简 易 频 率 计

单片机课程设计实验报告

简

易

频

率

计

摘要

一．设计任务

二．设计指标和要求

三.方案的选择和论证

（1）.设计思路

（2）设计方案分析

四．实际制作和调试

1．控制电路原理图：

2．89C51单片机参数及性能

3．元器件清单：

4．程序流程：

5．程序清单

6．实践操作：

1）软件调试

2）实际测

7.发挥部分测试

六.实验数据记录，测试结果分析

七.课程设计总结

八.参考文献

一. 任务

1.设计制作一个简易频率计,该频率计可以测量正弦波和方波的频率

二.设计指标

基本要求：

（1）能测量正弦波和方波10hz-100khz

（2）数码管显示共3位，其中一位小数，自动换挡(00-999hz)有一个指示灯亮，表示单 位是HZ ；(0.00-99.9khz)，另一个灯亮，表示单位是KHZ 。 （3）要有输入信号超范围的保护电路。 发挥要求：

（1）能测量方波的周期，并显示； （2）能测量100mV 的正弦波 。

三．方案选择和论证：

（1）.设计思路

利用单片机的T0,T1的定时计数功能,来完成对输入信号进行频率测量.

设定T1工作在定时状态,设定T0工作在计数状态,T1定时50ms,定时20次,即

一秒.

T0对输入信号计数,一秒内记的数即为频率值,再将测得频率显示即可.

（2）设计方案分析

电子计数式的测频方法主要有以下几种： 脉冲数定时测频法(M 法)； 脉冲周期测频法(T 法)； 脉冲数倍频测频法(AM 法)；

脉冲平均周期测频法(M/T 法)； 多周期同步测频法等。

本次简易频率计设计采用的是脉冲数定时测频法(M 法)，此法是记录在确定时间 Tc 内待测信号的脉冲个数Mx ，则待测频率为： Fx=Mx/ Tc

脉冲数定时测频法，时间Tc 为准确值，测量的精度主要取决于计数Mx 的误差。 其特点在于：测量方法简单，测量精度与待测信号频率和门控时间有关，当待测信 号频率较低时，误差较大。

由于是输入的是简单方波信号或者是正弦信号，因此要使被测输入信号通过脉冲形成 电路进行放大与整形。利用AT89C51单片机的T0、T1的定时计数器功能，来完成对

输入信号 →整形处理 →控制器 →显示测量值

输入的信号进行频率计数或脉宽计时，计数（计时）的频率结果通过4位八段LED数码管显示器显示出来。

四.实际制作和调试

–原理图、元器件清单、仿真图、程序流程图、程序清单、成品图–发挥部分设计与调试

1.控制电路原理图：

本设计控制电路和计数器电路以AT89C51为核心，译码显示电路采用单片机静态显示计数来显示，采用4位八段LED数码管显示器。

模拟电路如下图所示：

2.89C51单片机参数及性能如下：

4K字节的程序存储器，128字节的RAM，32条I/线，2个16位定时器/计数器,，一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口，片上震荡器和时钟电路。其引脚说明如下：·VCC：电源电压。

·GND：接地。

·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个 TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。当P0

口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。

在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时

需要外接上拉电阻。

·P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4 个TTL逻辑门电路。当对0口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。

·P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P1口的输出缓冲能驱动4个

TTL逻辑门电路。当向P1口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以

用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。 P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠ DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻

功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVX ＠R1），P2口输

出特殊功能寄存器的内容。当EPROM编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些

控制信号。

·P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4TTL 逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（ IIL）。 P3口同时具有AT89C51的多种特殊功能，P3.0的第二功能是串行输入口RXD，

P3.1的第二功能是串行输出口TXD， P3.2的第二功能是外部中断0，P3.3的第二功能是外部中断1，P3.4的第二功能是定时器T0，P3.5的第二功能是定时器T1，P3.6的第二能是外部数据存储器写选通/WR，P3.7的第二功能是外部数据存储器读选通/RD。

.M法主要使用管脚为：P0、P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P3.5以及P1.0、P1.1、P1.7。

3.元器件清单：

a多功能功率函数信号发生器

b红、绿LED灯各一个

c面包板一块

d反相器9013

e三极管

f.AT89C51与数码管组合实验板一个。

4.程序流程：

T0定时0.1s，T1对方波的计数，此外还要附加延时程序以使静态显示数值稳定等。具体描述如下：① T0 实现0.1s定时：采用6MHz的晶体振荡器的情况下，一秒的定时已超过了定时器可提供的最大定时值。为了实现一秒的定时，采用定时和计数相结合的方法实现。选用定时／计数器T0作定时器，工作于方式1产生0.1s的定时，定时完成所得的计开始初始化程序，初始化数组、中间量延时子程序、数码管显示函数定时计数器T0、T1初始化启动T0定时0.1s，T1对方波计数 T0溢出？停止计数后 T1计数值输出.②T1计数部分: 将定时器／计数器的方式寄存器TMOD，用软件赋初值为51H，即01010001B。这时定时器／计数器1采用工作方式1，方式选择位C／T设为1，即设T1为16位计数器。定时器／计数器O采用工作方式1，C／T设为0，即设TO为 16位定时器。计算计数初值：设计数初值为m，本设计采用6MHz的晶振。机器周期=6×(1／