单片机简易频率计实验报告

单片机课程设计

题 目专业班级院 （系）完成时间基于单片机简易的频率计 11级电子科学与技术2班 电气工程 年 1月 9日

2015

单片机课程设计任务书

一、设计题目 基于单片机简易的频率计 二、设计任务与要求

1.本品主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成

2.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。

三、参考文献

[1] 吴钟珍.最新实用电子电工技术手册.徐氏基金会出版社 2010,23(3):97~98

[2] 深圳市中源单片机发展有限公司 STC89C52

[3] 张友德.单片微型机原理、应用和实验. 复旦大学出版社 2009.342~344 [4] 陈大钦.电子技术基础.（第二版）高等教育出版社 2009,13:25~26 [5] 曾建唐.电工电子基础实践设计.机械工业出版社 2007,10(4)：278~280 [6] 马淑华.单片机原理与接口技术.北京邮电大学出版社 2004.49~77.

四、设计时间

月 至 年月

指导教师签名：

年 月 日

目 录

1 总体方

前言 ...................................................................................................................... 2 一、 总体设计 ...................................................................................................... 3 二、 硬件设计 ...................................................................................................... 5

AT89C51单片机及其引脚说明： ................................................................... 5 显示原理 ......................................................................................

前言 ...................................................................................................................... 2 一、 总体设计 ...................................................................................................... 3 二、 硬件设计 ...................................................................................................... 5

AT89C51单片机及其引脚说明： ................................................................... 5 显示原理 ......................................................................................

电子线路课程设计报告

姓名：

学号：

专业： 电子信息

日期： 2014.4.13

南京理工大学紫金学院电光系

2014-4-13

引言 《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。它融入了现代电子设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁，帮助学生进一步提高电子设计能力。对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。

该课程主要内容：

（1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念；

（2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。

（3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用：

包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。

（4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。

（5）电子线路课程设计课题：

设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。

目录 第一章 设计要求 ..............................................

1

摘 要

近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用各个领域.

本文的频率计系统是以单片机（AT89C51）为核心，利用AT89C51单片机的T0和T1的定时计数功能来完成对输入的信号进行频率计数，由时基集成电路NE555P、四位共阴极数码管等元器件以及C语言程序组成。具体介绍应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统的频率设计与仿真的实现方法,以及Keil软件的编译与应用。该方法既能准确验证所设计的系统是否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。

关键词：AT89C51 NE555 频率计

2

1.1 频率计数器概述

（1）简介

频率计数器是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。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，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直

毕 业 论 文（设 计）

题 目 基于单片机的频率计设计 英文题目 The design of frequency meter

based on single chip

院 系 专 业 姓 名 年 级 指导教师

年 月

- 1 -

摘 要

频率计，也称为频率表或电子计数器。它不仅是电子测量和仪表专业领域中测量频率与周期、测量频率比和进行计数、测时的重要仪器，而且要比示波器测频更方便、经济得多，特别是现代电子计数器产品与组件和具有多种测量功能的数字频率计，已广泛应用于计算机系统、通讯广播设备、生产过程自动化测控装置、带有LED、LCD数字显示单元的多种仪表以及诸多的科学技术领域。可以

数字逻辑与处理器基础

实验三 频率计 实验报告

实验目的：

掌握频率计的原理和设计方法。

实验工具：

1 Verilog语言 2 Quartus II 9.0 3 DE2实验板

实验设计：

1 总体思路以及模块总述

设计的基本思路是按照实验指导书上给出的原理图划分模块。

① 待测信号产生模块signalinput.v：由指导书给出，用于产生待测信号sigin； ② 1Hz时钟产生模块clk_1hz.v：通过实验板50MHz产生1Hz时钟clk_1hz；

③ 控制信号产生模块control.v：通过1Hz时钟，产生频率计所需的使能信号en，同

步清零信号reset，锁存信号la，生成一个3秒钟的频率计数周期；

④ 十分频模块div_10.v:若量程选择信号sw_2为高电平，则待测信号需进行十分频； ⑤ 计数器模块counter.v:频率计的核心部分，包括四位十进制计数器，以及对应七段

译码器的译码器。这里我把实验指导书中的译码模块整合在了里面，原因是认为在这个设计中单做一个译码模块意义不大，整合在里面翻倒方便一些； ⑥ 信号锁存模块lat.v:当锁存信号la为高电平时，锁存输出持续显示； ⑦ 顶层模块div.v：进行各分立模块的功能综合；

2

频率计实验报告

信息工程

实验任务及要求：

1. 2. 3. 4.

设计一个可测量的数字式频率计，测量范围为1Hz-12MHz。 用层次化的设计方法设计该电路，编写各个功能模块的程序。 仿真各功能模块，通过观察有关波形确认电路设计是否正确 完成电路设计后，通过在实验系统上下载，验证设计的正确性

实验原理分析：

根据总的设计图可知：8位十进制数字频率计的设计有一个测频控制信号发生器TESTCTL，8个有时钟使能的十进制数字计数器CNT10，一个32位锁存器REG32B组成。

测频控制信号发生器的设计原理和要求：频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个数。这就要求TESTCTL的计数使能信号TSTEN能产生1秒脉宽的周期信号，并对频率计的每一个计数器CNT10的ENA使能端进行不同控制。当ＴＳＴＥＮ高电平时允许计数，低电平时停止计数，并保持所计的数。在停止计数的期间，首先需要一个锁存信号Ｌｏａｄ的上跳沿将计数器在前一秒的计数值锁存进３２位锁存器REG32B中，且由外部的七段译码器译出并稳定显示。设置锁存器的好处是，显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。锁存信号之后，必须有一个清零信号CLR_CNT对计数器进行清零，

摘 要

在电子领域内,频率是一种最基本的参数,并与其他许多电参量的测量方案和测量结果都有着十分密切的关系。由于频率信号抗干扰能力强、易于传输，可以获得较高的测量精度。因此,频率的测量就显得尤为重要，测频方法的研究越来越受到重视。

频率计作为测量仪器的一种，常称为电子计数器，它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等其它领域。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片机的出现和发展，使传统的电子侧量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代侧量仪器。频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路，使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。

为适应实际工作的需要,本次设计给出了一种较小规模和单片机(AT89S52)相结合的频率计的设计方案,不但切实可行,而且体积小、保密性强、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽，大大降低了设计成本和实现复杂度。频率计的硬件电路是用Protel绘图软件绘制而成，软件部分的单片机控制程序

论文题目 文献综述： 频率是电子技术领域的一个基本参数，同时也是一个非常重要的参数，因此，频率测量已成为电子测量领域最基本最重要的测量之一。 随着科学技术的不断发展提高，人们对科技产品的要求也相应的提高，数字化的电子产品越来越受到欢迎。频率计作为比较常用和实用的电子测量仪器，广泛应用于科研机构、学校、家庭等场合，因此它的重要性和普遍性勿庸质疑。数字频率计具有体积小、携带方便；功能完善、测量精度高等优点，因此在以后的时间里，必将有着更加广阔的发展空间和应用价值。比如：将数字频率计稍作改进，就可制成既可测频率，又能测周期、占空比、脉宽等功能的多用途数字测量仪器。将数字频率计和其他电子测量仪器结合起来，制成各种智能仪器仪表，应用于航空航天等科研场所，对各种频率参数进行计量；应用在高端电子产品上，对其中的频率参数进行测量；应用在机械器件上，对机器振动产生的噪声频率进行监控；等等。研究数字频率计的设计和开发，有助于频率计功能的不断改进、性价比的提高和实用性的加强。以前的频率计大多采用TTL数字电路设计而成，其电路复杂、耗电多、体积大、成本高。随后大规模专用IC（集成电路）出现，如ICM7216，ICM7226频率计专用IC，使得频率计开发设计变得简单，