C51单片机频率计项目报告材料

设计课题：频率计的设计与制作目录一、任务设计与要求二、方案设计与分析三、分频计的程序四、原件清单五、安装与调试六、项目总结一．任务分析一般对于低频信号可以采用单片机长时间采样的方法计数。

对于0 Hz ～2MHZ都可以直接使用单片机计数器测频，对于300kH z 以上的高频信号则需要对信号分频后在进行测频，相应的误差也会增大。

例如：对于10 ～200k Hz 的信号，可以直接使用单片机的计数器对信号测量；对于频率200k Hz ～2 M Hz 的频率，可以10 分频后再测量，对于2M Hz ～20M H z的信号，则考虑100分频后再测量。

分频器可以采用10 /16 进制，计数频率符合要求的计数器。

根据信号的频率手动或者自动选择测量的方式，进行相应的测量。

通过查阅资料和老师的知道，考虑到学校所具备的芯片，最终选择了CD4051作为选择性开关，CD4518作为分频芯片。

二．方案设计与分析CD4051中文资料(管脚,功能,参数使用介绍)CD4051功能及使用概述:CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。

INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。

此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。

例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V 的模拟信号。

. 使用十六进制代码就可以对CD4051进行操作了。

比如说P1=0X07，这样CD4051就选择的是7号（二进制111）通道了。

如果在八个通道输入一模拟量，在输出端将输出什么,输入什么是自己设定。

例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，...这里,ABC数字控制信号就可以使用5V信号了,因为VDD是5v,里面控制部分就都是5V逻辑.当VEE=－5V时，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。

当Vee=-8V时,就可以可控制幅度范围为－8V～＋5V的模拟信号. Vee就是电子开关的8个输入端可以允许的信号范围下限.注意不要超过它的极限参数.峰－峰值达15VCD4051管脚图及逻辑符号图引脚功能描述：A0～A2 地址端I0/O0～I7/O7 输入输出端INH 禁止端O/I 公共输出/输入端VDD 正电源VEE 模拟信号地Vss 数字信号地CD4051参数电源电压范围…………3V～15V输入电压范围…………0V～VDD工作温度范围M类…………－55℃～125℃E 类………….－40℃～85℃极限值：电源电压…...－0.5V～18V输入电压……－0.5V~VDD+0.5V输入电流…………….±10mA储存温度…………－65℃～150℃CD4518资料CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。

CD4518引脚功能(管脚功能)如下：1CP、2CP：时钟输入端。

1CR、2CR：清除端。

1EN、2EN：计数允许控制端。

1Q0～1Q3：计数器输出端。

2Q0～2Q3：计数器输出端。

Vdd：正电源。

Vss：地。

CD4518引脚图CD4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD 码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。

CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入,此时EN端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低吨平（0）,同时复位端Cr也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态.否则没办法工作。

将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。

需要指出，CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。

有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP 端，结果发现计数变成“逢八进一”了。

原因在于Q4是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。

正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS。

1.分频器电路2.定时器的计数器方式要测量信号的频率，即把外部TTL 信号输入单片机，在一定的时间进行计数，然后进行频率计算。

最简单的办法就是使用2个定时器，一个定时1s ，同时另一个计数，1s 内的计数值就是信号的频率。

我们先设计一个测量范围为（0－255），精度稍低的频率计，再进行功能拓展。

设置T0对外部信号输入计数，信号源送入P3.4；设置T1定时，由于需要定时1s ，所以采用每次定时1ms，定时1000次为1s ，每1s 到就取出T0计数的值作为频率值进行显示。

每定时1ms产生一个中断，中断子程序可以进行数码管动态扫描显示，故频率的显示是实时进行的，信号的频率变换，显示的频率值也马上变化，每1s 测量一次。

（2）相关知识补充a.单片机的定时器工作在计数状态时，外部信号输入一个下降沿，定时器就计数一次，而单片机要判断出一个下降沿，需要2个机器周期，所以定时器在进行计数的时候，输入信号的频率最大不超过fosc/2 4，对于11.0592MHz的晶振来说，其计数的最高频率为460.8KHz。

实际在测量的时候，应该还要稍小一些。

b.单片机在测量频率时，主要的误差来自晶振频率，我们一般通过修改定时器初值或者定时中断的次数来进行修正，以提高精度。

3.电路分析与设计单片机电路分析CD4518与CD4051电路设计（左为CD4518右为CD4051）电路分析CD4518的16引脚接上5V电源，7、8引脚接地。

因为CD4518是由两个独立的10分频的分频器组成，为了得到100分频的分频器，将CD4518的6引脚和9引脚串联起来得到100分频。

由CD4518的14引脚与CD4051的14引脚相连，把单片机的P1^0与P1^2和CD4051的11引脚与10引脚相连，当P1^0＝0，P1^2=1时启用100分频；把CD4518的6引脚与CD4051的15引脚连接起来，当P1^0=1,P1^2=0时启用10分频；把CD4518的1引脚与CD4051的12引脚相连，当P1^0=1,P1^2=1时启用原频。

分频以后由CD4051的3引脚与单片机的P3^4相连，把分频信号传输给单片机，由单片机读数，数码管8位显示。

这样基本完成了0—2MHZ的频率测试的硬件设施，精度问题由程序解决，电路当中无精度解决方案。

4.程序流程图主程序流程图三．程序#include <reg51.h>unsigned char codedisptab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};unsigned char codetablew[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; unsigned char code tabled[]={0xf7,0xbf,0xfe};sbit A=P1^0;sbit C=P1^1;unsigned int count;unsigned char num=0,m=1;unsigned long int freq=0;unsigned int n=0;void delay(unsigned char z){char i=112;while(z--)while(i--);}void disp(){num++;num=(num%8);P2=0xff;//数码管消隐P0=0xff;P2=tablew[num];switch(num){case 1: P0=disptab[freq%10]; break;case 2: P0=disptab[freq/10%10]; break;case 3: P0=disptab[freq/100%10]; break; case 4: P0=disptab[freq/1000%10]; break; case 5: P0=disptab[freq/10000%10]; break; case 6: P0=disptab[freq/100000%10]; break; case 7: P0=disptab[freq/1000000%10]; break;case 0: P0=tabled[m];break;default: ;}}void dinshi0() interrupt 1{n++;}void dings1() interrupt 3{TH1=0xfc;TL1=0x90;count++;if(count>=1000){unsigned long a=0;count=0;a=n*65536+TH0*256+TL0;while(a){if(a>200000){m++;if(m==1) {A=0;C=1;}//10分频if(m==2) {A=1;C=0;} //100分频break;}if((m>0)&&(a<=20000)){m--;if(m==1) {A=0;C=1;}if(m==0) {A=1;C=1;}break;}freq=a;break;}TL0=0;TH0=0;n=0;TH1=0xeb;TL1=0xb0;}}void main(void){TMOD=0x15;TL0=0;TH0=0;TH1=0xfc;TL1=0x6c;ET0=1;ET1=1;EA=1;TR0=1;TR1=1;A=1;C=1;while(1){disp();delay(1);}}四．元件清单原件名称原件数量（个）CD4518 1CD4051 1五．安装与调试六．项目总结通过，这次的0~1兆分频计项目，我们得到了更好的收获，不管是知识上，还是团队意识上，都有很大的提升，在我们的讨论和上网查资料中，我们的计划和程序得到了进一步的完善。

经过老师对我们进行了分组，我们组接到0~1兆这个项目，我们组各个成员都积极参加我组的工作，积极配合组长分配的个项工作，因为有着上一个项目的经验，我们条例有序的做着组长分配的工作，虽然有个别开小差，但是我们还是很好的完成的任务，老师通过分组，让我们人人都有事做，培养我们的团队里的合作与协调，让我们在团队中怎样去磨合组里的各个成员的性格差异，对于我们即将进入单位做好了铺垫，让我们更快，更好的去适应上岗的角色。