課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的頻率計(jì)

1、<p><b>　　智能儀表設(shè)計(jì)基礎(chǔ)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課題名稱：頻率計(jì)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　班

2、級(jí)： </p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　二零一一年九月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　頻率計(jì)的整體方案設(shè)計(jì)………………………………………… （）</p><p&g

3、t;　　1. 1 設(shè)計(jì)理念…………………………………………………………（）</p><p>　　1. 2 分析設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………（）</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)和器件的選擇……………………………………… （）</p><p>　　2. 1 信號(hào)整形設(shè)計(jì)部分………………………………………………（）</p>

4、<p>　　2. 2 單片機(jī)控制設(shè)計(jì)部分……………………………………………（）</p><p>　　2. 3 顯示電路設(shè)計(jì)部分………………………………………………（）</p><p>　　2. 4 軟件控制設(shè)計(jì)部分………………………………………………（）</p><p>　　組裝調(diào)試電路…………………………………………………… （）

5、</p><p>　　3. 1 硬件調(diào)試…………………………………………………………（）</p><p>　　3. 2 軟件調(diào)試…………………………………………………………（）</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差計(jì)算…………………………………………… （）</p><p>　　設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………………

6、（）</p><p>　　元器件清單…………………………………………………………（）</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………… （）</p><p>　　附 錄 頻率計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書及程序清單……………………………… （）</p><p>　　1. 原理圖……………………………………………………………（

7、）</p><p>　　2. 單片機(jī)C語(yǔ)言程序……………………………………………… （）</p><p>　　3 任務(wù)書……………………………………………………………（）</p><p>　　頻率計(jì)的整體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1. 1 設(shè)計(jì)理念</p><p>　　本頻率計(jì)要求能測(cè)出輸入信號(hào)為正弦

8、波、三角波、方波等周期信號(hào)波的頻率。所謂“頻率”，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1S）內(nèi)變化的次數(shù)。本次設(shè)計(jì)采用LM324以及IN4728穩(wěn)壓管組成的電路將正弦波、三角波，方波整形成方波，通過軟件控制51單片機(jī)記錄1s內(nèi)的方波的上升沿的個(gè)數(shù)，即可得到被測(cè)信號(hào)的頻率。</p><p>　　1. 2 分析設(shè)計(jì)任務(wù) </p><p>　　本頻率計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)STC89C51，由

9、它完成對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果的顯示等功能，外部還有復(fù)位電路、晶振電路和顯示模塊等部件。系統(tǒng)框圖如下所示：</p><p>　　圖1-2-1 系統(tǒng)框圖</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)和器件的選擇</p><p>　　2. 1 信號(hào)整形設(shè)計(jì)部分</p><p>　　為了能測(cè)不同波形的周期信號(hào)頻率，必須對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行整形處理，使波形能成為被單

10、片機(jī)C51識(shí)別的脈沖信號(hào)。本設(shè)計(jì)的整形模塊由LM324和IN4728A組成的電壓比較器構(gòu)成。經(jīng)過運(yùn)放部分處理的信號(hào)電壓值直接輸入單片機(jī)可能造成電壓值過高燒毀單片機(jī)，因此需要對(duì)電壓值進(jìn)行穩(wěn)定電壓處理。</p><p><b>　　整形電路如下所示：</b></p><p><b>　　圖2-1-1</b></p><p>&

11、lt;b>　　圖2-1-2</b></p><p><b>　　圖2-1-3</b></p><p><b>　　圖2-1-4</b></p><p>　　2. 2 單片機(jī)控制設(shè)計(jì)部分</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)，是一種高性能低功耗的8位微處理器。本次設(shè)

12、計(jì)主要用到單片機(jī)P3口的一部分和P1口與LCD相連。22，23腳接12M晶振，為單片機(jī)提供時(shí)序；P3.1和P3.2口與MAX232連接，從而將軟件程序考進(jìn)到單片機(jī)中；P1.6與P1.7口通過與八段數(shù)碼管連接，從而對(duì)記得的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；將整形過后的方波接入到T0口，通過編程對(duì)輸入脈沖進(jìn)行測(cè)頻并將其在數(shù)碼管上顯示。</p><p><b>　　圖2-2-1</b></p><

13、p>　　2. 3 顯示電路設(shè)計(jì)部分</p><p>　　顯示部分我們采用五位十進(jìn)制數(shù)碼管，用單片機(jī)89C51進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示的功能。</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路圖如下所示：</p><p><b>　　圖2-3-1</b></p><p>　　2. 4 軟件控制設(shè)計(jì)部分</p>&l

14、t;p>　　主要能通過軟件編程來完成各模塊的硬件功能，通過仿真達(dá)到預(yù)期效果。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制程序模塊，數(shù)碼管顯示模塊。</p><p><b>　　程序框圖如下所示：</b></p><p><b>　　圖2-4-1主程序</b></p><p&

15、gt;　　圖2-4-2T0中斷程序</p><p>　　圖2-4-3T1中斷程序</p><p><b>　　組裝調(diào)試電路</b></p><p>　　3. 1 硬件調(diào)試</p><p>　　主要使用數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器。依次測(cè)量每個(gè)功能部件功能是否達(dá)到要求。</p><p>　　用數(shù)

16、字萬(wàn)用表測(cè)試每個(gè)元器件是否焊接有效，是否有虛焊，導(dǎo)線是否完全聯(lián)通，器件是否有損壞；用示波器測(cè)量信號(hào)發(fā)生器輸出的波形頻率是否準(zhǔn)確，測(cè)試我們的整形電路是否恩那個(gè)達(dá)到預(yù)期的效果。</p><p>　　3. 2 軟件調(diào)試</p><p>　　通過編寫C語(yǔ)言程序測(cè)試數(shù)碼管顯示模塊、計(jì)數(shù)模塊、定時(shí)模塊是否都能滿足所需功能要求。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及

17、誤差計(jì)算</b></p><p><b>　　第一次測(cè)量結(jié)果</b></p><p><b>　　表4-1</b></p><p><b>　　誤差分析：</b></p><p>　　這次測(cè)得數(shù)據(jù)具有很大的誤差，我們對(duì)其進(jìn)行了分析。首先是對(duì)示波器的輸出波形，檢測(cè)其是

18、否像其顯示的頻率一樣。測(cè)試結(jié)果是一樣。然后我們又對(duì)整形電路的輸出波形的頻率進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果還是一樣。最后，我們懷疑是我們的單片機(jī)的晶振是否和顯示的一樣。即通過改變定時(shí)時(shí)間來消除誤差。</p><p><b>　　完善過后的測(cè)得數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　表4-2</b></p><p>　　此次測(cè)得的數(shù)據(jù)與實(shí)

19、際值毫無誤差</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　我們的智能儀器課程設(shè)計(jì)安排在大四的開始，為期三個(gè)星期。以前總是在課堂上聽著老師分析智能儀器的原理，如何設(shè)計(jì)的，怎么實(shí)現(xiàn)功能的。現(xiàn)在我們也開始自己動(dòng)手練習(xí)了。雖然做的很粗糙，功能也不是很完善，但是自己能夠在同組成員的共同努力下做出這樣的一件東西，真的是一件令人很激動(dòng)的事情。</p>

20、;<p>　　一開始，我在想考研嘛，時(shí)間比較的緊張，還要花費(fèi)三個(gè)星期的時(shí)間做課程設(shè)計(jì)，可能有些不太合適，但是聽見唐老師一直在強(qiáng)調(diào)，這個(gè)對(duì)自己以后考研面試很有幫助，于是我想也是，就算自己考試了，還是要面試的，不如趁著這個(gè)機(jī)會(huì)好好學(xué)習(xí)一下，再說大家都在實(shí)驗(yàn)室做課程設(shè)計(jì)，我自己也不能夠安心呆在教室看書。于是我和組員們就投入到了課程設(shè)計(jì)中。</p><p>　　首先是要畫出模擬圖，焊接硬件電路，由于我們的課

21、題比較簡(jiǎn)單，這些任務(wù)基本上能夠在規(guī)定的計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成。最后一步就是編寫程序，然后上機(jī)調(diào)試。這是最難的一步，也是最關(guān)鍵的一步。這是我們會(huì)遇到很多的問題。果然，我們遇到了。</p><p>　　我們做的是測(cè)頻計(jì)，用信號(hào)發(fā)生器發(fā)出正弦波，方波，和三角波，然后通過我們?cè)O(shè)計(jì)的調(diào)理電路將其轉(zhuǎn)成規(guī)則的方波，通過程序，我們用數(shù)碼顯示管讀出它的頻率。一開始，我們的程序無法運(yùn)行，我們自己已經(jīng)找不出錯(cuò)誤了，于是就請(qǐng)了班上比較厲害的同學(xué)

22、幫我們看看問題出在哪里，經(jīng)過一番努力問題還是沒有能過解決掉。于是我們的設(shè)計(jì)一點(diǎn)進(jìn)展都沒有，急壞了我們。沒有辦法，只能重新找條思路編程，于是我們又繼續(xù)編程序了。最后終于能夠顯示結(jié)果了，可是誤差很大，老師說自己找原因，沒有辦法，我們又要開始糾結(jié)了。最后我們選擇用補(bǔ)償法將誤差縮小了。最后能達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我的啟發(fā)很大。很多的東西紙上談兵是沒有用的，只有真正的自己動(dòng)手做了，才能發(fā)現(xiàn)問

23、題，解決問題，在失敗中成長(zhǎng)。就像考研，即使你的分?jǐn)?shù)線再高，如果對(duì)于動(dòng)手方面的東西一點(diǎn)都沒有接觸，學(xué)校是不會(huì)看好你的，畢竟是工科的學(xué)生，純理論的東西是沒有用的。</p><p><b>　　第六章元器件清單</b></p><p><b>　　表6-1</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

24、;</p><p>　　[1] 童詩(shī)白主編.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第三版)·高教出版社.2001</p><p>　　[2] 張毅剛主編 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》(第一版)·高教出版社.2010 </p><p>　　[3] 張國(guó)雄主編 《測(cè)控電路》(第3版)·機(jī)械工業(yè)出版社.2010 </p><p>　　[4]L

25、M324：放大器</p><p>　　ZLG7290：種I2C接口鍵盤及LED驅(qū)動(dòng)管理器件，提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)、移位、段尋址等控制。</p><p>　　STC89C51：?jiǎn)纹瑱C(jī)</p><p>　　MAX232： +5V-Powered, Multichannel RS-232 Drivers/Receivers</p><p><b

26、>　　附 錄</b></p><p><b>　　原理圖</b></p><p><b>　　單片機(jī)C語(yǔ)言程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p>

27、<p>　　#include "ZLG7290.h"</p><p>　　#include "I2C.h"</p><p>　　sbit SDA=P1^7;</p><p>　　sbit SCL=P1^6;</p><p>　　typedef unsigned char BYTE;</

28、p><p>　　typedef unsigned long int WORD;</p><p>　　typedef unsigned long int DWORD;</p><p>　　#define T1MS (65536-12000)</p><p>　　sfr AUXR = 0x8e;</p><p>　　DWOR

29、D t,a[8];</p><p>　　//-----------------------------------</p><p>　　/*精確延時(shí)程序*/</p><p>　　void delay(BYTE t) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　

30、do</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TL0=T1MS;</b></p><p>　　TH0=T1MS>>8;</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　wh

31、ile(!TF0);</p><p><b>　　TF0=0;</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　}while(--t);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*讀出現(xiàn)在計(jì)數(shù)器中的計(jì)

32、數(shù)值*/</p><p>　　WORD fuzhi(void) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　WORD i,j;</b></p><p><b>　　i=TH1;</b></p><p><b>

33、　　j=i<<8;</b></p><p><b>　　j+=TL1;</b></p><p>　　return j;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*將1s計(jì)數(shù)的值顯示*/</p><p>　　void div(un

34、signed long int ss)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　BYTE i;</b></p><p>　　for(i=0;i<5;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　a

35、[i]=ss%10;</p><p><b>　　ss/=10;</b></p><p>　　ZLG7290_Download(i,0,0,a[i]);</p><p>　　if(i==3){ZLG7290_Download(i,1,0,a[i]);}</p><p><b>　　}</b><

36、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------------------------</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　DWO

37、RD mi, bb,cc;</p><p>　　AUXR=0xc0;</p><p>　　TMOD=0x51;</p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p><b>　　TH1=0;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b&

38、gt;</p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{delay(1000);</p><p>　　bb=fuzhi();&

39、lt;/p><p><b>　　mi=t;</b></p><p><b>　　t=0;</b></p><p>　　cc=mi*65536+bb;</p><p><b>　　TH1=0;</b></p><p><b>　　TL1=0;<

40、/b></p><p><b>　　div(cc);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*t1中斷函數(shù)*/</p><p>　　voidt1_sever(void) i

41、nterrupt 3</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p><b>　　TH1=0;</b></p><p><b>　　t++;</b></p><p><

42、b>　　}</b></p><p><b>　　3. 任務(wù)書</b></p><p><b>　　一、課題名稱</b></p><p><b>　　頻率計(jì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求</b></p&g

43、t;<p>　　測(cè)給定的正弦波、三角波、方波的頻率。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù):</b></p><p>　　（1）測(cè)量信號(hào):正弦波；三角波；方波 ；</p><p>　?。?）測(cè)量頻率范圍: 10Hz到10kHz之間；</p><p>　　（3）顯示方式: LED數(shù)碼管十進(jìn)制數(shù)顯示；</