基于AT89C52單片機(jī)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告選題名稱: 基于AT89C52單片機(jī)的簡(jiǎn)易頻率計(jì)設(shè)計(jì)系（院）: 專 業(yè): 計(jì)）班 級(jí): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 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(gè)經(jīng)常用到的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。本項(xiàng)目主要闡述了以AT89C52單片機(jī)作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，以達(dá)到測(cè)量頻率并進(jìn)行顯示的目的。本項(xiàng)目利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器溢出產(chǎn)生中斷來實(shí)現(xiàn)定時(shí)，把單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)2.5ms定

2、時(shí)。外部待測(cè)脈沖從單片機(jī)的TI（第15引腳）輸入，以定時(shí)/計(jì)數(shù)器1作為計(jì)數(shù)器，利用中斷方式來達(dá)到間接測(cè)量的目的。最后采用四位數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)采用C語言進(jìn)行軟件編程，用keil軟件進(jìn)行調(diào)試。最后把調(diào)試成功后的程序固化到AT89C52單片機(jī)中，接到預(yù)先焊好的電路板上，接上待測(cè)脈沖，通電運(yùn)行，數(shù)碼管成功顯示待測(cè)脈沖頻率。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；頻率計(jì)；AT89C52目錄1 項(xiàng)目綜述.111 設(shè)計(jì)要求112 系統(tǒng)設(shè)計(jì)12 硬件設(shè)計(jì).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(jì).43.1 程序流程圖43.2 軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(xiàn).121 項(xiàng)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(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。本項(xiàng)目主要闡述了選擇AT89C52單片機(jī)作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率并進(jìn)行顯示。11 設(shè)計(jì)要求基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)要求如下：(1) 測(cè)量范圍。幅度：0.55V；頻率：1Hz1MHz.(2) 測(cè)試誤差0.1%。(3) 用4位數(shù)碼管顯示。當(dāng)頻率變化時(shí)，能通過數(shù)碼管及時(shí)看到變化后的信號(hào)頻率。12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)121 框圖設(shè)計(jì)基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)

4、易頻率計(jì)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(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)系統(tǒng)框圖123 知識(shí)點(diǎn)本項(xiàng)目需要通過學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識(shí)：1) +5V電源原理及設(shè)計(jì)。2) 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。3) 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)。4) 頻率信號(hào)發(fā)生器的特性及使用。5) 驅(qū)動(dòng)電路74LS244的特性及使用。6) AT89C52單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)及功能。7) 單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)方法。2 硬件設(shè)計(jì)2.1 電路原理圖基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)電路原理圖如圖2-1所示。圖2-1 基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)易頻率

5、計(jì)電路原理圖2.2 元件清單基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)元件清單如表2-1所示。表2-1 基于AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)用途單片機(jī)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(dòng)器74LS2441LED驅(qū)動(dòng)非門74LS041位選信號(hào)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，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相

6、同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)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(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。AT89C52 共有6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（INT0 和INT1），3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)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VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0 口是一

7、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(zhǎng)的時(shí)間，簡(jiǎn)單輸入接口擴(kuò)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(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)1/OE和2/OE都為低電平時(shí)，輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當(dāng)1/OE和2/OE都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。3 軟件設(shè)計(jì)本項(xiàng)目利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器

8、溢出產(chǎn)生中斷來實(shí)現(xiàn)定時(shí)。待測(cè)信號(hào)由單片機(jī)的TI中斷來間接測(cè)量。定時(shí)/計(jì)數(shù)器0定時(shí)2.5ms中斷并對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)2.5ms中斷次數(shù)計(jì)到40次即0.1s時(shí)，查看定時(shí)/計(jì)數(shù)器1上的計(jì)得的數(shù)值，經(jīng)過計(jì)算得到的待測(cè)信號(hào)的頻率值，放入顯示緩沖區(qū)，由數(shù)碼管進(jìn)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(jì)簡(jiǎn)述1）利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器溢出產(chǎn)生中斷來實(shí)現(xiàn)定時(shí)。2）待測(cè)信號(hào)由單片機(jī)的TI（第15引腳）中斷來間接測(cè)量。3）采用12MHz晶振，機(jī)器周期為1us4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作方式：定時(shí)方式，工作方式1，每次定時(shí)2.5ms。 實(shí)現(xiàn)2.5ms定時(shí)算法： （3-1

9、） 即TH0=0xf6，TL0=0x3c 5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作方式：計(jì)數(shù)方式，工作方式1。當(dāng)2.5ms中斷次數(shù)計(jì)到40次即0.1s時(shí)，查看定時(shí)/計(jì)數(shù)器1上的計(jì)得的數(shù)值 。6）通過公式： （3-2） 可以計(jì)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(jī)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(hào)，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(jī)簡(jiǎn)易頻率計(jì)程序清單如下：#include<reg52.h>bit timeint0,timeint1;un

10、signed 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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)BCD碼子程序，/將BCD碼送至顯示緩存數(shù)組unsigned char i; /當(dāng)顯示的頻率超出范圍，顯示EEEE報(bào)錯(cuò)if (

11、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(gè)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<4;i+) /依次選中4個(gè)數(shù)碼管 temp=dispbufi; /查出

12、字碼 temp=tabletemp; /第三位顯示小數(shù)點(diǎn) 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(diǎn)亮字位 posi<<=1; void INIT_TMR1INT(void) /定時(shí)器初始化了程序，定義了兩種 /定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作定時(shí)器方式，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作在計(jì)數(shù)器方式 TMOD=0x51; ET1=1; /中斷0開中斷 ET0=1; /CPU開中斷 EA=1; count_1s=0; /啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0開始定時(shí) TR0=1

13、; TR1=1;void time0(void) interrupt 1 /定時(shí)器0中斷服務(wù)程序，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用，/每2.5ms執(zhí)行一次TH0=0xf6;TH1=0x3c;/每次定時(shí)是2.5 ms, 40次即0.1sif(+count_1s>40) count_1s=0; /每0.1s對(duì)計(jì)數(shù)器1所計(jì)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì) timecount=TH1*256+TL1; TH1=0; TL1=0; /精確到小數(shù)點(diǎn)后1位，以KHz為單位 period=timecount/10; /四舍五入顯示 if(timecount%10)>4) period+; timecount=0; HEX_TO_BCD(

14、period); void timer1(void) interrupt 3 /定時(shí)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(jì)完成之后，就要進(jìn)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(jìn)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(jì)要求。先排除硬件電路故障，包括設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。利用萬用表或邏輯測(cè)試儀器，檢查電路中各器件以及引腳是否連接正確，是否

15、有短路故障。先將單片機(jī)AT89C52芯片取下，對(duì)電路板進(jìn)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(cè)試各電源電壓，若這些都沒有問題，則接上仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)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(jìn)行在線仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯(cuò)誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。本設(shè)計(jì)采用的調(diào)試軟件是keil。程序調(diào)試時(shí)，先是一個(gè)模塊一個(gè)模塊地進(jìn)行，一個(gè)子程序一個(gè)子程序地調(diào)試，最后聯(lián)起來統(tǒng)調(diào)。當(dāng)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)果分析把電路按要求接好，接上待測(cè)脈沖信號(hào)，插上電源即可測(cè)量出待測(cè)脈沖信號(hào)的頻率。本設(shè)計(jì)

16、利用實(shí)驗(yàn)室提供的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上的脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)接入的脈沖信號(hào)為0.25MHz時(shí)，可以看到數(shù)碼管上的顯示值為259.4KHz；當(dāng)接入的脈沖信號(hào)為0.5MHz時(shí)，可以看到數(shù)碼管上的顯示值為508.3KHz。經(jīng)計(jì)算，測(cè)量值都在誤差允許范圍內(nèi)，因此符合設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)成功完成預(yù)期目標(biāo)?？偨Y(jié)經(jīng)過一個(gè)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(jī)課程設(shè)計(jì)。整個(gè)過程可以說就是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，雖然有點(diǎn)累，但收獲頗多。通過此次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多以前在課本上學(xué)不到的東西，同時(shí)也把以前學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到了此次的課程設(shè)計(jì)中，很好地加強(qiáng)了我在單片機(jī)方面的知識(shí)，特別是在中斷處

17、理部分。整個(gè)調(diào)試程序的過程讓我對(duì)keil軟件有了更深一步的了解。并且，此次的課程設(shè)計(jì)也很好地鍛煉了我的動(dòng)手能力，讓我能夠發(fā)現(xiàn)問題，積極開動(dòng)腦筋去解決問題，同時(shí)也讓我對(duì)硬件有了進(jìn)一步的了解。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的實(shí)際能力，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考查過程。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只掌握書上的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而應(yīng)該把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，把理論運(yùn)用與實(shí)踐，從實(shí)踐中驗(yàn)證理論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，為以后踏入社會(huì)打下基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中不免會(huì)遇到一些問題，通過老師和同學(xué)的

18、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(shí)也鞏固了所學(xué)的知識(shí)。總得來說，此次的課程設(shè)計(jì)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(xiàn)1 李廣弟，朱月秀，冷祖祁.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2007.62 揚(yáng)居義.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)C程序設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.10指導(dǎo)教師評(píng)語學(xué)號(hào)姓名班級(jí)選題名