数字频率计.docx
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数字频率计
单片机课程设计
题目：
数字频率计
班级：
电气084
姓名：
王金龙
学号：
200809317
指导教师：
路小娟
设计时间：
2011.1.14
评语：
成绩
目录
一引言………………………………………………………………………………………..2
1.1课程设计的目的………………………………………………………………………..2
1.2课程设计的意义………………………………………………………………………..2
二课程设计课题……………………………………………………………………………..2
三基本原理…………………………………………………………………………………..2
四功能及按键说明…………………………………………………………………………..2
五主要硬件介绍……………………………………………………………………………..3
5.189C51芯片介绍………………………………………………………………………...3
5.2六位LED显示器………………………………………………………………………4
六程序流程图………………………………………………………………………………..5
6.1主程序main流程图5
6.2定时50ms中断子程序流程图6
6.3显示子程序流程图6
七原理图7
八源程序代码7
九仿真结果与分析10
十课程设计心得与体会14
十一参考文献………………………………………………………………………………15
数字频率计
一、引言
1.1课程设计的目的
通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用proteus仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力。
1.2课程设计的意义
通过本次课程设计，使得理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体指挥的作用。
二、课程设计课题
频率计系统设计：
用AT89C51单片机设计一个六位LED显示的频率计。
三、基本原理
本系统采用测量频率法，可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。
T/C0用做计数器。
在T/C1定时的时间里，对频率脉冲进行计数。
在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。
图1：
测量时序图
由于T0并不与T1同步，并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。
具体延时时间根据具体实验确定。
四、功能及按键说明
P0.0~P0.5为LED位选择，其中P0.5指向十万位P0.0指向个位，RP1为P0口的上拉电阻。
P2.0~P2.7为LED的段位选择，对应LED的A,B,C,D,E,F,G,DP。
P3.4为待测频率入口。
五、主要硬件介绍
5.189C51芯片介绍
许多由关硬件设计中都使用到单片机89C51，其功能[7]比以往的单片机强大的多。
89C51引脚图如图3-2所示。
图2：
89C51引脚图
芯片引脚功能：
主电源引脚Vcc和Vss
Vcc（40脚）：
接＋5V电压；
Vss（20脚）：
接地；
89C51晶振接法如图3-3。
图3：
89C51晶振接法图
选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为250kHz。
电容的大小范围为20pF～40pF，本设计选用30pF电容。
5.2六位led显示器
单片机应用系统中常使用LED作为显示器,在需多位LED显示时,为了简化电路,降低成本,常将所有门的选线并联在一起,由一个8位I/O口控制,而共阴（阳）I/O线受控制，实现各部分时选通。
图4：
6位LED动态显示接口电路
由于所有6位选线皆由一个I/O口控制,因此,在每一瞬间,6位LED会显示相同的字符。
要想每位显示不同的字符,就必须采用扫描方阵轮流点亮各位LED,即在每一瞬间只使某一位显示字符。
在此瞬间,段选控制I/O口输出相应字符段选码（字型码）,而位选则控制I/O口在该显示相应字符。
如此轮流,使每位分时显示该位应显示字符,根据人眼视觉特性,当LED所加信号频率大于50Hz时,人眼不能感觉其变化,所以每位显示的间隔不能超过20ms,也就是说要在20ms之内分时的点亮所有LED,LED越多所分的时间越短,亮度就会不足;如果增加点亮时间,又会使扫描频率下降,有闪烁感容易造成人眼的彼劳,这种方式就是我们大家常用的动态扫描方式,也是此种显示器的主要工作方式。
六、程序流程图
6.1主程序main流程图
2、定时50ms中断子程序xtimer1（）流程图
3
、显示子程序display流程图
七、原理图
图5：
频率计原理图
八、源程序代码
/*简易数字频率计：
T1定时计器，T0计数器，由P34（/T0）口输入待测频率*/
/*T1定时1S，在这1S内T1的计数值就是待测的频率值。
*/
#include//头文件
#include//头文件
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineuintunsignedint//宏定义
sfr16DPTR=0x82;//定义DPTR
bitstatus_F=1;//状态标志位
uintaa,qian,bai,shi,ge,bb,wan,shiwan;//定义变量
ucharcout;
unsignedlongtemp;//定义长整型变量
/*数码管显示0-9*/
ucharcode
table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/*子函数声明*/
voiddelay（uintz）;
voidinit（）;
voiddisplay（uintshiwan,uintwan,uintqian,uintbai,uintshi,uintge）;
voidxtimer0（）;
voidxtimer1（）;
/*主函数*/
voidmain（）
{
P0=0XFF;//初始化P0口
init（）;//调用定时器，计数器初始化
while
（1）
{
if（aa==19）//定时20*50MS=1S
{
aa=0;//定时完成一次后清0
status_F=1;//完成计数
TR1=0;//关闭T1定时槛，定时1S完成
delay（46）;//延时较正误差
TR0=0;//关闭T0
DPL=TL0;//计数量的低8位
DPH=TH0;//计数量的高8位
temp=DPTR+cout*65535;//计数值放入变量
shiwan=temp%1000000/100000;
wan=temp%100000/10000;
qian=temp%10000/1000;//显示千位
bai=temp%1000/100;//显示百位
shi=temp%100/10;//显示十位
ge=temp%10;//显示个位
}
display（shiwan,wan,qian,bai,shi,ge）;//调用显示函数
}
}
/*定时器，计数器初始化*/
voidinit（）
{
temp=0;//变量赋初值
aa=0;
cout=0;
IE=0X8A;//开中断，T0，T1中断
TMOD=0x15;//T1为定时器工作于方式1，T0为计数器工作于方式1
TH1=0x3c;//定时器赋高8初值,12M晶振
TL1=0xb0;//定时器赋低8初值,12M晶振
TH0=0;//计数器赋高8初值初值
TL0=0;//计数器赋低8初值
TR1=1;//开定时器1
TR0=1;//开计数器0
}
/*显示子函数*/
voiddisplay（uintshiwan,uintwan,uintqian,uintbai,uintshi,uintge）
{
P0=0xdf;//P0口是位选11011111改成11111101==0XDF
P2=table[shiwan];//显示shiwan位
delay（5）;
P0=0xef;//P0口是位选11101111改成11111110==0XFE
P2=table[wan];//显示wan位
delay（3）;
P0=0xf7;//P0口是位选111101111改成01111111==0X7F
P2=table[qian];//显示千位
delay（3）;
P0=0xfb;//P0口是位选11111011改成10111111==0XBF
P2=table[bai];//显示百位
delay（3）;
P0=0xfd;//P0口是位选11111101改成11011111==0XDF
P2=table[shi];//显示十位
delay（3）;
P0=0xfe;//P0口是位选11111110改成11101111==0XEF
P2=table[ge];//显示个位
delay（3）;
}
/*定时中断子函数*/
voidxtimer1（）interrupt3
{
TH1=0x3c;//定时器赋高8初值
TL1=0xb0;//定时器赋低8初值
aa++;
}
/*计数器中断子函数*/
voidxtimer0（）interrupt1
{
cout++;
}
/*延时子函数。
延时1MS*/
voiddelay（uintz）
{
uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<110;j++）;//j上限为125
}
九、仿真结果与分析
此简易频率计的特点是由于加入了延时补偿，对于低频率脉冲能够准确计数，对于较高频率，则频率越高，误差越大。
但总体来讲，误差相对较小。
1、在1~3257HZ,测量结果是准确的，如图6所示1HZ，1KHZ，3257HZ的仿真图：
图6：
1HZ，1KHZ，3257HZ的仿真图
2、在3258HZ~9.5KHZ的时候测量有误差并且慢慢减少。
在3258HZ时候达到最大误差0.03069%，如图。
9.5KHZ时候达到最小误差0.01368%。
如图：
图7：
测量3258HZ的仿真结果
图8：
测量95013HZ的仿真结果
3、从9.6KHZ~999.7629KHZ，测量误差越来越大，在9.6KHZ为0.01458%，在999.7629KHZ时为0.0237%
图9：
测量9.6KHZ的仿真结果
图10：
测量999.7629KHZ的仿真结果
十、课程设计心得体会
在单片机应用系统设计时，必须先确定该系统的技术要求，这是系统设计的依据和出发点，整个设计过程都必须围绕这个技术要求来工作。
在设计时遵循从整体到局部也即自上而下的原则。
把复杂的问题分解为若干个比较简单的、容易处理的问题，分别单个的加以解决。
在设计开始时，我们应根据应用的和设计要求提出设计的总体任务，绘制硬件和软件的总框图。
将总任务分解成可以独立表达的子任务，这些子任务再向下分，直到每个子任务足够简单，能够直接而容易的实现为止。
在程序调试时应按各个功能模块分别调试。
在程序设计时，正确合理的设计是非常重要的，比如说，有些执行程序以实时中断方式调用时，如果不正确的设计，有可能陷入无休止的中断申请，使程序无法正常工作。
正确的程序设计包括程序的结构是否合理，一些循环结构和循环指令的使用是否恰当，能否使用较少的循环次数或较快的指令，是否能把某些延迟等待的操作改为中断申请服务，能否把某些计算方法和查表技术适当简化等。
另外程序的设计要具有可扩展性，程序的结构要标准化，便于阅读、修改和扩充。
通过本次课程设计，我更加地了解和掌握单片机的基本知识和基本的编写程序，也更加深入地了解单片机这么课程，掌握汇编语言的设计和调试方法，熟悉proteus系统的操作及其功能应用，更加熟悉设计的流程及程序的组合、调用和系统的调试。
在程序设计中，要善于调用或参考已有程序并加以修改，得到自己想要的能够实现硬件系统性能，这样可以节省很多时间，比如说，本次设计中的那个额外增加的功能——脉冲计数，就是调用proteus实验指导书里的程序并做一些修改而实现的。
十一、参考文献
[1]苏家.柏荣,志锋，单片机原理及应用技术,等教育出版社；
[2]李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用.清华大学出版社；
[4]赫建国,刘立新,党剑华.基于单片机的频率计设计[J].西安邮电学院学报；
[5]陈敬远.数字频率计的VHDL设计[J].浙江传媒学院学报；
[3]proteus系列单片机微机仿真实验系统实验指导书（附录）；
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