数字频率计课程设计

数字频率计课程设计 评语： 成绩 数字频率计在科技研究和实际应用中的作用日益重要。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，由于其测量迅速，精确度高，显示直观，经常要 用到频率计。传统的数字频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路 构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号使不宜直接使用，而 本设计克服了这些缺点，采用MCS—51系列单片机和相关硬软件实现。 MCS—51系列单片机具有体积小，功能强，性价比高等特点，因此被广泛的 应用于工业控制等领域。本设计的频率计是以8051单片机为核心，具有性能优 良，精度高，可靠度好等特点。 1、频率计可以测量三角波、正弦波、锯齿波、方波信号的频率。 2、可以显示可测量的信号的频率。 3、可以测量从1HZ到10KHZ的频率信号。 利用8051的定时器进行计数。计数过程中，在1s内计数外部脉冲的个数即为外部脉冲的频率。有定时器0进行1s的定时（定时方式），定时器1对外部脉冲进行计数（计数方式）。通过74LS373以及七段数码管，调用显示程序以及码 制转换程序将结果进行显示。频率计可以测量三角波，正弦波，锯齿波，方波信 号的频率。可以测量显示所测量得信号的频率。可以测量从1HZ到10KHZ的频率信号。 1.8051的基本知识 1）、8051单片机基本结构包括： VCCVCC74LS04(1)74LS04(2)12Q0D034D1Q1EA56D2Q2D3Q39810D4Q411P2.0D513Q512T1Q6D612D734Q7P0.0LEOE74LS06P0.1经放大器处P0.274LS373P0.3理的信号P0.4P0.5P0.6X1P0.7Q0D0D1Q1Q2D265X2D3Q3VCC73Q4D412MHZ18Q5D5P2.1D6Q624T1D7Q7LEOE6573174LS37324 875452VCC 图1硬件连接图 8位CPU，片内振荡器。 4KB ROM,256B RAM 21份额特殊功能寄存器。 32根I/O接口线。 可寻址各64KB的外部程序存储器、数据存储器空间。 2个16为的定时器/计数器。 5个中断源，2个优先级。 一个全双工串行口。 有位寻址功能，适于布尔处理的位处理机。 2）8051存储器组织： 8051内部具有4KB的数据存储器，256KB的程程序存储器，它们分开编址， 具有内外统一编址的ROM，最大可为64KB，内外分开进行编址的RAM，外扩RAM最大为64KB。 3)8051输入/输出接口： 8051具有4个8位并行I/O口P0、P1、P2、P3。每个端口都是8位准双向，共占32只引脚。每条I/O口线都能独立的作输入或输出。每一端口包括一个锁 存器，一个输出驱动器与输入缓冲器。在无外扩展存储器的系统中，这4个端口都可以作为准双向通用I/O口使用。在具有片外扩展的存储器中，P2口送出高8位地址；P0口位双向总线，分时送出低8位地址和数据的输入/输出；P3口是一个多功能端口，其不但具有输入/输出数据的功能且具有第二功能。 2、8051中断系统： 1）8051中断系统具有5个中断源： INT0-外部中断0请求，低电平有效。通过P3.2引脚输入。 INT1-外部中断1请求，低电平有效。通过P3.3引脚输入。 T0-定时器/计数器0溢出中断请求。 T1-定时器/计数器1溢出中断请求。 TX/RX-串口中断请求。 2）中断控制： 定时器/计数器控制寄存器TCON(用6位)。 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0 串行控制寄存器SCON(用2位) TI TI-串行口发送中断请求标志。 RI RI-串行口接收中断请求标志。 3）中断过程： 当有中断源发出中断请求时，首先置位相应的“优先级生效”发生器，然后 由硬件执行一条常调用指令LACLL，把当前PC值压入堆栈，以保护断点，再将 对应的中断矢量装入程序计数器PC，使程序转向中断矢量地址单元中以执行中 断服务子程序。从中断服务程序的第一条指令开始到一直到返回指令。再进行中 断返回，CPU一方面清除中断响应时所置位的“优先级生效”触发器，另一方面 从当前栈顶弹出断点地址送入程序计数器PC，从而返回主程序。 3、8051I/O口扩展： 在MCS-51应用系统中，单片机本身提供给用户使用的输入、输出口线并不 多，因而需进行I/O口的扩展。由于外部I/O接口芯片与外部数据存储器是统一 编址的，公用16根地址线，P2口提供高8位地址，P0口提供低8位地址。常用的选址方法有现选法和地址译码法。 所谓现选法就是把单独的地址线接到某一外接芯片的片选端。只要这一位地址线 为低电平，就选中该片。 对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的 地址线时，则选用地址译码法。地址译码法是用译码器对高位地址进行译码，译 出的信号作为片选信号，用低位地址线选址芯片的片内地址。 4、8155基本知识： Intel8155为N沟道、耗尽型负载、硅栅工艺（HMOS）/资源丰富的可编程RAM和并行I/O口扩展芯片。其逻辑结构如图所示： 4.1 频率计测量 中断服务流程输入信号A/D转化 中断相应内存单元初始化 关中断Y到1S 定义中断参数N 关闭计数器，F0=1启动中断 允许中断 显示缓冲区 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 返回 NF0=1？ Y 计数器0与计数器1送初值 A/D转化 启动计数 16进制转为BCD码 更新数据存入缓冲区 显示缓冲区的内容 图2 系统流程图 4.2 ORG 0080H LJMP MAIN ORG 008BH LJMP INTT0 ORG 0081H MAIN： MOV SP,#60H CLR F0 MOV R1,#20H MOV R2,#30H CHU： MOV @R1,#00H INC R1 DJNZ R2,CHU ；内存单元初始化 MOV 0H,#32H ；每次中断20ms，中断50次 CLR EA ；关中断 CLR ET0 CLR TR1 ；关计数器 CLR P2.0 CLR P2.1 ；关显示锁存 MOV TMOD,#51H ；送控制字 MOV TL0,#0E0H MOV TH0,#0B1 ；定时器初值 SETB EA ；开中断 SETB ET0 SETB TR0 ；启动 SETB TR1 DISPLAY：LCALL XIANSHI JBC F0,LOOP SJMP DISPLAY ；等待中断 LOOP： LCALL DO SJMP DISPLAY INTT0： LCALL XIANSHI ；定时器0中断子程序 DJNZ 50H,R1 ；判断是否到1s CLR TR1 ；关计数器 SETB F0 R1： RETI 数据处理子程序： DO： MOV 28H,TL1 ；读计数器初值 MOV 29H,TH1 MOV TH0,#0B1H ；给计数器送初值 MOV TL0,#0E0H MOV TH1,#000H MOV TL1,#000H SETB TR1 ；开启计数器 MOV 50H,#32H MOV R2,29H MOV R3,28H LCALL HTOB ；调数值转换子程序 MOV 31H,R5 MOV 32H,R6 LCALL READ ；调更新数据子程序 LCALL XIANSHI ；调显示子程序 RET READ： MOV 20H,#00H ；将组合BCD码分开 MOV 21H,#00H ；翻入显示缓冲区更新数据 MOV 22H,#00H MOV 23H,#00H MOV R0,#20H MOV A,31H SWAP A XCHD A,@R0 MOV A,32H INC R0 SWAP A XCHD A,@R0 INC R0 SWAP A XCHD A,@R0 INC R0 SWAP A XCHD A,@R0 MOV A,#20H JNZ R2 MOV 21H,#0BH MOV A,#22H JNZ R2 MOV 22H,#0BH R2： RET XIANSHI：MOV R0,#20 ；显示子程序 MOV R1,#08H MOV R3,#04H DIS1： MOV DPTR,#TAB MOV A,@R0 MOVC A,@A+DPTR SETB P2.0 CPL A MOV P0,A INC R0 CLR P2.0 MOV A,R1 SETB P2.1 MOV P0,A RR A MOV R1,A CLR P2.1 LCALL DIR1 DJNZ R3,DIS1 RET DIR1： MOV R4,09H ；延时子程序 MOV R5,00H DJNZ R5,MEN2 DJNZ R4,MEN1 RET HTOB： CLR A ；将十六进制转化成组BCD码 MOV R4,A MOV R5,A MOV R6,A MOV R7,#10H IBTL2： CLR C MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R6 ADDC A,R6 DA A MOV R6,A MOV A,R5 ADDC A,R5 DA A MOV R5,A MOV A,R4 ADDC A,R4 DA A MOV R4,A DJNZ R7,IBTL2 RET TAB： DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH DB 07H,7FH,6FH,7FH,00H,0FFH END 在这次课程设计后，我感觉我收获颇多。以前在课堂上我学到的只是一些最 基本的理论知识，而通过本次课程设计使我将理论与实践很好的结合了起来，并 且学到很多课本上学不到的知识，比如如何用计算机画电路图等等。但是在设计 过程中也遇到了一些困难和挫折，通过老师和同学的帮助，最终还是克服了。现 在回头来看，还是挺有成就感的。我的动手能力又有了进一步的提高，我感到十 分的高兴，这在以后的学习和生活中会有很大的用处，增强了我的动手能力和实 践能力，但是我还有不足，我会在以后的学习中逐步提高。 [1] 李华等.单片机原理及应运.兰州.兰州大学出版社.2001 [2] 胡辉等.单片机原理与应运.北京.中国水利水电出版社.2007