基于单片机的数字频率计的课程设计 1HZ-10MHZ(2)

3.1 单片机模块

以AT89C52单片机为控制核心，来完成对待测信号的计数、译码和显示以及对分频比的控制，利用其内部的定时／计数器完成待测信号频率的测量。单片机AT89C52内部具有3个16位定时／计数器，定时／计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。 3.1.1 AT89C52介绍

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

单片机的数字频率计的课程设计 1HZ-10MHZ

图2 PDIP封装的AT89C52引脚图

3.1.2 单片机引脚分配

根据系统设计及各模块的分析得出，单片机的引脚分配如下表所示。

表1 单片机端口分配表

3.1.3 复位电路

有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，因此在程序开发过程中需要复位。

本次设计采用手动复位，通过复位可以再次测量信号或测量新的信号。 复位电路通常分为两种：上电复位（图3）和手动复位（图4）。

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图3 上电复位 图4 手动复位

3.1.4 定时/计数器 方式寄存器TMOD：

特殊功能寄存器TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，其格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

TMOD的低4位为T0的方式字段，高4位为T1的方式字段，它们的含义是完全相同的。

1.工作方式选择位M1,M0

M1,M0两位确定计数器的结构方式，其对应关系如下表： M1 M0 0 1 0 1 1 0 1 1

工作方式 功 能 说 明 方式0 方式1 方式2 方式3

13位计数器 16位计数器

初值自动重新装入的8位计数器

仅适用于T0，分为两个8位计数器，T1在方式3停止计数

表2 计数器结构方式功能表

2.定时器方式和外部事件计数方式选择位C/ T

C/ T=0为定时方式。在定时方式中，以振荡器输出时钟脉冲的十二分频信号作为计数信号，也就是每一个机器周期定时器加“1”。若晶振为12MHZ，则定时器计数频率为1MHZ，计数的脉冲周期为1us。定时器从初值开始加“1”计数直

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至定时器溢出所需的时间是固定的，所以称为定时方式。

C/ T=1为外部事件计数方式，这种方式采用外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5）上的输入脉冲作为计数脉冲。内部硬件在每个机器周期采样外部引脚的状态，当一个机器周期采样到高电平，接着的下一个机器周期采样到低电平时计数器为1，也就是说在外部输入电平发生负跳变时为1。外部事件计数时最高计数频率为晶振频率的二十四分之一，外部输入脉冲高电平和低电平时间必须在一个机器周期以上。对外部输入脉冲计数的目的通常是为了测试脉冲的周期、频率或对输入的脉冲数进行累加。 3.门控位GATE

GATE为1时，定时器的计数受外部引脚输入电平的控制（ INT0控制T0的计数， INT1控制T1的计数）；GATE为0时定时器计数不受外部引脚输入电平的控制。

T2CON（T2的控制寄存器）,字节地址0C8H：

位地址 0CFH 0CEH 0CDH 0CCH 0CBH 0CAH 0C9H 0C8H 符 号 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RT2 各位的定义如下：

TF2： 定时/计数器2溢出标志，T2溢出时置位，并申请中断。只能用软件清除，

但T2作为波特率发生器使用的时候，(即RCLK=1或TCLK=1),T2溢出时不对TF2置位。

EXF2：当EXEN2=1时，且T2EX引脚（P1.0）出现负跳变而造成T2的捕获或重装

的时候，EXF2置位并申请中断。EXF2也是只能通过软件来清除的。 RCLK：串行接收时钟标志，只能通过软件的置位或清除；用来选择T1（RCLK=0）

还是T2（RCLK=1）来作为串行接收的波特率产生器

TCLK：串行发送时钟标志，只能通过软件的置位或清除；用来选择T1（TCLK=0）

还是T2（TCLK=1）来作为串行发送的波特率产生器

EXEN2：T2的外部允许标志，只能通过软件的置位或清除；EXEN2=0：禁止外部

时钟触发T2；EXEN2=1：当T2未用作串行波特率发生器时，允许外部时钟触发T2，当T2EX引脚输入一个负跳变的时候，将引起T2的捕获或重装，并置位EXF2，申请中断。

TR2：T2的启动控制标志；TR2=0：停止T2；TR2=1：启动T2

C/T2：T2的定时方式或计数方式选择位。只能通过软件的置位或清除；C/T2=0：

选择T2为定时器方式；C/T2=1：选择T2为计数器方式，下降沿触发。 CP/RT2：捕获/重装载标志，只能通过软件的置位或清除。CP/RT2=0时，选择重

装载方式，这时若T2溢出（EXEN2=0时）或者T2EX引脚（P1.0）出现负

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跳变（EXEN2=1时），将会引起T2重装载；CP/RT2=1时，选择捕获方式，这时若T2EX引脚（P1.0）出现负跳变（EXEN2=1时），将会引起T2捕获操作。但是如果RCLK=1或TCLK=1时，CP/RT2控制位不起作用的，被强制工作于定时器溢出自动重装载模式。 T2MOD（方式寄存器），字节地址0C9H：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 -- -- -- -- -- -- T2OE DCEN

T2OE：T2输出允许位，当T2OE=1的时候，允许时钟输出到P1.0。（仅对80C54/80C58有效）

DCEN：向下计数允许位。DCEN=1是允许T2向下计数，否则向上计数。

T2的数据寄存器TH2、TL2和T0、T1的用法一样，而捕获寄存器RCAP2H、RCAP2L只是在捕获方式下，产生捕获操作时自动保存TH2、TL2的值。

3.2 放大整形模块

由于输入的信号可以是正弦波、三角波、矩形波等，而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。

本文采用单管共射极放大电路对信号进行放大和再由非门74LS00构成施密特触发器对输出的信号进行整形成矩形波后再次输出。 3.2.1 与非门74LS00

74LS00 为四组2 输入端与非门（正逻辑），共有 54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00 Y=(AB)非

Input A L L H H

Input B L H L H

Output Y H H H L

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3.2.2 放大整形模块原理图 此模块原理图：

图5 放大整形电路原理图

3.3 分频模块

本文采用12MHZ的时钟，最大计数速率为500 kHz，因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。

为了测量提高精度，当被测信号频率值较低时，直接使用单片机计数器计数测得频率值；当被测信号频率值较高时采用外部十分频后再计数测得频率值。这两种情况使用T1（P3.5)和TO(P3.4，程序定义为十分频接入口）计数选择，由单片机先简单测得被测信号是高频信号还是低频信号，然后根据信号频率值的高低进行通道的相应选择，继而测得相应频率值。

因此此模块主要包括 …… 此处隐藏：3069字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……