基于单片机的简易数字频率计设计报告设计

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1、基于单片机的简易数字频率计设计报告课程设计名称：近代电子学实验设计项目名称：简易数字频率计设计专业班级：电子信息科学与技术08级1班26/26设计题目简易数字频率计的设计参与成员设计要求设计一个自动量程数字频率计，其要求如下：显示位数：6位，最大显示数999999。自动量程要求：计数器大于999999时（溢出）量程自动升高一档，输入被测电压：1Hz-1MHz方波或正弦波，幅度为10mv-3v（有效值）。计过程测量原理：原理图如如图1-1所示频率测量部分：本设计方案的同样采用常规的测量方法，即在单位时间内对待测信号的脉冲边沿（上升沿或下降沿）进行计数，频率测量的硬件电路如图

2、所示，其主要由以下几部分组成：分频控制电路、单片机控制部分、计数与显示电路。单片机控制部分26/26主要完成测量过程的控制、测量结果的处理和显示。单片机选用AT89C52，其中P3.1（T1）用于输入待测信号，一次计数完成后，单片机对计数值进行运算处理，并送往8位锁存器74LS273。AT89C52P0口用于和74LS273相连，LED数码管显示与锁存器端口电平相对应的数字。如图1-1所示，待测频率信号经放大、整形后输入到单片机AT89C52的T1引脚（AT89C52T1的内部集成了二个16位定时/计数器T0和T1，当对外部脉冲进行计数时，外部脉冲接T0/T1）。但是，对

3、于工作在12MHz晶振下的AT89C52来说，能识别的最高频率为机器周期的1/2，也就是晶振的1/24，因此，当待测频率高于500K时，需要对待测频率进行分频。分频的常用方法是利用计数器，本方案中用了两片十进制计数器74LS90进行10分频和100分频。被测频率的数据经AT89C52的输出口送到LCD显示器或数码显示管显示，当需要显示复杂图形或字符时应选择LCD显示器（本设计方案中对用数码管显示和用LCD显示器显示都进行了设计），数据显示方面，对于数码管而言，可用动态扫描和锁存输出，为了保证数据显示时的稳定性，本方案中的数码管显示部分采用了锁存输出的方式。对于LCD显示器

4、而言，则需要靠编程实现。在量程精度和附加功能方面的设计，本方案采用了6个7段数码管显示数据，测量范围为1Hz-10MHz，共分为三档。第一档测量范围为1Hz-100KHz26/26第二档测量范围为100KHz-1MHz第三档测量范围为1MHz-10MHz刷新时间为1S。脉宽测量部分：利用定时器的方式寄存器TMOD的D7位（GATE）的特殊功能，当GATE为低电平时，只要TCON中的TR0/TR1为1，计数器就开始计数，当GATE为高电平时，计数器T0、T1计数运行控制位TR0、TR1为高仍不能计数，还需要INT0/INT1上的电平为高才能使计数器工作，由此可知，当GATE

5、=1和TR0/TR1=1时，计数器是否计数取决于INT0/INT1引脚的信号，INT0/INT1由0变1时开始计数，由1变0时停止计数，这样就可以用来测量INT0/INT1端出现的脉冲宽度。原理图分解为如下几部分1.放大整形电路如图1-2所示图1-2放大整形电路其中，放大部分由集成运算放大器构成的26/26反向比例运算电路实现，放大倍数Au=R4/R3=10，当然，这可以通过调整电阻R3和R4的值来满足实际需要。整形部分仅由一个与门构成，与门的一端接高电平，另一端接输入信号，当输入信号的幅值高于与门的阈值电压时，在与门的输出端将会得到高电平。反之，输出低电平，从而实现了波

6、形变换。下图为放大整形的仿真截图：输入正弦波的幅值为200mV，频率为10kHz，从上到下依次为原信号、放大后信号、整形后的信号：1.分频电路如图1-3所示26/26图1-3分频电路分频电路是由两片74LS90、和一片74LS153实现的，单片机AT89C52初始时从P1.0和P1.1输出P1.1=0，P1.0=0，此时将从74LS153的output端输出未经分频的信号，当AT89C52检测到脉冲频率高于100KHz时，置P1.1=0，P1.0=1，此时将从74LS153的output端输出经十分频的信号，当AT89C52检测到脉冲频率高于1MKHz时，P1.1=1，置

7、P1.0=0，此时将从74LS153的output端输出经一百分频的信号，从而实现了对更大频率范围的测量。下图为分频电路的仿真截图：输入信号为100Hz，从上到下依次为原信号、10分频后的信号、100分频后的信号。26/261.显示及锁存电路如图1-4所示图1-4显示、锁存电路显示、锁存部分的电路是由6片74LS273和6个7段数码管构成的，AT89C52把记录的数据分解为最高位、次高位……26/26最低位，然后分时送往数据总线P0口，再由P2口发出的锁存信号依次将其锁存，最后由数码管把各锁存的数字对应显示出来，小数点的变换是