電路74LS244的特性及使用。6) AT89C52單片機引腳結(jié)構(gòu)及功能。7) 單片機C語言程序設(shè)計方法。2 硬件設(shè)計2.1 電路原理圖基于AT89C52單片機簡易頻率計

5、電路原理圖如圖2-1所示。圖2-1 基于AT89C52單片機簡易頻率計電路原理圖2.2 元件清單基于AT89C52單片機簡易頻率計元件清單如表2-1所示。表2-1 基于AT89C52單片機簡易頻率計元件清單元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機AT89C521控制核心晶振12MHz1晶振電路電容30pF2晶振電路電解電容10uF/10V1復(fù)位電路電阻10k1復(fù)位電路驅(qū)動器74LS2441LED驅(qū)動非門74LS041位選信號數(shù)碼管4位共陰1顯示電路按鍵1復(fù)位電路電源+5V/0.5A1提供+5V2.3 主要芯片引腳說明2.3.1 AT89C52引腳說明AT89C52為40腳雙列直插封裝8位通用微處理器，采

6、用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。AT89C52 共有6 個中斷向量：兩個外中斷（INT0 和INT1），3 個定時器中斷（定時器0、1、2）和串行口中斷。AT89C52引腳圖如下：圖2-2 AT89C52引腳圖主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和

7、VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。P1，P2，P3是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。2.3.2 74HC244引腳說明74HC244可以讓輸入的數(shù)據(jù)保持比較長的時間，簡單輸入接口擴展通常使用的典型芯片為74HC244，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74HC244 芯片的引腳排列如下圖所示：圖2-3 74HC244引腳圖74HC244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖器，使用時可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號。當1/OE和2/OE都為低電平時，輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當1/OE和2/O

8、E都為高電平時，輸出呈高阻態(tài)。3 軟件設(shè)計本項目利用單片機的內(nèi)部定時器溢出產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)定時。待測信號由單片機的TI中斷來間接測量。定時/計數(shù)器0定時2.5ms中斷并對中斷次數(shù)進行計數(shù)，當2.5ms中斷次數(shù)計到40次即0.1s時，查看定時/計數(shù)器1上的計得的數(shù)值，經(jīng)過計算得到的待測信號的頻率值，放入顯示緩沖區(qū)，由數(shù)碼管進行顯示。3.1 程序流程圖主程序流程圖如圖3-1所示。圖3-1 主程序流程圖3.2 軟件設(shè)計簡述1）利用單片機的內(nèi)部定時器溢出產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)定時。2）待測信號由單片機的TI（第15引腳）中斷來間接測量。3）采用12MHz晶振，機器周期為1us4）定時/計數(shù)器0工作方式：定時方式

9、，工作方式1，每次定時2.5ms。 實現(xiàn)2.5ms定時算法： （3-1） 即TH0=0xf6，TL0=0x3c 5）定時/計數(shù)器1工作方式：計數(shù)方式，工作方式1。當2.5ms中斷次數(shù)計到40次即0.1s時，查看定時/計數(shù)器1上的計得的數(shù)值 。6）通過公式： （3-2） 可以計算出脈沖頻率。 最后的數(shù)據(jù)以KHz單位，采用四舍五入的方法保留一位小數(shù)。7）顯示采用四位共陰LED數(shù)碼管，用單片機P0口的8位控制數(shù)碼管的8段二極管的明暗。用P2口的P2.0P2.3作為4位數(shù)碼管的選通信號，采用從低到高逐位掃描的方法。3.3 程序清單基于AT89C52單片機簡易頻率計程序清單如下：#include<

10、reg52.h>bit timeint0,timeint1;unsigned char dispbuf4;unsigned int period;unsigned int timecount=0;unsigned int count_1s;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /7段數(shù)碼管代碼表HEX_TO_BCD(unsigned int n) /十六進制數(shù)轉(zhuǎn)BCD碼子程序，/將BCD碼送至顯示緩存數(shù)組unsign

11、ed char i; /當顯示的頻率超出范圍，顯示EEEE報錯if (n>9361)for(i=0;i<4;i+) dispbufi=0x0e; else dispbuf3=n/1000; /取出千位字節(jié) dispbuf2=(n/100)%10; /取出百位字節(jié)dispbuf1=(n/10)%10; /取出十位字節(jié)dispbuf0=n%10; /取出個位字節(jié)void scandisp(void) /顯示子程序，/將顯示緩存數(shù)組中的BCD碼掃描并顯示在數(shù)碼管上 unsigned char posi=0x01; unsigned char i,j,temp; for(i=0;i<

12、4;i+) /依次選中4個數(shù)碼管 temp=dispbufi; /查出字碼 temp=tabletemp; /第三位顯示小數(shù)點 if(i=1) for(j=0;j<200;j+) P2=posi;P0=temp|0x80; else for(j=0;j<200;j+) P2=posi;P0 =temp; /依次點亮字位 posi<<=1; void INIT_TMR1INT(void) /定時器初始化了程序，定義了兩種 /定時/計數(shù)器0工作定時器方式，定時/計數(shù)器1工作在計數(shù)器方式 TMOD=0x51; ET1=1; /中斷0開中斷 ET0=1; /CPU開中斷 EA=

13、1; count_1s=0; /啟動定時/計數(shù)器0開始定時 TR0=1; TR1=1;void time0(void) interrupt 1 /定時器0中斷服務(wù)程序，系統(tǒng)自動調(diào)用，/每2.5ms執(zhí)行一次TH0=0xf6;TH1=0x3c;/每次定時是2.5 ms, 40次即0.1sif(+count_1s>40) count_1s=0; /每0.1s對計數(shù)器1所計數(shù)值進行統(tǒng)計 timecount=TH1*256+TL1; TH1=0; TL1=0; /精確到小數(shù)點后1位，以KHz為單位 period=timecount/10; /四舍五入顯示 if(timecount%10)>4

14、) period+; timecount=0; HEX_TO_BCD(period); void timer1(void) interrupt 3 /定時器1中斷服務(wù)程序，溢出后中斷 TH1=0x00; TL1=0x00;void main(void) /主函數(shù)/初始化INIT_TMR1INT();while(1) /顯示子程序 scandisp(); 4 系統(tǒng)仿真及調(diào)試應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計完成之后，就要進行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，軟件調(diào)試可以利用開發(fā)及仿真系統(tǒng)進行。4.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計要求。先排除硬件電路故障，包括設(shè)計性錯誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動態(tài)

15、。利用萬用表或邏輯測試儀器，檢查電路中各器件以及引腳是否連接正確，是否有短路故障。先將單片機AT89C52芯片取下，對電路板進行通電檢查，通過觀察看是否有異常，是否有虛焊的情況，然后用萬用表測試各電源電壓，若這些都沒有問題，則接上仿真機進行聯(lián)機調(diào)試，觀察各接口電路是否正常。4.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試是利用仿真工具進行在線仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。本設(shè)計采用的調(diào)試軟件是keil。程序調(diào)試時，先是一個模塊一個模塊地進行，一個子程序一個子程序地調(diào)試，最后聯(lián)起來統(tǒng)調(diào)。當程序調(diào)試無誤后，就可以用在系統(tǒng)編程器將程序固化到AT89C52的FLASH ROM中。5 結(jié)果分析把電路按要

16、求接好，接上待測脈沖信號，插上電源即可測量出待測脈沖信號的頻率。本設(shè)計利用實驗室提供的單片機實驗箱上的脈沖信號進行測試，當接入的脈沖信號為0.25MHz時，可以看到數(shù)碼管上的顯示值為259.4KHz；當接入的脈沖信號為0.5MHz時，可以看到數(shù)碼管上的顯示值為508.3KHz。經(jīng)計算，測量值都在誤差允許范圍內(nèi)，因此符合設(shè)計要求，本設(shè)計成功完成預(yù)期目標?？偨Y(jié)經(jīng)過一個星期的努力和老師的耐心指導(dǎo)，終于順利完成了此次的單片機課程設(shè)計。整個過程可以說就是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，雖然有點累，但收獲頗多。通過此次的單片機課程設(shè)計，我學(xué)到了許多以前在課本上學(xué)不到的東西，同時也把以前學(xué)到的理論知識運用

17、到了此次的課程設(shè)計中，很好地加強了我在單片機方面的知識，特別是在中斷處理部分。整個調(diào)試程序的過程讓我對keil軟件有了更深一步的了解。并且，此次的課程設(shè)計也很好地鍛煉了我的動手能力，讓我能夠發(fā)現(xiàn)問題，積極開動腦筋去解決問題，同時也讓我對硬件有了進一步的了解。課程設(shè)計是培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的實際能力，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對我們實際工作能力的具體訓(xùn)練和考查過程。這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，只掌握書上的理論知識是遠遠不夠的，而應(yīng)該把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合，把理論運用與實踐，從實踐中驗證理論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，為以

18、后踏入社會打下基礎(chǔ)。在設(shè)計的過程中不免會遇到一些問題，通過老師和同學(xué)的幫助，以及去圖書館查找資料，終于把問題都解決了，在解決問題的過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，同時也鞏固了所學(xué)的知識。總得來說，此次的課程設(shè)計很有意義，我從中學(xué)到了很多。過程雖苦，但結(jié)果很甜！參考文獻1 李廣弟，朱月秀，冷祖祁.單片機基礎(chǔ).北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2007.62 揚居義.單片機課程設(shè)計指導(dǎo).北京：清華大學(xué)出版社，2009.93 張義和，陳敵北.例說8051.北京：人民郵電出版社，2006.14 求是科技.單片機典型模塊設(shè)計實例導(dǎo)航.北京：人民郵電出版社，2004.55 周興華.手把手教你學(xué)單片機C程序設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.10指導(dǎo)教師評語學(xué)號姓名班級選