單片機(jī)課程設(shè)計(jì)_簡易頻率計(jì)數(shù)器

1、單 片 機(jī) 課 程 設(shè) 計(jì)簡易頻率計(jì)數(shù)器1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 要求學(xué)生具有制作調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)及外設(shè)的能力，能夠掌握單片機(jī)內(nèi)部資源的使用。2.熟練掌握焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，能熟練使用單片機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境Keil C51編程調(diào)試，并使用STC ISP調(diào)試工具采用串口下載方式聯(lián)調(diào)制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)。二、實(shí)驗(yàn)要求自制一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括串口下載、復(fù)位電路，采用外部計(jì)數(shù)器T0或T1作為外部頻率輸入，外部頻率由信號源提供，計(jì)算出來的頻率顯示在四位一體的數(shù)碼管上。3、 實(shí)驗(yàn)器材89C54RD芯片（與89c51芯片管腳和指令共用，只是內(nèi)部存儲單元有差異）一個(gè)，晶振一個(gè)，電容3個(gè)，電阻3個(gè)， 12個(gè)10千歐姆

2、電阻，4位一體共陰數(shù)碼顯示管一個(gè)，按鈕1個(gè)，導(dǎo)線若干。4、 實(shí)驗(yàn)原理1芯片介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1.主要特性：·與MCS-51 兼容

3、3;4K字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編

4、程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程

5、序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.

6、2 /INT0(外部中斷0)P3.3 /INT1(外部中斷1)P3.4 T0(記時(shí)器0外部輸入)P3.5 T1(記時(shí)器1外部輸入)P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是

7、：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器

8、。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4.芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被

9、寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2、最小系統(tǒng)電路的組成 由電源、復(fù)位及振蕩電路、四位一體數(shù)碼管顯示電路、按鈕及LED電路。 復(fù)位及振蕩電路 復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc，到vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近高電平

10、，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。 AT89C51系列單片機(jī)為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。 按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。使用6MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。如下圖所示數(shù)碼管顯

11、示電路利用單片機(jī)的T0,T1計(jì)數(shù)定時(shí)器功能，來完成對輸入信號進(jìn)行率計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過4位動態(tài)數(shù)碼管顯示出來，能對0到9999HZ的方波信號頻率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。如下圖所示3、軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目所需功能，我們先進(jìn)行初始化，在待機(jī)狀態(tài)下，采集頻率。然后檢測是否有按鈕按下，若按鈕按下，則數(shù)碼管顯示所采集的頻率，再按下鍵0時(shí)則不顯示。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有功能，其程序框圖如圖所示。4、設(shè)計(jì)源程序#include<reg51.h>bit int_flag; /定時(shí)器0,1S到標(biāo)志位unsigned char volatile T0Count; /定時(shí)器0的中斷次數(shù) unsigned char vola

12、tile T1Count;unsigned char code table /定時(shí)器1的中斷次數(shù) =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /顯示段碼值為123456789unsigned char code temp = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; /數(shù)碼管選通unsigned long sum; /1S內(nèi)脈沖總個(gè)數(shù)unsigned char Led4; /Led顯示緩存void delay(unsigned int num ) /軟件延時(shí)while(-num); /定時(shí)器0初始化void init(void) TM

13、OD=0x51; /T1定時(shí)器0工作于方式1，定時(shí)器1計(jì)數(shù) TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)50ms TL0=(65536-50000)%256;TH1=0x00;TL1=0x00;void disp(void) /數(shù)碼顯示unsigned char i;for(i=0;i<4;i+)P2=tempi;/片選P0=tableLedi;/取數(shù)據(jù)顯示delay(100);/延時(shí)1毫秒void main(void)EA=1; /開總中斷init(); /初始化定時(shí)器TR0=1; /定時(shí)器開始工作TR1=1;ET1=1; /開T0中斷ET0=1;while(1) if(int

14、_flag=1) int_flag=0;sum=TL1+TH1*256+T1Count*65536; /計(jì)算1S內(nèi)脈沖個(gè)數(shù) /將數(shù)據(jù)格式化，轉(zhuǎn)化成可顯示的BCD碼Led3=sum%10000/1000;/顯示千位Led2=sum%1000/100;/顯示百位Led1=sum%100/10;/顯示十位Led0=sum%10;/顯示個(gè)位T0Count=0x00;T1Count=0;TH1=0x00;TL1=0x00;TR1=1; disp();void int_t0(void) interrupt 1TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;T0Cou

15、nt+;if(T0Count=20)TR1=0;int_flag=1;T0Count=0x00;void int_T1(void) interrupt 3 T1Count+;5、設(shè)計(jì)仿真圖輸入正弦波頻率為1324HZ的仿真情況；輸入方波頻率為4216HZ的仿真情況；6、實(shí)物圖（未上電）六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在實(shí)驗(yàn)電路板驗(yàn)收的時(shí)候，對于給定的輸入信號，數(shù)碼管顯示的頻率示數(shù)與實(shí)際信號源給定的頻率有大約20HZ的偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能有：1.電路電容的選取不恰當(dāng)；2.焊接電路板的時(shí)候，因?yàn)椴僮鞑磺‘?dāng)，某些焊點(diǎn)的焊接不到位；3.實(shí)際器件與仿真所用到的的元件有差別。七、心得體會通過這次課程設(shè)計(jì)，我熟悉了Keil C