频率计设计.docx

1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍
课题设计任务
设计一个能够测量矩形波信号的频率、周期、脉宽、占空比的频率计。该频率计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”, 进入测量准备状态。按频率测量键则测量频率;按周期测量键则测量周期;按脉宽测量键则测量脉宽;按占空比测量键则测量占空比。
功能要求说明
该数字频率计频率以单片机最小系统为基础,采用独立式键盘及动态显示结构组成。四个键(~)控制测量,按 K1键()测频率、按K2键()测周期,按K3键()测脉宽,按K4键()测占空比。
设计课题总体方案介绍及工作原理说明
本设计通过单片机内部定时器0定时1秒,(T1)通过计数器1对其进行计数,定时时间一到即可测得矩形波的频率,通过计算频率的倒数即可得到周期。(T1)输入单片机后,(T1)为高电平开启定时器1,(T1)为低电平关闭定时器1,通过高电平持续时间即可测得矩形波的脉宽。最后通过周期和脉宽可得占空比,:

系统整体框图
系统工作原理如下:
(T1)作为被测矩形波信号输入端,且单片机晶振采用12MHZ。当按K1键时测频率,,此时同时启动定时器0和计数器1,定时器0一次定时50ms、定时20次,当定时1s
一到立即停止定时计数器,因为晶振为12MHZ,所以此时计数器的计数值即为被测信号的频率;当按K2键时测周期,此时先测得被测信号的频率,然后通过T=1/F可求得被测信号的周期;当按K3键时,(T1)输入单片机后,,,读出定时器的定时值,此值即为被测信号的脉宽;按K4键时,先测出被测矩形波信号的周期和脉宽,然后通过占空比等于脉宽比上周期即可得到信号的占空比。当按键测得相应的数据之后,先对数进行按位处理后再送数码管显示。
2 设计课题硬件系统的设计
设计课题硬件系统各模块功能简要介绍
功能芯片:AT89S52 是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,128字节内部RAM,32个I/O口线,2个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路,高性能CMOS8 位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S52型单片机的主要性能参数如下:
1、与MCS-51产品指令系统完全兼容
2、4k字节可重擦写Flash闪存存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作:0Hz-24MHz
5、三级加密程序存储器
6、128*8字节内部RAM
7、32个可编程I/O口线
8、2个16位定时/计数器
9、6个中断源
10、可编程串行UART通道
11、低功耗空闲和掉电模式
AT89C51芯片及管脚图。。

AT89S52引脚图
复位电路:用于产生复位信号,通过RST引脚送入单片机,进行复位操作。复位电路的好坏直接影响单片机系统工作的可靠性,单片机的复位电路共有上电复位、按键复位和脉冲复位
3种,在本次设计中采用按键复位电路,此电路即可实现按键复位,还可以实现上电复位。其中上电复位是利用电容充放电来实现的,电源接通来实现的。。
复位电路
振荡电路:单片机本身是一个复杂的同步时序系统,为了确保同步工作方式的实现,单片机必须有时钟信号,以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。晶振频率时单片机的一项重要技术指标,晶振频率越高,系统的时钟频率就越高,单片机的运行速度也就越快,本次设计所用的晶振频率为12MHZ。。
振荡电路
按键电路:、、、、、、、、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8。分别用以实现测矩形波的频率、周期、脉宽、占空比,~,有键按下时则为低电平。在实物制作时因为P1口内部已经集成了上拉电阻,所以下图中的四个电阻可以省略。。

按键电路
显示电路:本次设计显示器采用四位一体数码管的动态显示方式,