简易数字频率计设计基于--单片机.doc

师学院本科生毕业论文题目：简易数字频率计设的计系〔院〕：*** 专业：电子信息科学与技术〔非师〕**：20211042110学生：*** 指导教师： *** 职称：副教授论文字数： 8206 完成日期： 2021 年 5 月教务处印制师学院物电系毕业论文原创性声明本人重声明：呈交的毕业论文“简易数字频率计的设计〞是本人在***教师的指导下进展研究工作所取得的成果除了文中已经引用的容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本论文的研究做出帮助的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了意本声明的法律结果由本人承当毕业论文作者签名：***日期：2021年 5 月 19 日. z-目录摘要I关键词语IAbstractIKey wordsI前言1第一章频率计设计11.1频率计概要11.2开展动态11.3设计任务1第二章系统模块设计12.1整体设计12.2测频思路12.3模块分析1第三章硬件设计13.1主控模块13.2放大整形电路13.3分频设计13.4驱动显示1第四章软件设计14.1模块设计14.2中断效劳14.3显示实现过程14.4量程转换14.5软件概述1第五章系统调试15.1硬件调试15.2软件调试15.3系统调试15.4误差分析1第六章总结1参考资料1致1附录1. z-简易数字频率计的设计摘要：频率计作为一种根底测量仪器。

它主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成本设计以STC80C51单片机作为控制核心，使用它部的定时/计数器，实现对待测信号的频率的测量设计过程中，频率计采用外部10分频，以便测量1Hz~1MHz的信号频率，并且实现量程自动切换显示局部用74LS245驱动，使用四位共阳极数码管显示数据本设计采用单片机技术，使得设计具有很高的性价比和可靠性，改善了传统频率计的缺乏，它具有测量精度高、测量省时、价格廉价、使用方便等优点关键词语：单片机；频率计；驱动显示；放大整形；量程切换The design of simple Frequency MeasurementAbstract:The frequency meter as a basic measuring instrument. It mainly consists of signal input, plastic surgery to enlarge, points and single-chip microputer control module, frequency driver display circuit etc. This design to STC80C51 single chip microputer as control core, use it internal timing/counter, realize the treat the frequency of the signal measurement. Design process, the frequency meter using e*ternal 10 points frequency, for measuring 1 Hz ~ 1MHz signal frequency, and realize the range to switch. Display with 74 LS245 part drive, use a total of four anode digital tube display the data. This design USES the single chip microputer, make design with good value for money and the reliability, improve the frequency of the shortings of the traditional project, it has high accuracy of measurement, high measuring time, cheap, easy to use, etc.Key words:Single chip microputer; The frequency meter; Drive display; Enlarge plastic circuit; Switch range. z-前言在电子技术中，频率作为根本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要。

在许多情况下，要对信号的频率进展准确测量，就要用到数字频率计数字频率计作为一种根底测量仪器，它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用第一章频率计设计1.1频率计概要在电子技术中，频率作为根本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要在许多情况下，要对信号的频率进展准确测量，就要用到数字频率计数字频率计作为一种根底测量仪器，它被用来测量信号〔方波、正弦波、锯齿波等〕频率，并且用十进制显示测量结果它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点随着微电子技术和计算机技术的不断开展，单片机被广泛应用到大规模集成电路中，使得设计具有很高的性价比和可靠性所以，以单片机为核心的简易数字频率计设计，改善了传统的频率计的缺乏，充分表达了新一代数字频率计的优越性1.2开展动态在国，单片机已普遍的应用电子系统的中，其中，以C语言为编程根底，结合单片机典型模块的设计已经开发出了许多应用系统，，如单片机的串口通信、定时/计数器、看门狗、中断、矩阵键盘输入、ADC、DAC、红外遥控接收、电动机控制、LED显示器等由于单片机的功能强、体积小、功耗低、价格廉价、工作可靠、使用方便等优点，使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。

现在国际国对这类设计的开发与研究具有实用性，借助软件程序控制实现，使得频率计的硬件构造简单，具有良好的性价比和可靠性同时，该设计又在不断地深入与开展，以适应更高进度的要求1.3设计任务任务设计一个以单片机为主要控制模块的简易数字频率计设计要求〔1〕根本要求实现对周期信号的频率进展测量测量围：信号：三角波、正弦波、方波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz；测量误差≤0.1%〔2〕驱动显示局部用74LS245驱动4位共阳极数码管，以十进制数字显示测量的数据电源用电池代替第二章系统模块设计2.1整体设计在单位时间对待测信号进展计数，计数值作为信号频率显示在数码管上本设计用单片机STC80C51制作简易数字频率计,高频段采用外部10分频，低频段直接用单片机计数，实现对1HZ-1MHZ围的频率测量显示局部用74LS245驱动四位共阳极数码管，显示测量出来的频率结果可以测量正弦波、三角涉及方波的频率值设计的原理框图如图2.1所示脉冲形成电路闸门控制74LS151分频电路74LS161显示四位数码管驱动器74LS245主控电路80C51f*图2.1 总体设计框图2.2测频思路频率是周期信号在单位时间1s变化的次数。

当待测周期信号f*通过放大电路放大后，进入整形电路整形转变为矩形波，送入分频电路对信号进展分频，测量预置定的被测信号周期中标准信号的周期个数，从而测量出信号频率的大小测量原理图如图2.2所示T0T0……….N图2.2 测量原理图如下图，当被测信号的周期在时间T重复变化了N次时，所测信号频率为f*=N/T2.3模块分析频率计系统设计包括：放大整形、分频控制、单片机控制、驱动显示等四个模块组成各模块如下：放大整形模块：待测信号通过放大电路的放大，降低了系统对待测信号幅度的要求整形电路非方波信号转化成方波信号，满足测量的要求分频控制模块：单片机使用12MHz时钟，最大计数速率为500kHz，因此设置了外局部频，扩展单片机的测频围，使得单片机测频时信号统一，更易于实现，同时降低系统误差在本次设计中使用74LS161进展外部10分频单片机控制模块：以STC80C51单片机为控制核心，来完成对待测周期信号的计数，译码和驱动显示以及对分频电路数据选择的控制利用其部的定时／计数器完成待测信号周期／频率的测量通过编程，使单片机部的定时／计数器的正常工作，以便系统对待测信号测频时，实现定时、计数驱动显示模块：用一片74LS245驱动四位共阳极数码管动态显示。

综上所述，频率计的模块设计分析框图如图2.3所示待测信号放大电路波形变换数选分频单片机控制驱动显示图2.3 频率计模块设计分析框图第三章硬件设计根据系统设计的要求，频率计硬件系统主要包括以下几个局部：3.1主控模块主控模块由单片机STC80C51组成，通过在Keil上编程、调试，然后下载到单片机中控制系统模块的运行 3.1.1 STC80C51引脚分配STC80C51引脚分配如表3-1所示表3-1 STC80C51引脚分配*TAL1 *TAL2外接12MHz晶振RST接复位电路P1.2 P1.3分频控制端输出段码显示控制位码输出端P3.5频率信号输入P0口：P0口作为输出口，每一位与74LS245对应相连接，驱动数码管各段来显示数据P1口：对P1口写“1〞，部上拉电阻把端口拉高，作为输入口使用以P1.2口作为分频控制输入P2口：对P2口写“0〞，作为输出口使用以为输出端口，控制四位数码管的每一位是否点亮P3口：对P3口写“1〞，部上拉电阻把端口拉高，作为输入口使用，在P3.5 T1(定时/计数器1)端口输入频率信号RST：复位输入EA/VPP：外部允许端口，在此EA端接地，使CPU仅外部程序存储器〔地址为0000H-FFFFH〕。

TAL1：振荡器反相放大器和部时钟发生电路的输入端TAL2：振荡器反相放大器的输出端3.1.2 STC80C51组成的最小系统如图3.1所示图3.1 STC80C51组成的最小系统3.2放大整形电路为了降低对待测信号特征的限制，在输入级特别设置了放大整形电路，以增强频率计的适用围待测信号可以是正弦波、三角波、方波等，在经过整形后，待测信号被转化成矩形波由于待测信号的强弱未知，所以，在整形之前通过放大衰减处理使得输入信号满足测量的要求如图3.2〔a〕、〔b〕所示在电路放大整形过程中，采用晶体管IRFR9014来组成放大器，对输入的周期信号〔可以是正弦波、三角涉及方波〕进展放大，输入的周期信号频率为f*同时，使用74LS00与非门来构成施密特触发器，其作用是对经。