課程設(shè)計(jì)--6位數(shù)顯頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　學(xué) 號(hào)</b></p><p>　　單片機(jī)原理及應(yīng)用A課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　起止日期： 2013 年 12月 23日 至 2013 年 12月 27日</p><p><b>　　控制與機(jī)械工

2、程學(xué)院</b></p><p>　　2013年 12 月 27 日</p><p>　6位數(shù)顯頻率計(jì)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　20 —20 學(xué)年第 學(xué)期</p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 單片機(jī)

3、原理及應(yīng)用A課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 6位數(shù)顯頻率計(jì)的設(shè)計(jì) </p><p>　　完成期限：自 2013 年 12 月 23 日至 2013 年 12 月 27 日共 1 周</p><p>　　設(shè)

4、計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容（可另加附頁(yè)）：</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的1、進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。2、掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。3、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)。4、通過(guò)實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。5、通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過(guò)程，了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程，為今后從事相

5、應(yīng)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　1、認(rèn)真認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)的意義，掌握設(shè)計(jì)工作程序，學(xué)會(huì)使用工具書和技術(shù)參考資料，并培養(yǎng)科學(xué)的設(shè)計(jì)思想和良好的設(shè)計(jì)作風(fēng)。</p><p>　　2、提高模型建立和設(shè)計(jì)能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的方法。</p><p>　　3、提高獨(dú)立分析、解決問題的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)

6、際應(yīng)用訓(xùn)練。</p><p>　　4、課程設(shè)計(jì)的說(shuō)明書要求簡(jiǎn)潔、通順，計(jì)算正確，圖紙表達(dá)內(nèi)容完整、清楚、規(guī)范。</p><p>　　5、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書封面格式要求見《天津城市建設(shè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)教學(xué)工作規(guī)范》</p><p><b>　　附表1。</b></p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)具體要求</p><

7、;p>　　1、要求每位同學(xué)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2、原理圖設(shè)計(jì)。 1）原理圖設(shè)計(jì)要符合項(xiàng)目的工作原理，連線要正確。 2）圖中所使用的元器件要合理選用，電阻，電容等器件的參數(shù)要正確標(biāo)明。 3）原理圖要完整，CPU，外圍器件，擴(kuò)器接口，輸入/輸出裝置要一應(yīng)俱全。3、程序調(diào)計(jì) 1）根據(jù)要求，將總體項(xiàng)能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。 2）根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之

8、間的關(guān)系，設(shè)直出完整的程序流程圖。4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1）原理圖設(shè)計(jì)說(shuō)明簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作過(guò)程及順序。 2）程序設(shè)計(jì)說(shuō)明對(duì)程序設(shè)計(jì)總體功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)各子模塊的功能以及各子模塊之間的關(guān)系作較詳細(xì)的描述。 3）畫出工作原理圖，程序流程圖如并給出相應(yīng)的程序清單。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)任務(wù)</b>&l

9、t;/p><p>　　利用AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)一數(shù)字頻率計(jì)。使用AT89S51的T0、T1的定時(shí)計(jì)數(shù)器功能，來(lái)完成對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的頻率結(jié)果通過(guò)3位數(shù)碼管顯示出來(lái)。要求能夠?qū)?－250KHZ的信號(hào)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)誤差不超過(guò)±1HZ。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： </p><p>　　系（教研室

10、）主任（簽字）： </p><p>　　批準(zhǔn)日期：2013 年 12 月 18 日</p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　一、硬件電路的設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　1、工作原理：2</b></p><p>

11、;　　2、各部分電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 單片機(jī)控制電路2</p><p>　　2.2 晶振時(shí)序電路2</p><p>　　2.3 復(fù)位電路3</p><p>　　2.4 數(shù)顯頻率計(jì)電路3</p><p>　　二、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4</p><p>　　1、設(shè)計(jì)原理

12、及內(nèi)容4</p><p><b>　　2、程序框圖6</b></p><p><b>　　3、程序清單7</b></p><p><b>　　三、總結(jié)8</b></p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)10</b></p><

13、p><b>　　緒論</b></p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)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(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)

14、器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。</p><p>　　同時(shí)，單片機(jī)因?yàn)轶w積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于儀器儀表中。目前市場(chǎng)上的便攜式儀表大多都是以單片機(jī)為核心。 </p><p>　　頻率測(cè)量是電子學(xué)測(cè)量中最為基本的測(cè)量之一。由于頻率信號(hào)抗干擾性強(qiáng)，易于傳輸，因此可以獲得較高的測(cè)量精度。隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，頻率測(cè)量成為一項(xiàng)越來(lái)越普遍的工作，測(cè)頻原理

15、和測(cè)頻方法的研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注。</p><p>　　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(cè)量?jī)x器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過(guò)程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計(jì)。傳統(tǒng)的頻率計(jì)采用測(cè)頻法測(cè)量頻率，通常由組合電

16、路和時(shí)序電路等大量的硬件電路組成，產(chǎn)品不但體積大，運(yùn)行速度慢而且測(cè)量低頻信號(hào)不準(zhǔn)確。本次采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一種數(shù)字顯示的頻率計(jì)，測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，用單片機(jī)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，可使頻率計(jì)的性能較原來(lái)大有提高。在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)的頻率計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)非常精簡(jiǎn)，而且具有靈活的現(xiàn)場(chǎng)可更改性。在不更改硬件電路的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種改進(jìn)還可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。該數(shù)字頻率計(jì)具有高速、精確、可靠、抗干擾性強(qiáng)

17、和現(xiàn)場(chǎng)可編程等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　6位數(shù)顯頻率計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p><b>　　一、硬件電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、工作原理：</b></p><p>　　輸入信號(hào)→單片機(jī)→LED顯示輸出</p><p>　　圖1 單片機(jī)控制的數(shù)顯頻

18、率計(jì)電路系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2、各部分電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 單片機(jī)控制電路</p><p>　　單片機(jī)控制電路由AT89C51單片機(jī)、晶振時(shí)序電路、復(fù)位電路構(gòu)成。</p><p>　　2.2 晶振時(shí)序電路</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別

19、為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　圖2 AT89C51 OSC的晶振連接圖</p><p><b>　　2.3 復(fù)位電路</b>

20、</p><p>　　開關(guān)復(fù)位電路只要按下按鍵開關(guān)就能使單片機(jī)復(fù)位。本此設(shè)計(jì)采用開關(guān)復(fù)位電路。</p><p>　　圖3 AT89C51復(fù)位電路</p><p>　　2.4 數(shù)顯頻率計(jì)電路</p><p>　　51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們都有定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。MCS-51系列單片機(jī)中

21、的兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1可工作于定時(shí)或計(jì)數(shù)方式。當(dāng)它們被設(shè)定為計(jì)數(shù)方式時(shí)，可分別累計(jì)由T0和T1端輸入的外部脈沖。即每輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1；當(dāng)它們被設(shè)定為定時(shí)方式時(shí)，可對(duì)機(jī)內(nèi)CPU送來(lái)的機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于機(jī)器周期是穩(wěn)定的，故能實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)。因此只要讀出單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)脈沖的個(gè)數(shù)，就可知道被測(cè)脈沖的頻率，只要讀出被測(cè)脈沖在一個(gè)秒內(nèi)所累計(jì)的機(jī)器周期數(shù)，即可求出被測(cè)脈沖的周期。這樣通過(guò)T0或T1工作于計(jì)數(shù)或定時(shí)方式，便能實(shí)

22、現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率或周期的測(cè)量。</p><p>　　圖4 基于AT89C51的數(shù)顯頻率計(jì)電路</p><p><b>　　二、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件調(diào)試主要是編寫相應(yīng)的程序，在電路仿真軟件上仿真，直至到預(yù)期效果。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)主要包括：</p>

23、<p>　　單片機(jī)控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊。LED顯示模塊：使用兩個(gè)4位數(shù)碼管顯示用戶的選擇。</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)原理及內(nèi)容</b></p><p>　?。?）．定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式設(shè)置，由圖可知，T0是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，對(duì)輸入的頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，但對(duì)工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下的T0，最大計(jì)數(shù)值為fOSC/24，由于fO

24、SC＝12MHz，因此：T0的最大計(jì)數(shù)頻率為250KHz。對(duì)于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，即為頻率值。所以T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí)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(lái)。</p><p>　　(2）．T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65ms，達(dá)不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。2、程序框圖&l

25、t;/p><p>　　主程序及各子程序的框圖見圖5和圖6。</p><p>　　T0中斷服務(wù)子程序流程如圖6所示。測(cè)頻時(shí),定時(shí)器T0 工作在定時(shí)方式,每次定時(shí)50mS ,則T0 中斷20 次正好為1秒,即T0用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào),定時(shí)器T0 用作計(jì)數(shù)器,對(duì)待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù),每秒鐘的開始啟動(dòng)T0 ,每秒鐘的結(jié)束關(guān)閉T0 ,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(lái)。<

26、/p><p>　　圖5 主 程序框圖 圖6 中斷子程序流程圖</p><p><b>　　3、程序清單</b></p><p>　　#include<reg51.h> unsigned char code dispbit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,

27、0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,                      

28、60;         0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40}; unsigned char dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10}; unsigned char temp[8]; unsigned char dispcount; unsigned char

29、 T0count; unsigned char timecount; bit flag; unsigned long x; void main(void) {   unsigned char i;   TMOD=0x15;   TH0=0;   TL0=0;   TH1

30、=(65536-4000)/256;   TL1=</p><p><b>　　三、總結(jié)</b></p><p>　　單片機(jī)作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學(xué)初我對(duì)這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設(shè)計(jì)后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對(duì)單片機(jī)的興趣也在逐漸增加。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料

31、了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們是在做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實(shí)際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無(wú)法升級(jí)為設(shè)計(jì)。   </p><p>　　我們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，若遇到實(shí)在搞不明白的問題就會(huì)及時(shí)請(qǐng)教老師，使自己學(xué)到了

32、不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過(guò)程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過(guò)一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得

33、作為一名自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是很有意義的。更重要的是如何把自己平時(shí)所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中。</p><p>　　這次實(shí)習(xí)讓我受益匪淺，無(wú)論從知識(shí)上還是其他的各個(gè)方面。上課的時(shí)候的學(xué)習(xí)從來(lái)沒有見過(guò)真正的單片機(jī)，只是從理論的角度去理解枯燥乏味。但在實(shí)習(xí)中見過(guò)甚至使用了單片機(jī)及其系統(tǒng)，能夠理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)，開闊了眼界，提高了單片機(jī)知識(shí)的理解和水平。</p><p>　　單片機(jī)是很

34、重要的一門課程，老師和一些工作的朋友都曾說(shuō)過(guò)，如果學(xué)好一門單片機(jī)，就憑這個(gè)技術(shù)這門手藝找一個(gè)好工作也不成問題。盡管我們?cè)谡n堂學(xué)到的內(nèi)容很有限，但在以后的學(xué)習(xí)中單片機(jī)還需要好好的深入研究和學(xué)習(xí)，學(xué)好了單片機(jī)也就多了一項(xiàng)生存的本錢。最后感謝老師對(duì)我們的精心指導(dǎo)和幫助，感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]　李朝

35、青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版）.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[2]　李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)［Ｍ］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]　閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　[4]　廖常初.現(xiàn)場(chǎng)總線概述［J］.電工技術(shù)，1999.</p>