单片机课程设计基于89c51的数字频率计设计

单片机课程设计基于89c51的数字频率计设计内容摘要：

电子开关。 然后数据被送到 74HC393 分频，分频后的信号送到 14 脚 T0 口进 行内部计数。 时间到了 1s 就关闭电子开关，也就是把 12 脚 INT0 置 0， 13 脚 INT1置 0 单片机内部的计数器停止计数，继而对这段时间内脉冲个数进行保存。 再读取 ,P0、 P2 口的状态，再把这数据和以前计数的数据相加，得到很精确的频率，再把这频率数据转换，送到 LCD 显示，然后 89C51 的 13 脚置 1 清除现有的数据信号，进行下一次数据采集。 AT89C51 介绍 如图 37所示，是 AT89C51的外部引脚图，其功能如下。 （ 1） VCC（ 40）：电源 +5V。 （ 2） VSS（ 20）：接地，也就是 GND。 课程设计 9 （ 3） XTL1（ 19）和 XTL2（ 18）：振荡电路。 单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在 XTL2 上加外部时钟信号。 （ 4） PSEN（ 29）：片外 ROM 选通信号，低电平有效。 （ 5） ALE/PROG（ 30）：地址锁存信号输出端 /EPROM 编程脉冲输入端。 （ 6） RST/VPD（ 9）：复位信号输入端 /备用电源输入端。 （ 7） EA/VPP（ 31）：内 /外部 ROM 选 择端。 （ 8） P0 口（ 3932）：双向 I/O 口。 （ 9） P1 口（ 18）：准双向通用 I/0 口。 （ 10） P2 口（ 2128）：准双向 I/0 口。 （ 11） P3 口（ 1017）：多用途口。 在频率计电路当中，单片机 AT89C51是核心元件，它控制着整个电路的运行，包括计数器的开启与关闭、定时器的开启与关闭、外部计数器的开启与关闭、高频信号分频、数据读入、数值转换以及数据显示都是由单片机来控制的。 图 37 AT89C51外部引脚图 图 38 频率计显示电路图 数字频率计显示电路 数字频率计的显示电路如图 38所示，在 CON16后面接 1602LCD液晶显示器来显示频率值。 74HC393的计数结果被单片机的 P0、 P2口读入，与单片机内部计数值合到一起。 再通过乘以 16（ ）、二进制到十进制转换处等处理后， 课程设计 10 送入图形液晶显示模块 1602LCD中显示出来。 由于 1602液晶显示模块可以直接和 51系列单片机进行接口，所以在设计该数字频率计时就直接将 1602LCD接到了单片机的后面。 在图 38中， CON16的 3脚上接了一个 10k电位器 PR1，是用来调节液晶显示器的对比度的。 当该电位器的旋钮直接和电源端相连时，显示器屏幕的对比度最弱，当其旋钮直接和地端相连时，显示器屏幕的对比度最高。 液晶显示器的数据来源是单片机的 P1口，当单片机的T1端口由高电平跳变成低电平时，液晶显示器开始执行命令，并最终显示出频率的数值。 时钟控制电路 图 39时钟控制电路图 时钟控制电路如图 39所示。 制作频率计的关键点在于时基信号的准确性和稳定性，它决定频率计的计数精度。 这里选用 单片机 AT89C51的时钟电路，由单片机用软件方法得到所需的门控信号。 电源电路 图 310 频率计电源电路图 课程设计 11 频率计的电源电路如图 310所示。 在这个电源电路里， LM7805是核心芯片，该集成稳压芯片为三端器件： 1脚为输入端， 2脚为接地端， 3脚为输出端，使用十分方便。 普通的 MCS51单片机的工作电压是直流 5V，而此频率计首先将输入的9V电压经过由四个二极管组成的全波整流器，使之变成 9V的直流电，然后通过LM7805将 9V的直流电稳压变成 5V的直流电，提供给单片机。 4 系统软件设计 系统软件总 述 系统软件的设计主要是保证软件和硬件电路相结合，控制硬件正常的工作。 对于频率计来说，就是控制频率计的硬件系统使其最终能较为准确的测出待测信号的频率。 本课题频率计的系统软件的设计采用了模块化的结构方式，将各个功能分成独立模块 ,由系统的监控程序统一管理执行。 本系统软件的设计主要分两部分：一部分是执行软件，主要完成各种实质性的功能，如测量、计算、显示、定时中断服务等；另一部分是监控软件，主要来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度的角色。 该频率计中主要元器件是单片机 AT89C51 ，由它完成对 待测信号频率的计数和结果传输等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。 被测信号首先要经过放大、整形，如果是高频信号还要由分频器进行分频，然后送入单片机的 P0 端口和 P2端口并开始计数，分频器的分频系数由单片机来控制；计数、分频达到规定的精度后结束计数，然后调用显示子程序，显示结果。 该频率计的总体程序流程图如图 41所示。 课程设计 12 图 41 程序总体流程图 LCD 初始化 延时，用于 74HC393 的数据采集 74HC393 停止计数 读入频率信息（二进制） 二进制数据转化为十进制数据 从低到高在 LCD 上依次显示测得数据 写入定时器的控制方式字 计数器清零 启动计数器 定时器设置定时为１ S 清定时器 关 闭计数器 开定时器闸门 定时 关定时器闸门 N Y 返回 课程设计 13 显示器初始化设计 图 42 显示初始化流 程图 显示器初始化程序流程图如图 42所示。 在测量频率之前，首先要清屏，之后将单片机的读写端同时设置为低电平，因为单片机的读写端控制着液晶显示器的 4 脚和 5 脚，当液晶显示器的 4 脚和 5 脚同时为低电平时，液晶显示器可以写入指令或显示地址。 其后就要判断频率计显示器是否处于“忙”状态。 如果显示器处于“忙”状态，则要循环等待；如果显示器处于“闲”状态，则可以对显示器进行操作。 另外，在每次单片机的 P1 口写入控制字后，都要判断显示器是否清屏 将单片机的读写端设置为低电平 显示器是否忙。 将显示器使能 E 端设置为高电平 等待 显示器开，光标闪烁 将单片机读写端清零 显示器是否忙。 将显示器的使能端 E 设置为高电平 继续 N Y N Y 课程设计 14 处于“忙”状态。 在判断液晶显示器的状态后，要将其使能端设置为高电平，为后面的程序做铺垫。 因为只有当该使能端由高电平跳变到低电平时，液晶模块才可以执行命令。 计数子程序 图 43 计数子程序流程图 输入信号经过整形输入到 74HC393 中，采用矩形波下降沿开始计数，上升沿停止计数的方来计数，刚好对应于正弦波一个完整周期，再输入到 AT89C51 单片机的 P0、 P2 口。 其程序流程图如图 43所示。 该频率计利用定时器 T0来完成计数功能，其参数选定原则是：（ 1）初值： TL0=00H， TH0=00H， 50Hz 左右的信号，开始 设置定时初值， TL=0,TH=0 设置定时器工作方式 =1? =0? 开始计数， SETB TR0 =1? 停止计数， CLR TR0 返回 Y Y Y N N N 有数据输入 课程设计 15 大约相当于 104 个机器周 期，用 16 位计数器即可满足，不会产生溢出。 （ 2） TMOD的选择：定时器 T0 采用方式 1，由于后面要用到 T1作为定时器，也采用方式 1，故 TMOD 选取为 11H。 （ 3） TCON 的选择：这里不需要考虑中断，故只选择控制TR0 就可以了，开始计数时， TR0 置“ 1”，停止计数时清“ 0”。 数制转换子程序设计 图 44 二进制数转换为十进制数流程图 开始 清 BCD 数单元 计数器置为二进制数位数 二进制数左移 BCD 数 2+进位 十进制数调整 字节数到。 位数到。 返回 Y Y N N 课程设计 16 二进制转换为十进制流程图如图 44 所示。 在计算机中，任何数据都以二进制形 式出现，并在计算机中处理的。 但是通过外部设备与计算机交换数据采用的是其他形式的数据，由于频率计的显示部分是用的 1602LCD 液晶显示器，它不可以直接显示二进制数据，所以单片机要把 P0、 P2 口读入的二进制数据转换为可以被显示器识别并显示的十进制数据。 显示子程序设计 图 45 1602LCD显示程序流程图 显示子程序流程图如图 45所示。 数据由单片机的 P0、 P2口读入，由单片机的 P1 口送出，被液晶显示器接收，显示器工作状态由单片机的 P3 口控制， 口控晶显示器的 4 脚， 4脚为 RS，是寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低开始 初始化系统时钟 初始化 I/O 端口 初始化 LCD 模块 取显示数据，将其显示在第一行 LCD 切换到第二行 取显示数据，将其显示在第二行 是否继续显示数据。 结束 Y N 课程设计 17。