基于AT89C52单片机的简易频率计设计说明书

单片机系统开发与应用工程实习报告

选题名称: 基于AT89C52单片机的简易频率计设计 系（院）: 专 业: 计）

班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 学年学期: 2009 ~ 2010 学年 第 2 学期

2010 年 5 月 30 日

- . -word资料-

- --

摘要：

在电子技术中，频率是一个经常用到的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本项目主要阐述了以AT89C52单片机作为核心器件，采用模块化布局，设计一个简易数字频率计，以达到测量频率并进行显示的目的。本项目利用单片机的内部定时器溢出产生中断来实现定时，

把单片机内部的定时/计数器0作为定时器，实现2.5ms定时。外部待测脉冲从单片机的TI（第15引脚）输入，以定时/计数器1作为计数器，利用中断方式来达到间接测量的目的。最后采用四位数码管显示。本设计采用C语言进行软件编程，用keil软件进行调试。最后把调试成功后的程序固化到AT89C52单片机中，接到预先焊好的电路板上，接上待测脉冲，通电运行，数码

管成功显示待测脉冲频率。

关键词：单片机；频率计；AT89C52

- . -word资料-

- --

目 录

1 项目综述……………………..……………………………………………………..…………………..1

1．1 设计要求 ........................................................................................... 1 1．2 系统设计 ........................................................................................... 1 2 硬件设计………………………………………………………………………………………………..2

2.1 电路原理图 .......................................................................................... 2 2.2 元件清单 ............................................................................................ 2 2.3 主要芯片引脚说明.................................................................................. 3 3 软件设计………………………………………………………………………………………………..5

3.1 程序流程图 .......................................................................................... 5 3.2 软件设计简述 ....................................................................................... 5 3.3 程序清单 ............................................................................................ 6 4 系统仿真及调试……………………………...……………...…………………...……………….…10

4.1 硬件调试 ........................................................................................... 11 4.2 软件调试 ........................................................................................... 11 5 结果分析…………...…………………………………………………………………………….……11

总结............…………………………………...………….……………………….……...….12 参考文献………………………………………………………………………....………….13

- . -word资料-

- --

1 项目综述

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本项目主要阐述了选择AT89C52单片机作为核心器件，采用模块化布局，设计一个简易数字频率计测量频率并进行显示。

1．1 设计要求

基于AT89C52单片机简易频率计的设计要求如下： (1) 测量范围。幅度：0.5～5V；频率：1Hz~1MHz. (2) 测试误差≤0.1%。

(3) 用4位数码管显示。当频率变化时，能通过数码管及时看到变化后的信号频率。

1．2 系统设计

1．2．1 框图设计

基于AT89C52单片机简易频率计的电路主要由数码管显示电路、复位电路、晶振

电路、电源电路等几部分组成，系统框图如图3.1所示。

图3.1 基于AT89C52单片机简易频率计系统框图

- . -word资料-

- --

1．2．3 知识点

本项目需要通过学习和查阅资料，掌握和了解如下知识： 1) +5V电源原理及设计。

2) 单片机复位电路工作原理及设计。 3) 单片机晶振电路工作原理及设计。 4) 频率信号发生器的特性及使用。 5) 驱动电路74LS244的特性及使用。 6) AT89C52单片机引脚结构及功能。 7) 单片机C语言程序设计方法。

2 硬件设计

2.1 电路原理图

基于AT89C52单片机简易频率计电路原理图如图2-1所示。

图2-1 基于AT89C52单片机简易频率计电路原理图

2.2 元件清单

基于AT89C52单片机简易频率计元件清单如表2-1所示。

表2-1 基于AT89C52单片机简易频率计元件清单 元件名称 单片机

型号

AT89C52

数量/个 1

用途 控制核心

- . -word资料-

- -- 晶振 电容 电解电容 电阻 驱动器 非门 数码管 按键 电源

12MHz 30pF

10uF/10V 10kΏ 74LS244 74LS04 4位共阴

+5V/0.5A 1 2 1 1 1 1 1 1 1 晶振电路 晶振电路 复位电路 复位电路 LED驱动 位选信号 显示电路 复位电路 提供+5V

2.3 主要芯片引脚说明

2.3.1 AT89C52引脚说明

AT89C52为40脚双列直插封装8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。AT89C52 共有6 个中断向量：两个外中断（INT0 和INT1），3 个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。

AT89C52引脚图如下：

图2-2 AT89C52引脚图

- . -word资料-

- --

主要管脚有：

XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口。 RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。 P1，P2，P3是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。

2.3.2 74HC244引脚说明

74HC244可以让输入的数据保持比较长的时间，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。74HC244 芯片的引脚排列如下图所示：

图2-3 74HC244引脚图

74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。当1/OE和2/OE都为低电平时，输出端Y和输入端A状

- . -word资料-

- --

态相同；当1/OE和2/OE都为高电平时，输出呈高阻态。

3 软件设计

本项目利用单片机的内部定时器溢出产生中断来实现定时。待测信号由单片机的

TI中断来间接测量。定时/计数器0定时2.5ms中断并对中断次数进行计数，当2.5ms中断次数计到40次即0.1s时，查看定时/计数器1上的计得的数值，经过计算得到的待测信号的频率值，放入显示缓冲区，由数码管进行显示。

3.1 程序流程图

主程序流程图如图3-1所示。

图3-1 主程序流程图

3.2 软件设计简述

1）利用单片机的内部定时器溢出产生中断来实现定时。

- . -word资料-

- --

2）待测信号由单片机的TI（第15引脚）中断来间接测量。 3）采用12MHz晶振，机器周期为1us

4）定时/计数器0工作方式：定时方式，工作方式1，每次定时2.5ms。 实现2.5ms定时算法：

(216X)1062.5103X(63036)D1111011000111100 即TH0=0xf6，TL0=0x3c

（3-1）

5）定时/计数器1工作方式：计数方式，工作方式1。当2.5ms中断次数计到40次即0.1s时，查看定时/计数器1上的计得的数值 。 6）通过公式：脉冲频率 可以计算出脉冲频率。

计数值 （3-2）

0.2540 最后的数据以KHz单位，采用四舍五入的方法保留一位小数。

7）显示采用四位共阴LED数码管，用单片机P0口的8位控制数码管的8段二极管的明暗。用P2口的P2.0~P2.3作为4位数码管的选通信号，采用从低到高逐位扫描的方法。

3.3 程序清单

基于AT89C52单片机简易频率计程序清单如下： #include bit timeint0,timeint1; unsigned char dispbuf[4]; unsigned int period; unsigned int timecount=0; unsigned int count_1s;

- . -word资料-

- --

unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71}; //7段数码管代码表

HEX_TO_BCD(unsigned int n) //十六进制数转BCD码子程序，

//将BCD码送至显示缓存数组

{ 报错

if (n>9361)

for(i=0;i<4;i++)

dispbuf[i]=0x0e;

unsigned char i; //当显示的频率超出范围，显示EEEE

else

{

dispbuf[3]=n/1000; //取出千位字节 dispbuf[2]=(n/100)%10; //取出百位字节 dispbuf[1]=(n/10)%10; //取出十位字节 dispbuf[0]=n%10; //取出个位字节

}

}

void scandisp(void) //显示子程序，

//将显示缓存数组中的BCD码扫描并显示在数码管上

{

unsigned char posi=0x01; unsigned char i,j,temp;

- . -word资料-

- --

for(i=0;i<4;i++) //依次选中4个数码管 {

temp=dispbuf[i]; //查出字码 temp=table[temp]; //第三位显示小数点 if(i==1) { for(j=0;j<200;j++) { P2=posi; P0=temp|0x80;

}

}

else

{ for(j=0;j<200;j++) { P2=posi; P0 =temp;

}

}

//依次点亮字位 posi<<=1; } }

void INIT_TMR1INT(void) {

- . 定时器初始化了程序，定义了两种 -word资料-

// - --

//定时/计数器0工作定时器方式，定时/计数器1工作在计数器方式 TMOD=0x51; ET1=1;

//中断0开中断 ET0=1; //CPU开中断 EA=1;

count_1s=0;

//启动定时/计数器0开始定时 TR0=1; TR1=1; }

void time0(void) interrupt 1 //定时器0中断服务程序，系统自动调用，//每2.5ms执行一次

{ TH0=0xf6; TH1=0x3c;

//每次定时是2.5 ms, 40次即0.1s

if(++count_1s>40)

{

count_1s=0;

//每0.1s对计数器1所计数值进行统计 timecount=TH1*256+TL1; TH1=0; TL1=0;

//精确到小数点后1位，以KHz为单位 period=timecount/10;

- .

-word资料-

- --

//四舍五入显示 if((timecount%10)>4)

period++;

timecount=0; HEX_TO_BCD(period); } }

void timer1(void) interrupt 3 //定时器1中断服务程序，溢出后中断 {

TH1=0x00; TL1=0x00; }

void main(void) //主函数 {

//初始化 INIT_TMR1INT(); while(1)

{ } }

//显示子程序 scandisp();

4 系统仿真及调试

应用系统设计完成之后，就要进行硬件调试和软件调试，软件调试可以利用开发及

- . -word资料-

- --

仿真系统进行。

4.1 硬件调试

硬件调试的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故

障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。

利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中各器件以及引脚是否连接正确，是否有短

路故障。

先将单片机AT89C52芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，

是否有虚焊的情况，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没有问题，则接上仿真机进行联机调试，观察各接口电路是否正常。

4.2 软件调试

软件调试是利用仿真工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发

现硬件故障。本设计采用的调试软件是keil。程序调试时，先是一个模块一个模块地进行，一个子程序一个子程序地调试，最后联起来统调。当程序调试无误后，就可以用在系统编程器将程序固化到AT89C52的FLASH ROM中。

5 结果分析

把电路按要求接好，接上待测脉冲信号，插上电源即可测量出待测脉冲信号的频率。

本设计利用实验室提供的单片机实验箱上的脉冲信号进行测试，当接入的脉冲信号为0.25MHz时，可以看到数码管上的显示值为259.4KHz；当接入的脉冲信号为0.5MHz时，可以看到数码管上的显示值为508.3KHz。经计算，测量值都在误差允许范围内，因此符合设计要求，本设计成功完成预期目标。

- . -word资料-

- --

总结

经过一个星期的努力和老师的耐心指导，终于顺利完成了此次的单片机课程设计。整个过程可以说就是一个不断发现问题和解决问题的过程，虽然有点累，但收获颇多。通过此次的单片机课程设计，我学到了许多以前在课本上学不到的东西，同时也把以前学到的理论知识运用到了此次的课程设计中，很好地加强了我在单片机方面的知识，特别是在中断处理部分。整个调试程序的过程让我对keil软件有了更深一步的了解。并且，此次的课程设计也很好地锻炼了我的动手能力，让我能够发现问题，积极开动脑筋去解决问题，同时也让我对硬件有了进一步的了解。课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决问题的实际能力，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考查过程。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只掌握书上的理论知识是远远不够的，而应该把所学的理论知识与实践相结合，把理论运用与实践，从实践中验证理论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，为以后踏入社会打下基础。在设计的过程中不免会遇到一些问题，通过老师和同学的帮助，以及去图书馆查找资料，终于把问题都解决了，在解决问题的过程中，我发现自己的不足之处，同时也巩固了所学的知识。

总得来说，此次的课程设计很有意义，我从中学到了很多。过程虽苦，但结果很甜！

- . -word资料-

- --

参考文献

1 李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础.北京：北京航天航空大学出版社，2007.6 2 扬居义.单片机课程设计指导.北京：清华大学出版社，2009.9 3 张义和，陈敌北.例说8051.北京：人民邮电出版社，2006.1

4 求是科技.单片机典型模块设计实例导航.北京：人民邮电出版社，2004.5 5 周兴华.手把手教你学单片机C程序设计.北京：北京航空航天大学出版社，2007.10

- . -word资料-

- --

指导教师评语

学号 选题 基于AT89C52单片机的简易频率计设计 姓名 班级 名称 序号 1 评价内容 考勤记录、学习态度、工作作风与表现。 自学情况： 2 上网检索机时数、文献阅读情况（笔记）。 3 论文选题是否先进，是否具有前沿性或前瞻性。 成果验收： 4 是否完成设计任务；能否运行、可操作性如何等。 报告的格式规范程度、是否图文并茂、语言规范及流畅程度；主题是否鲜明、重心是否突出、5 论述是否充分、结论是否正确；是否提出了自己的独到见解。 6 文献引用是否合理、充分、真实。 答辩情况： 7 自我陈述、回答问题的正确性、用语准确性、逻辑思维、是否具有独到见解等。 合计 权重（%） 5 得分 10 5 20 30 5 25 - . -word资料-

- -- 指导教师（签章）： 年 月 日

-

. -word资料-