#基于51单片机的频率计设计报告(免费)

《频率计》实验报告

班级：电子094 姓名：刘洋 学号：0910910408 班级：电子094 姓名：王铁柱 学号：0910910414 实验日期：2011-11-14至2011-12-14

一．设计要求

1.1实验目的及原理

（1）利用单片机计数器功能实现正弦波频率的检测。 （2），频率计又称为频率计数器是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。

1.2实验要求

（1）输入信号为峰峰值为5V 的正弦信号，信号频率为1～60KHz ，设计整形电路将正弦信号整形为方波。

（2）利用单片机定时/计数器的计数功能对整形后方波进行计数从而实现频率的测量。

（2）在数码管或LCD 实时显示输入信号的频率。 1.3实现部分

（1）输入信号峰峰值可在1V ～10V 范围变化。

（2）实现了方波和正弦波的频率检测，通过按键进行方波或正弦波检测模式的改变，在数码管或LCD 进行检测模式的显示。

（3）正弦波测量范围达到1Hz ～3.8MHz ，正弦波测量范围达到1Hz ～4.7MHz ，测量精度达到10Hz 单位，高于实验要求。

二．总体设计

2.1频率计测频原理概论： 简而言之就是：“通过测量单位时间内出现的方波个数，进行频率计算”。将输入的正弦波信号经波形转换模块转换为方波，高频信号再经过分频模块进行分频。由晶体振荡器产生的基频，按十六进制分频得出的分频脉冲，经过驱动电路增加带载能力。在时间间隔T 内累计周期性的重复变化次数N ，则频率的表达式

为式：

T

N

锁存信号

I

II III

IV

2.2 系统组成及工作原理

数字频率计由以下模块组成：单片机控制模块、驱动模块、施密特电路波形转换模块、按键模块、分频模块和显示模块。 （1）STC89C52单片机简介

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash ，使得STC89C52为众多嵌入式控制使用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节Flash ，512字节RAM ， 32 位I/O

清零信号

V

口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

单片机控制模块：以STC89C52单片机为核心，进行待测信号的计数、译码、结果显示以及对分频和信号种类的控制。

STC89C52单片机:

8K字节程序存储空间；

512字节数据存储空间；

内带4K字节EEPROM存储空间;

可直接使用串口下载；

（2）驱动模块：

18,19引脚提供原始时钟振荡（12M）；

晶振

振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。

（3）波形转换模块：

通过施密特电路，将输入信号转换为正弦波，用于测量。

74LS14 是一个6反向器，引脚定义如下图：

6非门芯片74LS14引脚图

A端为输入端，Y端为输出端，一片芯片一共6路，即1，3，5，9，11，13 为输入端，2，4，6，8，10，12 为输出端，输出结果和输入结果反向。

即如果输入端为高电平，那么输出为低电平。如果输入低电平，输出为高电平。施密特触发电路是一种比较器，从输出向输入进行正反馈，把正弦波整形成为脉冲波。它具有滞后电压，可用作抗噪声能力强的波形处理。本电路进行零交比较，把正弦波等转换成方波。电路工作原理本电路起到零交比较器的作用，若把信号从反相输入端输入进行零交比较，输入信号中的噪声有时会引起振荡。

施密特触发电路是一种比较器，从输出向输入进行正反馈，把正弦波或三角波整形成为脉冲波。它具有滞后电压，可用作抗噪声能力强的波形处理。本电路进行零交比较，把正弦波等转换成方波。

（4）按键模块：

按键○1-波形选择，选择是否允许让输入信号经过波形转换模块，如果输

入波形是正弦或三角信号则通过整形模块，如果是方波则绕过整形模块进入下一模块；

按键○2-分频按键，是否允许信号经过分频模块，如果信号频率很高则通

过整形模块，如果频率较低则绕过整形模块进入单片机控制模块按键○3-复位按键，使CPU及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从

这个状态开始工作，单片机使用程序必须以此为设计前提。另外，单片机工作工程中，如果出现死机，也必须对单片机进行复位，使其重新开始工作。（5）分频模块：

以74LS161单片机为基础，当频率>=400KHz,选择分频按键，进行分频，将频率减小以达到单片机工作频率范围。

74ls161引脚图和管脚功能表资料

74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，：

<74ls161引脚图>

管脚图介绍：

时钟CP和四个数据输入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置数PE

数据输出端Q0~Q3

以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)

输入输出

C R CP L

D EP ET D3D2D1D0Q3 Q2Q1Q0

0 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 0 0 0