基于52單片機數字頻率計系統設計報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 數 PE，數據輸出端 Q0~Q3，以及進位輸出 TC (TC=Q0Q1Q2Q3CET)。表 為 74161 的功能表。表 74161 的功能表清零RD預置LD使能EP ET時鐘CP預置數據輸入A B C D輸出Q0 Q1 Q2 Q3L L L L LH L 上升沿 A B C D A B C DH H L 保 持H H L 保 持H H H H 上升沿 計 數合肥師范學院課程設計報告8 其中 RD 是異步清零端， LD 是預置數控制端，A、B、C、D 是預置數據輸入端，EP 和 ET 是計數使能端，RCO(=) 是進位輸出端，它的設置為多片集成計數器的級聯提供了方便。計數過程中，首先加入一清零信號 RD＝0，使各觸發器的狀態為 0，即計數器清零。RD 變為 1 后，加入一個置數信號 LD＝0，即信號需要維持到下一個時鐘脈沖的正跳變到來后。在這個置數信號和時鐘脈沖上升的共同作用下，各觸發器的輸出狀態與預置的輸入數據相同，這就是預置操作。接著 EP=ET=1,在此期間 74161 一直處于計數狀態。一直到 EP=0，ET＝1，計數器計數狀態結束。從 74LS161 功能表功能表中可以知道，當清零端 CR=“0”，計數器輸出QQQQ0 立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當 CR=“1”且 LD=“0”時，在 CP 信號上升沿作用后，74LS161 輸出端 QQQQ0 的狀態分別與并行數據輸入端D3，D2，D1，D0 的狀態一樣，為同步置數功能。而只有當 CR=LD=EP=ET=“1”、CP 脈沖上升沿作用后，計數器加 1。74LS161 還有一個進位輸出端 CO，其邏輯關系是 CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應用計數器的清零功能和置數功能，一片 74LS161 可以組成16 進制以下的任意進制分頻器。管腳圖介紹：時鐘 CP 和四個數據輸入端 P0~P3；清零/MR；使能 CEP，CET；置數PE；數據輸出端 Q0~Q3。 其管腳圖如圖 所示。? 圖 74LS161 管腳圖 圖 74LS153 管腳圖 74LS153 介紹 74LS153 是一個雙 4 選 1 數據選擇器，數據選擇端（AB）為兩組共用，按二進制譯碼，以供兩組從各自的 4 個數據輸入端（1C01C3,2C02C3）中分別選取一個所需數據，只有在兩組各自的選通端（1G、2G）為低電平時才可選擇數據，1Y、2Y 分別為兩個輸出端。其管腳圖如圖 所示。 LCD 顯示和鍵盤 LCD1602 顯示部分，通過調節變阻器調節 LCD 背光亮度，八位數據端口接單片機 P0口，讀寫控制端接 。三個按鍵中，設置鍵接 單片機按外部中斷 0 接口，當按鍵按下后，置 口低電平，單片機中斷。SS2 為頻率/周期、閘門時間加/減 選擇按鍵，按鍵部分的工作原理是，根據按下設置鍵的時間長短，可以設置閘門時間或者選擇測量結果的顯示方式，閘門時間可以加也可以減，顯示方式有頻率和周期兩種，合肥師范學院課程設計報告9按鍵部分也是單片機控制，原理圖如圖 所示：圖 顯示及按鍵部分 LCD1602 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式 LCD，目前常用16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 所示： 圖 1602 字符型液晶顯示器實物圖 1602LCD 的基本參數及引腳功能1602LCD 主要技術參數：顯示容量:162 個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm 引腳功能說明：1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 所示:合肥師范學院課程設計報告10表 引腳接口說明表編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 數據2 VDD 電源正極 10 D3 數據3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據4 RS 數據/命令選擇 12 D5 數據5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數據6 E 使能信號 14 D7 數據7 D0 數據 15 BLA 背光源正極8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示：表 1602 控制指令序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開/關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發生存貯器地址 0 0 0 1 字符發生存貯器地址8 置數據存貯器地址 0 0 1 顯示數據存貯器地址9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數器地址10 寫數到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數據內容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數 1 1 讀出的數據內容 合肥師范學院課程設計報告114 軟件設計 主程序流程圖設計 根據本次設計要求，主程序主要包括單片機和 LCD1602 初始化，頻率測量，量程自動轉換以及顯示幾個方面，主程序流程圖如圖 所示： 圖 主程序流程圖 子程序流程圖設計（1）顯示程序LCD 顯示程序設計流程圖如下圖所示：合肥師范學院課程設計報告12 圖 顯示程序流程圖（2）頻率測量程序框圖 頻率測量程序整體架構如圖所示： 圖 頻率測量框架圖（3）中斷服務流程圖 這是按鍵部分的程序流程圖，按鍵有三個，希望可以通過設置鍵可以選擇閘門時間設置或者選擇顯示方式，工作過程如下，設置鍵按下的時間長短判斷，長按就選擇顯示方式，如果按下時間短，則選擇閘門時間設置，設置后再按下設置鍵退出中斷，返回測量結果顯示。INT0 中斷流程圖如圖所示： 頻率測量程序89C52初始化加按鍵、減按鍵顯示閘門時間延時子程序計數中斷定時中斷頻率顯示周期顯示測試頻率判斷頻率合肥師范學院課程設計報告13 圖 INT0 中斷流程圖（4）判斷頻率，選擇分頻流程圖本次設計，分頻系數有兩個，100kHzf500kHz 時選擇 4 分頻，f500kHz 時選擇 16分頻，分頻數選擇程序流程圖如圖 所示： 圖 分頻數選擇程序流程圖合肥師范學院課程設計報告14由于本次設計要求測量的頻率范圍是 100Hz—4MHz，可見測量范圍比較寬，為提高精度以及測量達到最高測量要求 4MHz，因此要進行外部分頻，分頻系數有 1，4，4 分頻和 16 分頻。程序中設計的是先預測輸入頻率，若是頻率范圍在 100KHz—500KHz，選擇 4 分頻，高于 500KHz 則選擇 16 分頻，小于 100KHz 則不用分頻，直接測量。由此設計的程序流程圖如圖 所示。 程序編寫及仿真圖設計根據前面的程序流程框圖，分模塊編寫 C 語言程序，由于在用 C 語言編寫程序方面學藝不精，此次程序的編寫是在網上搜索相關資料然后在多位同學和老師的指導下完成，過程坎坷而且很揪心，相對后面的調試，這算是好的了。之前學過 Proteus，而且比較熟悉，所以仿真圖設計是在 Proteus 完成，設計之前了解要用的元器件特性以及各個元器件之間的連接方法，而且之前課程設計多次用過，所以在本次設計中，沒遇到多大問題，相對順利很多。總體仿真圖如圖 所示：圖 頻率計 Proteus 仿真圖 合肥師范學院課程設計報告155 系統調試與實驗單片機軟件調試主要是調試本次設計的主程序。根據系統設計要求，進行 Keil 和Proteus 系統仿真，不斷調試程序，修改電路圖，直到符合功能要求。本次設計 Proteus 仿真結果如圖 所示。 圖 部分仿真圖合肥師范學院課程設計報告166 總結單片機因其功能獨特和價格廉價在全球范圍內得到了廣泛的應用，本次我們利用了基于AT89C52 單片機對數字頻率計進行了系統的設計。在這次的小組協作完成中，我本人負責的部分是分頻模塊，開始還是有點力不從心的，學過的只是都已經忘記了差不多了，我又查閱了相關的資料，特別是數字邏輯電路，所以我們經過權衡在硬件方面采用了74LS161 和 74LS153 兩個模塊 74LS161 是常用的四位二進制可預置的同步加法計數器，它可以靈活的運用在各種數字電路，74LS153 是一個雙 4 選 1 數據選擇器，功耗較低。在仿真中 74LS161 對整形后的方波信號進行分頻，Q1 為四分頻輸出，Q3 為十六分頻輸出。未經分頻、經過四分頻和經過十六分頻的三路信號作為 74LS153 的一個 4 選 1 數據選擇器的低三位輸入，由單片機控制選擇分頻系數，然后再送單片機內部計數器 程方面，分頻編程程序是由三個人完成的，我也是主要負責檢查出錯狀況，在之前還特意對 C 語言方面的只是進行了補充學習，在一些細節方面特變死格式我還是檢查了許多的錯誤狀