基于51单片机的数字频率计课程设计
基于51单片机的数字频率计设计
基于51单片机的数字频率计一、实验内容1.1数字频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用四位LED数码管动态显示4位数。
测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波。
用单片机实现自动测量功能。
1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算频率测量仪的设计思路主要是：设置单片机T1为计数器模式，对输入信号进行计数，T0设置为定时器模式，定时时间为1秒，则计数器所计数值即为被测信号频率。
1.3 基本设计原理基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
它以在单位时间内对被测信号上升沿计数的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
如果被测信号频率超过量程，则有警报灯闪烁。
所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。
若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。
1.4 频率计性能参数设计量程：0-10KHz波形：方波输入信号电压：5V二、数字频率计的硬件结构设计2.1 系统硬件的构成本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51，由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能，外部还要有电源电路、复位电路、显示器，报警电路等器件，如下图所示：图一数字频率计功能模块2.2 AT89C51单片机引脚说明在本次设计中，采用89C51作为CPU处理器，充分利用其硬件资源，结合数码管，发光二极管，按键开关构成控制及显示模块。
在试验中选用P1.2,P1.3，P1.4端口分别控制数据和时钟信号的输入实现频率的动态显示。
基于51单片机的数字频率计的设计
1 前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。
随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。
1.2频率计发展与应用在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。
单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。
单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。
其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要。
2 系统总体设计2.1测频的原理测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。
被测信号，通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端。
由晶体振荡器产生的基频，按十进制分频得出的分频脉冲，经过基选通门去触发主控电路，再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令，用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波，至十进制计数电路进行直接计数和显示。
基于51单片机的数字频率计设计报告
目录摘要............................................. 错误！未定义书签。
关键词 (3)正文 (4)1 概述 (4)2 总体设计方案 (5)2.1软件 (5)2.2 设计思路 (5)3 系统软件设计 (5)3.1 主板说明 (5)3.2 芯片主要性能............................. 错误！未定义书签。
3.3 功能特性描述 (6)3.4 引脚描述 (6)4 系统软件设计 (9)4.1 初始定义 (9)4.2 子程序设计 (9)4.3 主要源程序 (10)5 系统调试 (13)6 课程设计体会 (15)7 参考文献 (15)附录 (16)数字频率计是现代科研生产中不可或缺的测量仪器，它以十进制数显示被测频率，基本功能是测量正弦信号，方波信号，及其它各种单位时间内变化的物理量。
本系统采用AT89S52单片机智能控制，结合外围电子电路，设计的频率计性能稳定。
在软件设计上采用了单片机的C语言设计，通过单片机内部定时/计数器同时动作，在测量频率时将测频率和测周期相结合,提高了频率计的测量准确性。
测量结果在四位七段式数码管上输出显示，结果精确到整数位。
频率计的软件设计,系统软件设计简单明了,适用于测量频率从1~9999Hz的脉冲信号，超频自动报警，安全可靠。
关键词：数字频率计；AT89S52单片机；信号；AT89S52最小系统板；LG5011BSR1.概述单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在线系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
51单片机频率计课设
《单片机课程设计》设计报告设计题目：简易数字频率计系别：控制工程学院专业：自动化班级学号：姓名：指导教师：设计时间：简易数字频率计设计设计任务：采用A T89S52单片机测量实验室产生的方波脉冲频率，将待测频率接至T0引脚，测量方波频率并显示。
1.总体方案设计(1).设计思路本次课程设计是基于51单片机的频率计设计。
该课程设计是能实现精确测量频率。
由于计数器最大能计数的频率为f/24=460.8KHz。
本设计为了便于编程将最大测量频率限制在65536*7=458.752KHz。
如果超出最大频率数码管将显示------。
该设计通过定时器1定时1S，待测频率通过计数器0在1S内的计数值得出。
每1S显示一次待测频率值。
由于最大频率可达458.752KHz,而每次计数值最大只能达到65536，所以计数器0每产生一次中断，需要将计数值加65536，并给计数初值赋0重新计数，直到1S定时时间到。
计数值计算公式为（最后一次计数值+计数器0溢出次数*65536）。
将得到的计数值经处理后转换成BCD码分别在6个数码管上显示。
本次设计，利用了定时器，计数器，中断，查表，8255扩展端口等，设计出硬件电路。
最后在PROTEUS上进行仿真。
（2）.系统总体结构(2).芯片选择本设计主要采用A T89S52,8255A,74LS373,等构成测量系统。
74LS373芯片为了实现P0口的复用，应在P0口连上74LS373，通过锁存器输出A0,A1（连接到8255A）。
74LS373芯片为三态输出的锁存器。
当三态允许控制端OE为低电平的时候，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存器允许端LE为高电平时，Q随数据D而变化。
当LE为低电平时，Q被锁存在已经建立的数据电平。
74LS245芯片74LS245是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
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：数字频率计的原理框图如下:电路总设计图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TN清零信号锁存信号III IIIIV VSTC89C52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为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
51简易频率计课程设计
51简易频率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握简易频率计的基本原理和功能。
2. 学生能运用所学的电子元件和电路知识，设计并搭建一个简易频率计。
3. 学生能通过实验和数据分析，掌握频率、周期等基本物理概念。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成简易频率计的搭建和调试。
2. 学生能够运用电子测量工具，进行数据采集、处理和分析。
3. 学生能够通过团队协作，解决实际操作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子科技的兴趣和热情，提高创新意识和动手能力。
2. 学生在实践过程中，体验科学探究的乐趣，增强对科学研究的信心和好奇心。
3. 学生通过团队协作，培养合作精神、沟通能力和共享成果的意识。
本课程针对五年级学生，结合电子技术基础知识，以简易频率计为载体，旨在让学生在动手实践中掌握基本原理和技能。
课程注重培养学生的实际操作能力、团队协作能力和科学素养，为后续深入学习电子技术打下坚实基础。
通过对课程目标的分解和实现，教师可以更好地进行教学设计和评估，确保学生在知识、技能和情感态度价值观方面的全面发展。
二、教学内容1. 简易频率计原理：介绍频率、周期的基本概念，讲解简易频率计的工作原理和电路组成。
相关教材章节：第五章第三节“频率与周期”；第六章第一节“简易频率计的原理与设计”。
2. 电子元件认知：学习常用电子元件（如电阻、电容、二极管、三极管等）的原理和功能。
相关教材章节：第三章“常用电子元件及其特性”。
3. 电路设计与搭建：学习并实践简易频率计电路的设计方法，掌握电路搭建和调试技巧。
相关教材章节：第六章第二节“简易频率计电路设计”；第六章第三节“电路搭建与调试”。
4. 数据采集与处理：运用电子测量工具进行数据采集，学习数据处理和分析方法。
相关教材章节：第四章“数据采集与处理”。
5. 团队协作与成果展示：分组进行项目实践，培养学生团队协作能力，展示并分享项目成果。
相关教材章节：第二章“科学探究方法与实践”。
基于51单片机的数字频率计
• 6、RESET/VPD（9脚）：复位信号输入端/备用电源输入 端；
单片机执行程序都是从地址0000H开始的，所以在进入系 统时必须对CPU进行复位，有时候程序运行错误或操作错 误，系统会处于锁死的状态为了摆脱这样的状态也必须对 单片机进行复位。
复位的方法比较简单：只要在RESET脚上加一个持续时 间为24个振荡周期（两个机器周期）的高电平就可以了。
• 7、EA/VPP（31脚）：内/外部ROM选择端； • 8、P0口（39-32脚）：双向IO口P00-P07（P0口无上拉
电阻，作输出用需要接上拉电阻）；
• 9、P1口（1-8脚）：准双向通用IO口； • 10、P2口（21-28脚）：准双向通用IO口； • 11、P3口（10-17脚）：准双向通用IO口；
环境干扰等因素。经实际多次测试频率在 等于1000Hz的时候最大相对误差达到0.1%， 符合误差要求。
• 实物图
2.3 显示模块
• 2.3.1 LCD1602简介
LCD1602是一种专门用来显示字母、数字、 符号等的点阵型液晶模块，它由若干个5X7 或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字 符位都可以显示一个字符，每位之间有一 个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到 了字符间距和行间距的作用。LCD1602是= 显示的内容为16X2，即可以显示两行，每 行16个字符液晶模块。
2.3.4 LCD1602地址
比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接 写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？ 这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高 电平1,所以实际写入的数据应该40H+80H=C0H
基于51单片机的数字频率计设计
毕业论文课题：基于单片机的数字频率计的设计摘要本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，复位电路，显示电路三大部分，设计以单片机为核心，利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。
编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
本设计以89C51单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用LED数码显示管将所测频率显示出来。
系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。
既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。
本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。
[关键词]单片机，运算，频率计，LED数码管。
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论文作者签名：日期：指导教师签名：日期：基于51单片机的数字频率计课程设计摘要MAXIM是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
传统的数字频率计大多采用74LS系列数字集成电路直接测频，在使用过程中存在电路结构复杂，测量精度低、故障率高、维护不易等问题。
于是，随着芯片技术的发展，很多芯片被应用到频率计的设计当中。
一种是专用芯片，如利用MAXIM 公司的ICM7240制作的频率计。
其特点是简单易行,但由于这种芯片的最高计数频率仅有15MHz，远不能达到在一些场合需要测量很高频率的要求,而且测量精度也受到芯片本身的限制。
以单片机为主再附加一些外围电路来设计数字频率计，采用这种方案有一个很大的优点，那就是可通过单片机的软件设计，采用适当的算法，取代很多以前用硬件实现的电路，这不仅能弥补以往频率计测量精度低、故障率高、维护不易等不足，而且性能也得到了很大的提高。
关键字：MAXIM 74LS MAXIM 高频率芯片目录第1节引言...................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1数字频率计概述............................................................................................................ - 3 -1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算........................................................................ - 4 -1.3 基本设计原理............................................................................................................... - 4 - 第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计........................................................................ - 5 -2.1 系统硬件的构成........................................................................................................... - 5 -2.2 系统工作原理图........................................................................................................... - 5 -2.3 AT89C51单片机及其引脚说明 ................................................................................ - 6 -2.5 时基信号产生电路：................................................................................................... - 8 -2.6显示模块...................................................................................................................... - 10 -1）、主要功能............................................................................................................ - 10 -2）、技术参数............................................................................................................ - 10 -3）、时序特性表......................................................................................................... - 11 -4）、引脚和指令功能................................................................................................. - 11 -5）、显示位与DD RAM 地址的对应关系 ............................................................. - 12 -6）、初始化方法........................................................................................................ - 12 - 第3节软件设计.................................................................................................................. - 14 -3.1定时读数...................................................................................................................... - 14 -3.2量程转换...................................................................................................................... - 14 -3.3 BCD转换 .................................................................................................................... - 14 -3.4LCD显示的功能.......................................................................................................... - 14 - 结束语............................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献............................................................................................................ 错误!未定义书签。
附件：................................................................................................................ 错误!未定义书签。
基于51单片机的数字频率计1.1数字频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。