频率计实验报告.docVIP

. . 频率计实验报告 一， 实验目的 1. 应用AT89S52单片机、单片机的I/O端口外扩驱动器74HC573和74HC138、LED数码管动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。 二，实验要求 A.基本要求： 使用单片机的定时器/计数器功能，设计频率测量装置。 （1）当被测频率fx<100Hz时，采用测周法，显示频率XXX.XXX；当被测频率fx>100Hz时，采用测频法，显示频率XXXXXX。 （2）利用键盘分段测量和自动分段测量。 （3）完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100μs-0.1s。 B.扩展部分： 三，实验基本原理 以单片机AT89S52为核心，利用单片机AT89S52的计数/定时器（T1和T0）的功能来实现频率的计数，并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。利用7SEG-MPX8-CC-BLUE共阴极数码管，显示电路共由六位共阴极数码管组成，总体原理框图如图1.1所示。 单片机 单片机 AT89S52 电路 7SEG-MPX8-CC -BLUE共阴极数码管 信号整形电路 信号源 +5V电源 图1.1 总体设计框图 测频原理 测量频率有测周法和测频法两种。如图2.2和图2.3所示 M M N T 图1.2测周法 图1.3测频法 (1)测频法（T法）：通过测量脉冲宽度来确定频率，适用于高频。 (2)测周法（M法）：是计数器在一定时间内对速度的脉冲数，确定频率，适用于低频。 四，实验设计分析 针对要实现的功能，采用AT89S52单片机进行设计，AT89S52 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 52指令系统及80C52引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。 在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。 首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三部分是软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！ 五，实验要求实现 A.电路设计 1. 整体设计 此次设计主要是应用单片机来设计频率计，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴数码管显示频率，通过动态扫描进行显示，从而避免了译码器的使用，同时节约了I/0端口，使电路更加简单。单片机采用AT89S52系列，这种单片机应用简单，适合频率计设计。 电路的总体设计框架如下： 单片机 单片机 输入部分 晶振和复位 输出部分 2. 分块设计 模块电路主要分为：输入部分、输出部分、复位和晶振电路。 2.1 输入部分 输入信号主要是信号发生器发出，由按键控制。 以下为输入部分样例： 在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下图所示： 2.2 输出部分 本电路的输出信号为8段共阴极数码管的位选和段选信号。 本实验的数码管是共阴的（为了防止段选信号不能驱动数码管，故在P1口连接上拉电阻后，再送段选信号，以提高驱动，图中未画出），位选信号直接从P2口接入，如下图： 各模块拼接组合，电路总体设计图如下： B.程序设计 B.1 程序总体设计 本实验用汇编程序完成. 程序总的流程图如下： 开始 开始 系统初始化 频率测量 是否有键按下？ 自动测量 S2键按下 S3键按下 S1键按下 频率是否超过110HZ？ 测频法 测周法 测到的实际频率 频率显示 测频法 测周法 N Y Y N 结合电路图，程序设计的整体思路为： 频率计开始工作或者完成一次频率测量，系统软件都进行测量初始化。测量初始化模块设置堆栈指针（SP）、工作寄存器、中断控制和定时／计数器的工作方式。定时／计数器的工作首先被设置为计数器方式，即用来测量信号频率。首先定时／计数