Verilog課程設(shè)計(jì)-2---數(shù)字頻率計(jì)

1、 文理學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)所在院系專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)電子信息工程班級(jí)信工1106班題目數(shù)字頻率計(jì)指導(dǎo)教師梁赫西成員 杜招 吳剛完成時(shí)間2013.12.20一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的頻率測(cè)量裝置要 求：累計(jì)每秒進(jìn)入單片機(jī)的外部脈沖個(gè)數(shù) ，用LED管顯示。指導(dǎo)教師簽名： 2013年12月20日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 2013年12月 20日 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1基本設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的頻率測(cè)量裝置。使用AT89C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，外部擴(kuò)展6位LED數(shù)碼管，要求累計(jì)每秒進(jìn)入單片機(jī)的外部脈沖個(gè)數(shù)，用LED數(shù)碼管，要求累計(jì)每秒進(jìn)入單片機(jī)的

2、外部脈沖個(gè)數(shù)，用LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。(1)被測(cè)頻率fx110Hz，采用測(cè)周法，顯示頻率. ；fx110Hz，采用測(cè)頻法，顯示頻率。(2)利用鍵盤(pán)分段測(cè)量和自動(dòng)分段測(cè)量。(3)完成單脈沖測(cè)量，輸入脈沖寬度范圍是100ms0.1s。(4)顯示脈沖寬度要求如下。 Tx1000ms，顯示脈沖寬度。 Tx1000ms，顯示脈沖寬度。 1.2實(shí)驗(yàn)原理 測(cè)量頻率有測(cè)頻法和測(cè)周法兩種。 (1)測(cè)頻法，利用外部電平變化引發(fā)的外部中斷，測(cè)算1s內(nèi)的波從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)定； (2)測(cè)周法，通過(guò)測(cè)算某兩次電平變化引發(fā)的中斷之間的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)定。簡(jiǎn)而言之，測(cè)頻法是直接根據(jù)定義測(cè)定頻率，測(cè)周法是通過(guò)測(cè)定周期間接

3、測(cè)定頻率。理論上，測(cè)頻法適用于較高頻率的測(cè)量，測(cè)周法適用于較低頻 率的測(cè)量。 經(jīng)過(guò)調(diào)校，在測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)，本項(xiàng)目中測(cè)頻法精度已高于測(cè) 周法，故舍棄測(cè)周法，全量程采用測(cè)頻法 2設(shè)計(jì)闡明2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）用keil C51編寫(xiě)軟件，再用proteus進(jìn)行仿真。（2）按照proteus仿真圖進(jìn)行實(shí)物連接。（3）測(cè)試。2.2設(shè)計(jì)要求 須采用測(cè)頻法測(cè)出外部脈沖的頻率，并把頻率用led數(shù)碼管顯示出 來(lái)，軟件必需用到單片機(jī)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器功能和中斷功能，并且 有復(fù)位按鍵。2.3設(shè)備及工作環(huán)境（1）硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)、通信電纜一根。（2）軟件：proteus、keil C51、windows

4、操作系統(tǒng)。 3系統(tǒng)方案整體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路利用單片機(jī)的定時(shí)器功能，產(chǎn)生1秒定時(shí)，在這1秒內(nèi)利用外部中斷對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣，中斷次數(shù)就是我們要的外部脈沖的頻率。然后用單片機(jī)的并行I/O口控制LED數(shù)碼管并顯示出頻率。3.2系統(tǒng)整體框圖圖1 系統(tǒng)整體框圖 4硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1.1 單片機(jī)可以選用多種單片機(jī)，不同的單片機(jī)可能有不同的程序設(shè)計(jì)和電路連接，這里選用AT89C52RC，它與AT89C51兼容。4.1.2 LED數(shù)碼管本設(shè)計(jì)可以采用一塊6位七段LED數(shù)碼管，也可以用6塊單獨(dú)的LED數(shù)碼管來(lái)連接，但后者連接線(xiàn)比較多，容易出錯(cuò)。由于市面上6位七段LED數(shù)碼管很難買(mǎi)到，我采用

5、的是一塊4位七段LED數(shù)碼管和一塊2位七段LED數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)6位七段LED數(shù)碼管的功能。4.2系統(tǒng)工作原理論述 該系統(tǒng)主要由6部分組成：測(cè)試部分，定時(shí)部分，復(fù)位部分，時(shí)鐘頻率產(chǎn)生部分，處理部分和顯示部分。其中測(cè)試部分是由單片機(jī)INTO口的輸入中斷來(lái)完成；定時(shí)部分由單片機(jī)內(nèi)的TO定時(shí)器產(chǎn)生一秒的定時(shí)；復(fù)位部分是通過(guò)按壓式開(kāi)關(guān)向單片機(jī)的RST引腳輸入高電平使單片機(jī)復(fù)位；時(shí)鐘頻率產(chǎn)生部分是由一塊12MHz晶振和兩塊30pF的電容組成，產(chǎn)生機(jī)器周期為1us；處理部分是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的處理程序把從測(cè)試部分得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后送給LED數(shù)碼管顯示；顯示部分是由LED數(shù)碼管組成的，顯示出單片機(jī)中經(jīng)處理后的

6、最后的數(shù)據(jù)，即外部脈沖頻率。 5軟件設(shè)計(jì)5.1分析論證 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用了6位LED數(shù)碼管，單片機(jī)內(nèi)部16位定時(shí)器和外部中斷INT0。主要包括輸入模塊，運(yùn)算模塊，顯示模塊和復(fù)位模塊。5.1.1輸入模塊 通過(guò)單片機(jī)的INTO口把外部脈沖輸入單片機(jī)內(nèi)部。5.1.2運(yùn)算模塊 該模塊主要是計(jì)算從INTO口1秒內(nèi)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，并通過(guò)運(yùn)算處理把個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為能使LED數(shù)碼管顯示該數(shù)的編碼，再通過(guò)P0口和P2口把編碼送給LED數(shù)碼管。其中要使用單片機(jī)內(nèi)部的TO定時(shí)器功能用來(lái)產(chǎn)生一秒的時(shí)間間區(qū)，還要用到外部中斷INTO，并通過(guò)外部中斷計(jì)算外部脈沖在一秒內(nèi)的輸入個(gè)數(shù)，這樣就測(cè)出了外部脈沖的頻率。5.1.3顯示

7、模塊 顯示模塊是顯示單片機(jī)內(nèi)運(yùn)算出來(lái)的外部輸入脈沖個(gè)數(shù)，它是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)P0和P2口輸出的高低電平來(lái)控制的。5.1.4復(fù)位模塊 復(fù)位模塊是使單片機(jī)從頭開(kāi)始工作。5.1.5整體功效 從INTO口輸入外部脈沖，通過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算處理，再?gòu)腖ED數(shù)碼管上顯示出外部脈沖1秒內(nèi)個(gè)數(shù)。當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)，單片機(jī)從頭開(kāi)始工作，即重新計(jì)算外部脈沖1秒內(nèi)的輸入個(gè)數(shù)并顯示出來(lái)。 5.2程序流程圖脈沖輸入外部中斷中斷計(jì)數(shù)counter+是否滿(mǎn)1秒？處理counter并輸出YESNO復(fù)位鍵？ 圖2程序流程圖5.3程序清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsi

8、gned charuchar code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uint counter=0,t0=0;unsigned long int pinlv;int a0,a1,a2,a3,a4,a5;void delay_ms(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=10;y0;y-);void display() a0=pinlv%10; a1=pinlv%100/10; a2=pinlv%1000/100; a3=pinlv%10000/1000; a4=pinlv%/1

9、0000; a5=pinlv/;if(pinlv=110)while(1) P0=0xfe;P2=tabledua0;delay_ms(1);P0=0xfd;P2=tabledua1;delay_ms(1);P0=0xfb;P2=tabledua2;delay_ms(1);P0=0xf7;P2=tabledua3;delay_ms(1);P0=0xef;P2=tabledua4;delay_ms(1);P0=0xdf;P2=tabledua5;delay_ms(1); else if(pinlv110)while(1) P0=0xfe;P2=tabledu0;delay_ms(1);P0=0x

10、fd;P2=tabledu0;delay_ms(1);P0=0xfb;P2=tabledu0;delay_ms(1);P0=0xf7;P2=tabledua0|0x80;delay_ms(1);P0=0xef;P2=tabledua1;delay_ms(1);P0=0xdf;P2=tabledua2;delay_ms(1); void main()TMOD=0x01;TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;EA=1;IT0=1;EX0=1;ET0=1;TR0=1;while(1)if(t0=20) t0=0; display(); void zhon

11、gdu0() interrupt 0counter+; void timer0() interrupt 1TH0=(65536-52700)/256;TL0=(65536-50008)%256;t0+;if(t0=20) TH0=0x00;TL0=0x00;EX0=0;TR0=0;pinlv=counter;counter=0;6 仿真加載目標(biāo)代碼文件 打開(kāi)元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-16.hex”；在“Clock Frequency輸入晶振頻率為12MHz。 啟動(dòng)仿真如后兩頁(yè)圖（a)和圖（b)所示: 6. Proteus仿真

12、 加載目標(biāo)代碼文件 打開(kāi)元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-16.hex”；在“Clock Frequency輸入晶振頻率為12MHz。 啟動(dòng)仿真如后兩頁(yè)圖（a)和圖（b)所示:圖a 圖3 仿真1圖b 7調(diào)試過(guò)程及分析調(diào)試過(guò)程中，首先調(diào)試程序，使用KEIL編寫(xiě)的c程序存在一些錯(cuò)誤，可以通過(guò)KEIL的查錯(cuò)功能進(jìn)行檢查，再改正。當(dāng)然有些錯(cuò)誤會(huì)“莫名其妙”，這時(shí)候可以問(wèn)問(wèn)其他人，也可以上網(wǎng)查證。其次是調(diào)試硬件，調(diào)試硬件可以通過(guò)PROTEUS仿真軟件模擬，這也可以驗(yàn)證程序是否正確。焊好的電路板也會(huì)存在一些錯(cuò)誤，比如少連了哪個(gè)引腳，或者是錯(cuò)連了哪個(gè)引腳，哪些地方可能存在干擾，檢查電路可以對(duì)照電路圖一步步檢查，可以借助萬(wàn)用表來(lái)檢查。圖5 實(shí)物圖 8設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的頻率計(jì)數(shù)器，通過(guò)這幾天的努力，終于完成了。設(shè)計(jì)成果基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證無(wú)誤。設(shè)計(jì)中用到了AT89S51芯片，程序不太長(zhǎng)，也不太難，關(guān)鍵是硬件的連接比較困難，特別是LED數(shù)碼管