頻率計-單片機實訓報告

《單片機原理及應用》實訓報告學號姓名指導教師：2012年10月18日實訓題目：頻率計1系統(tǒng)設計1.1設計要求1.1.1設計任務使用555產(chǎn)生矩形波信號，輸入到單片機進行測量頻率。1.1.2性能指標要求1設計測頻電路中波形產(chǎn)生部分硬件電路； 2根據(jù)測頻法和測周法的優(yōu)缺點選擇并切換頻率測量的方法. 3數(shù)碼管顯示頻率測量的結果 4選作：其他特殊功能。 1.2設計思路及設計框圖1.2.1設計思路測試頻率有兩種方法，測周法與測頻法，低頻適用于測周法，高頻適用測頻法。1測周法：通過測量被測信號的周期的倒數(shù)得到頻率，選用適當?shù)臅r基，以被測信號作為計數(shù)的閘門進行測量，得到閘門內(nèi)的計數(shù)值，與時基相乘即為被測信號的周期，周期的倒數(shù)即為頻率。該法適合測量頻率低的信號。2測頻法：通過頻率的定義即單位時間的脈沖數(shù)，得到被測信號的頻率。選用適當?shù)臅r基，如1秒，以此作為計數(shù)閘門，得到閘門內(nèi)的計數(shù)值即為信號的頻率。該法適合測量頻率高的信號。外部的頻率信號由單片機的外部中斷0輸入。時基信號由內(nèi)部定時器0產(chǎn)生，定時器1產(chǎn)生中斷用來數(shù)碼管的動態(tài)掃描。測周法的實現(xiàn)：外部中斷由下降沿觸發(fā)，第一次觸發(fā)，打開定時器0，第二次觸發(fā)關閉定時器，讀出定時時間，即為周期，再轉(zhuǎn)換成頻率進行顯示。測頻法的實現(xiàn)：當?shù)谝粋€中斷來臨，打開定時器0，定時一秒，一秒的過程中，對中斷次數(shù)進行統(tǒng)計，一秒后，停止計數(shù)，此時的數(shù)據(jù)即為頻率。555構成多諧振蕩器電路。輸出高電平時間，及電容充電的時間0.693*（Ra+Rb）C；輸出低電平的時間，及電容放電時間0.693*Rb*C；總的周期T=0.693*（Ra+2Rb）C；占空比：q=（Ra+Rb）/（Ra+2Rb）；由給定器件可知，兩個滑阻若為0，則Ra=1K，Rb=1k，c=1uf，最小的周期為：2.079*10E-3.則最大的頻率為1/2.079*10E-3=481HZ最大周期：0.693*（501000+2*501000）*1E-6=1.041s最小的頻率為1/1.041=0.96HZ;該電路產(chǎn)生周期的范圍是1hz到481hz1.2.2總體設計框圖2各個模塊程序的設計 主函數(shù)：用于測頻法測周法的切換 voidmain(){ initial(); while(1) { if(freq<=20) { cal_t(); } else { cal_f(); } }}數(shù)碼管的顯示：uchara=0xfe;ucharb=4;ucharseg[10]={ 0xd7,0x14,0xcd,0x5d,//0~3 0x1e,0x5b,0xdb,0x15,//4~7 0xdf,0x5f };voiddisplay(){ P0=a; P2=seg[num[b-1]]; //b由于硬件原因如此循環(huán) a=a<<1|0x01; b--; if(b==0) { a=0xfe; b=4; } }頻率的拆分計算：voidtakeout(uintf){ num[3]=f/1000; num[2]=f/100%10; num[1]=f/10%10; num[0]=f%10;}復位操作：voidreset(){ EX0=0; TR0=0; freqnum=0; ms_0_1=0; ms_10=0; s=0; time=0;}測周法程序設計：voidcal_t(){ EX0=1; while(freqnum==0) { } while(freqnum==1) { TR0=1; if(ms_0_1) { time++; ms_0_1=0; } if(time==10000) { freq=1; reset(); return; } } freq=10000/time; takeout(freq); reset(); }測頻法程序設計：voidcal_f(){ EX0=1; TR0=1; while(s==0) { } freq=freqnum; takeout(freq); reset(); }3調(diào)試過程在調(diào)試過程中遇到了一些問題：在頻率測試到400hz時頻率會跑飛，經(jīng)過思考，是每次顯示之前我都進行了一次頻率的拆分，百位十位個位的計算，這個非常的消耗時間。分析，并不是每次顯示都需要計算，而是測試結束后只需計算一次就可以了。所以把計算部分獨立出來，寫了takeout函數(shù)。改正后顯示正常。數(shù)碼管閃爍，之前使用延時的方法進行數(shù)碼管動態(tài)顯示。由于計算，測頻需要一定延時，導致數(shù)碼管的延時時間加長會出現(xiàn)閃爍。于是，數(shù)碼管的動態(tài)掃描改為中斷方式。并且程序盡可能的執(zhí)行效率較高，對計算測頻不產(chǎn)生影響。在調(diào)試555時，3腳示波器波形輸出不是方波，于是測試2腳的波形，2腳正常，經(jīng)過查找原因，是滑阻調(diào)的太大。導致頻率太低，將其調(diào)小后，頻率升高，示波器可以測試正常。4功能測試4.1測試儀器與設備示波器4.2性能指標測試 由于555的電路原因產(chǎn)生的頻率的范圍是1hz到481hz，經(jīng)測試與示波器比對，該頻率計測試范圍2hz到512hz。4.3誤差分析測周法與測頻法我都做了同步的處理，誤差主要在單片機計時的所用的振蕩源上面。但是這個誤差在1us完全可以忽略。5實訓心得體會本次實訓讓我對程序的編寫又有了進一步的認識。畫好流程圖，有明確的思路非常有助于程序的編寫。我采用至上而下的編寫方式完成。在測頻方面的算法方面我做了同步處理，使得誤差減小。本次由于是洞洞板焊接，我沒有畫pcb圖，但是花了連線草圖。仍需要精心布局，盡量減少跳線。在測試方面，熟練使用了示波器測試555，根據(jù)原理測試2,3腳的的波形，很快調(diào)試正常，是我明白通過懂得原理才能更好的上手。6參考文獻喻宗泉．單片機原理與應用技術，西安科技大學出版社，2008年。附錄附錄1：仿真圖附錄2:程序清單#include"global.h"#include"seg.h"#include"isr.h"#include"compute.h"ucharh;uchark;voidmain(){ initial(); while(1) { if(freq<=20) { cal_t(); } else { cal_f(); } }}#include"seg.h"#include"isr.h"#include"compute.h"uchara=0xfe;ucharb=4;ucharseg[10]={ 0xd7,0x14,0xcd,0x5d,//0~3 0x1e,0x5b,0xdb,0x15,//4~7 0xdf,0x5f };voiddisplay(){ P0=a; P2=seg[num[b-1]]; //b由于硬件原因如此循環(huán) a=a<<1|0x01; b--; if(b==0) { a=0xfe; b=4; } }#include"isr.h"#include"seg.h"#include"compute.h"/* 定時器初始化 定時器0,產(chǎn)生時間脈沖：0.1ms（用于測周法的基準時間）10ms（用于動態(tài)掃描數(shù)碼管）1s（用于測頻法的時間閥門） */uchari,j;ucharms_0_1,ms_10,s;uintfreqnum;ucharctime;uchardistime;ucharcount;voidinitial(){ TMOD=0x12; //8位重裝模式 TH0=0x9c; TL0=0x9c; //產(chǎn)生0.1ms的時間脈沖 TH1=0xec; TL1=0x78; ET0=1; ET1=1; TR1=1; IT0=1; //下降沿觸發(fā) EA=1; }voidtime_pulse()interrupt1 //產(chǎn)生0.1ms，10ms，1s三種脈沖{ ms_0_1=1; i++; if(i==100) { ms_10=1; i=0; j++; } if(j==100) { s=1; j=0; }}voidfrequence()interrupt0{ freqnum++;}voiddisp()interrupt3 //10ms{ TH1=0xec; TL1=0x78;/* count++; if(count==5) { ctime=1; } distime=1;*/ display(); }#include"compute.h"#include"isr.h"#include"seg.h"uintfreq;uinttime;ucharnum[4];voidtakeout(uintf){ num[3]=f/1000; num[2]=f/100%10; num[1]=f/10%10; num[0]=f%10;}voidreset(){ EX0=0; TR0=0; freqnum=0; ms_0_1=0; ms_10=0; s=0; time=0;}voidcal_t(){ EX0=1; while(freqnum==0) { } while(freqnum==1) { TR0=1; if(ms_0_1) { time++; ms_0_1=0; } if(time==10000) { freq=1; reset(); return; } } freq=10000/time; takeout(freq); reset(); }voidcal_f(){ EX0=1; TR0=1; while(s==0) { } freq=freqnum; takeout(freq); reset(); }#ifndef_GLOBAL_H_#define_GLOBAL_H_#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#include<reg52.h>#endif#ifndef_SEG_H_#define_SEG_H_#include"global.h"externvoiddisplay();#endif#ifndef_ISR_H_#define_ISR_H_#include"global.h"externucharm