数字频率计设计.doc

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1、数字频率计的设计 摘 要:本文频率计的设计是以单片机STC12C5A60S2为核心实现的简易频率计。设计 中通过STC12C5A60S2内部存储程序进行捕获，应用单片机的数学运算和控制 功能输出所测频率值，并显示于LCD1602。整个过程实现了测量数据的显示， 实现可视的计数功能。 关键词: 频率测量；单片机；频率计 中图分类号: :TN7 The Design of The Digital Frequency Mmeter Abstract :This frequency meter design based on single chip micro computer STC12C5A60S

2、2 as the core implementation of simple frequency meter. To capture through STC12C5A60S2 internal storage procedures , in the design of MCU application , mathematics calculation and control function output measured frequency values , and display in the LCD1602. The measured data show that the whole p

3、rocess of realizing visual counting function. Keywords:Keywords: measurement of frequency；microcontroller；cymometer 2 目 录 1.前言 1 2.方案介绍 1 2.1 频率测量原理1 2.2 方案设计4 3.实验部分 5 3.1 系统供电模块6 3.2 电压比较模块6 3.3 数字显示模块8 3.4 主控模块9 3.5 STC12C5A60S2 芯片介绍 10 3.6 PWM 模块 .12 3.7 显示模块.13 4.总结 .15 5.致谢 .19 6.参考文献 .20 7.附录

4、 .21 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 1 数字频率计的设计 1前言 在电子和通讯系统工作中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量 的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，测量频率是电子测量技术中最常 见的测量之一。不少物理量的测量,如时间、速度等都涉及到或本身可转化为频 率的测量。目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不 菲。而在实际工程中,并不是对所有信号的频率测量都要求达到非常高的精度。 因此，频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种，其中电子计数器 测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等

5、优点，是频率测量的重要手段之一。以往的大多数传统数字频率计一般由分离 元件搭接而成,其测量范围、测量精度和测量速度都受到很大的限制。虽然单片 机的发展与应用改善了这一缺陷,但由于单片机本身也受到工作频率及内部计数 器位数等因素的是在低频段利用测周的方法，而高频段利用测频的方法，其精 度往往会随着被测频率的下降而下降限制,所以无法在此领域取得突破性的进展。 本文详细论述了简易频率计的硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。 其中硬件电路包括输入信号电压比较模块，显示模块以及单片机主控模块。测 量范围在 010kHz，可以用 LCD 液晶显示，并能测量方波、三角波及正弦波等 多种波形。 2方案介绍

6、该部分主要阐述测频原理及实现的方案。 2.1 频率测量原理 测量频率的原理简单来说就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。图2.1 说明了测频的原理及误差产生的原因。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 2 图2.1 测频原理 在图 2.1 中假设时基信号为 1KHZ，则用此法测得的待测信号为 1KHZ*70=70KHZ。但从图中可以看出，待测信号应该在 77KHZ 左右，误差约有 7/77=9.1%。这个误差是比较大的，实际上，测量的脉冲个数的误差会在1 之 间。假设所测得的脉冲个数为 N，则所测频率的最大误差为 =1/(N-1)*100%。 显然，减少误差的方

7、法，就是增大 N。本频率要求误差在 0.01%以下，则 N 应大 于 10000。通过计算，从表 2.1 中可以看出，对 10KHZ 以下的信号用测频法， 反应时间长于或等于 10s，特别在低频信号。在低频的时候，为了测出精确的 频率值，要等上 3 个小时，显然这是不可行的。由此可以得出一个初步结论： 测频法只适合于测高频信号1。 表 2.1 待测信号与时基信号的关系 待测信号时基信号可行性 1MHz10MHz100Hz 100kHz1MHz10Hz 10kHz100kHz1Hz 可行 1kHz10kHz0.1Hz(10s) 100Hz1kHz0.01Hz(100s) 10Hz-100Hz0.

8、001Hz(1000s) 1Hz-10Hz0.0001Hz(10000s) 不可行 测量周期法一般来说就是“在被测信号周期时间内对某一基准脉冲进行计 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 3 数” 。图 2.1 说明了测周期的原理及误差的产生的原因。 图 2.2 测周期原理 图 2.2 跟图 2.1 的差别，仅仅是待测信号与时基信号的位置颠倒了。事实 上，测频和测周的唯一区别就在于，“计数的”究竟是待测信号还是系统提供 的时基脉冲。以图 2.2 为例，假设基准脉冲为 1ms，在一个待测信号周期内计 到 7 个基准脉冲，则测得的待测信号周期为 70ms。与测频一样，此

9、法也存在误 差，而最大误差也同样为 =1/(N-1)*100%。若要求测量误差在 0.01%以下，则 N 也必须大于 10000。表 2.2 是测周期时待测信号与基准脉冲的关系表，如表 2.2 所示。 表 2.2 待测信号与时基信号的关系 待测信号时基信号可行性 1MHz10MHz100000Hz 100kHz1MHz10000Hz 10kHz100kHz1000Hz 可行 1kHz10kHz100MHz 100Hz1kHz10MHz 10Hz-100Hz1MHz 1Hz-10Hz100Hz(10000s) 不可行 从表 2.2 可以得出另一个结论:测周法适合低频率信号的测量，而对高频信 号无

10、能为力。所以应当结合测频法和测周法,高频时采用测频法，通过计算 T=1/f 得到周期；低频时采用测周法，通过计算 f=1/T 得到频率2。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 4 测脉宽和占空比的原理和测周期的原理基本相同。测脉冲宽度,只测信号为 高电平时的时间长度；而测占空比，则要记录下信号在高低电平时的各自的时 间长度，然后再进行计算。 2.2 方案设计 频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常采 用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度 慢，而且测量低频信号时宜直接使用。频率信号抗干扰性强、易于传输，可以 获

11、得较高的测量精度。同时，频率测量方法的优化也越来越受到重视3。 本方案主要以单片机为核心，将待测信号转换成方波信号输入单片机。利 用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以 使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。一般 的数字频率计设计中使被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形 整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波这一过程，但是在该设 计中，由于 LM393 芯片的使用，使这一过程简化。 整个设计的硬件原理非常简单，主要有三个功能模块。后面会详细介绍各 个硬件功能模块，并对主要的芯片有所阐述。 A/D 转换 信号捕获 数据

12、计算 以及 转换 系统供电 频率显示 待测信号 图 2.3 硬件原理方框图 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 5 3.实验部分 该设计详细论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。其中硬件电 路包括输入信号整形模块，显示模块以及单片机主控模块。设计主要以单片机 为核心，被测信号经 LM393 输出为方波；利用单片机的计数器和定时器的功能 对被测信号进行计数；编写相应的程序可以使单片机计算和转换数据，并把测 出的频率数据送到显示电路显示。单片机软件用 C 语言编写，软件模块对应于 硬件电路的每一个部分，还包括部分数据计算和转换模块。 数字频率计原理图是用 Alt

13、ium Designer 绘制的。Altium Designer 是原 Protel 软件开发商 Altium 公司推出的一体化的电子产品开发系统。这套软件 通过把原理图设计、电路仿真、PCB 绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整 性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案， 使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率 大大提高4。 在此设计中，为了节省时间，只用 Altium Designer 绘制了电路原理图， 频率计实物是在面包板上焊成的，而省去了打烊 PCB 板等其他步骤。 GND PCA 3 2 1 48 U2A LM393 R4 1

14、0k R5 10k VCC GNDVCC P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0/RxD 10 P3.1/TxD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 P2.7/A15

15、 28 PSEN 29 ALE 30 EA/VPP 31 P0.7/AD7 32 P0.6/AD6 33 P0.5/AD5 34 P0.4/AD4 35 P0.3/AD3 36 P0.2/AD2 37 P0.1/AD1 38 P0.0/AD0 39 VCC 40 U8 STC12C5A60S2 22p C27 22p C28 22.1184M Y1 R18 10k VCC P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P00 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P20 P10 P12 P13 PCA P15 P16 P17GND ALE/P45 GND P30 P

16、31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 GND VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R14 4.7kX8 P11 P46 P44 GND 0.1uF C25 VCC P20 P21 VCC P17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 LED+ 15 LCD_GND 1 LCD_VCC 2 LED- 16 LCD_Vo 3 LCD_E 6 LCD_RS 4 LCD_RW 5 LCD_D0 7 LCD_D1 8 LCD_D2 9 LCD_D3 10 LCD_D4 11 LCD_D5 12 LCD_D6 13 LCD_D7 14 P6 LCD1602

17、 0.1uF C26 GND R3 1k VCC 1 LED1 IN 1 3 OUT 2 GND U3 LM7805 220uF C7 0.1uF C6 GNDGND 1 2 0 BNC1 GND 信信信信信信2.5V信 信信信信信信信2.5V 220uF C4 D1 1N4007 0.1uF C5 12V J1 PWR2.5 R20 20k R21 1k GND R22 2k R231k GND 图 3.1 原理图 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 6 3.1 系统供电模块 该设计的供电单元主要由 LM7805 芯片控制实现，设计中的供电模块主要是 输入源电压

18、经 LM7805 得到一个 5V 电压的输出来给整个系统供电，此时显示灯 LED1 会发光；若 J1 未通电，则 LED1 处于熄灭状态。 R3 1k VCC 1 LED1 IN 1 3 OUT 2 GND U3 LM7805 220uF C7 0.1uF C6 GND 220uF C4 D1 1N4007 0.1uF C5 12V J1 PWR2.5 图 3.2 系统供电模块 X78XX 是三端正电源稳压电路，它有一系列固定的电压输出，应用非常广 泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它 基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于 1.5A 的输

19、 出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就 能获得不同的电压和电流5。 特点： *最大输出电流为 1.5A *输出电压为 5V,6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V *热过载保护 *短路保护 *输出晶体管安全工作区保护 LM7805 是一种输出 5V 电压的三端正电源稳压芯片。 3.2 电压比较模块 待测信号经 LM393 转换成方波信号，该信号直接输入单片机。该模块主要 是实现待测信号的 A/D 转换。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 7 GND PCA 3 2 1 48 U2A LM393 R4 10k R5

20、 10k VCC GNDVCC GND 1 2 0 BNC1 GND 信信信信信信2.5V信 信信信信信信信2.5V R22 2k 图 3.3 A/D 转换电路图 LM393 是由两个独立的、高精度电压比较器组成的集成电路，失调电压低， 最大为 2.0mV。它专为获得宽电压范围、单电源供电而设计，也可以以双电源 供电；而且无论电源电压大小电源消耗的电流都很低。它还有一个特性：即使 是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地电平。 LM393 主要应用于限幅器、简单的模/数转换器、脉冲发生器、方波发生器、 延时发生器等。该设计中用到的 LM393 主要应用于简单的模/数转换。 图 3.4 LM

21、393 功能图 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 8 3.3 数字显示模块 该功能模块主要由 LCD1602 液晶显示所测信号频率。 P20 P21 VCC P17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 LED+ 15 LCD_GND 1 LCD_VCC 2 LED- 16 LCD_Vo 3 LCD_E 6 LCD_RS 4 LCD_RW 5 LCD_D0 7 LCD_D1 8 LCD_D2 9 LCD_D3 10 LCD_D4 11 LCD_D5 12 LCD_D6 13 LCD_D7 14 P6 LCD1602 0.1uF C26

22、GND R231k GND 图 3.5 数字显示模块 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点， 在各类仪表和低功耗系统中得到广泛的应用。 根据显示内容可以分为字符型液晶，图形液晶。根据显示容量又可以分为 单行 16 字，2 行 16 字，2 行 20 字等。我们这里用到的是 2 行 16 字的液晶。 这里介绍常用的字 16 字 X2 行的字符型液晶模块的使用方法。这是一种通 用模块。与数码管相比该液晶显示屏有如下优点： 1.位数多，可显示 32 位，32 个数码管体积相当庞大了； 2.显示内容丰富，可显示所有数字和大、小写字母； 3.程序简单，如果用数码管动态显示，会占

23、用很多时间来刷新显示，而 1602 自动完成此功能。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 9 图 3.6 频率计实物图 LCD1602 采用标准的 16 脚接口，其中，第 3 脚 V0 为液晶显示器对比度调 整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度6。在该设计中，V0 通过一个 1k 的电阻接地，避免了“鬼影”的发生。图 3.6 中方框中的部分即 LCD1602 液晶屏。 3.4 主控模块 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 10 该主控模块是由单片

24、机 STC12C5A60S2 来实现的。经 LM393 输入的数字信号 经单片机分频、捕获、计数、转换，输出显示所测频率。 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0/RxD 10 P3.1/TxD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.

25、4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 P2.7/A15 28 PSEN 29 ALE 30 EA/VPP 31 P0.7/AD7 32 P0.6/AD6 33 P0.5/AD5 34 P0.4/AD4 35 P0.3/AD3 36 P0.2/AD2 37 P0.1/AD1 38 P0.0/AD0 39 VCC 40 U8 STC12C5A60S2 22p C27 22p C28 22.1184M Y1 R18 10k VCC P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P00 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P20 P10 P12

26、 P13 PCA P15 P16 P17GND ALE/P45 GND P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 GND VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R14 4.7kX8 P11 P46 P44 GND 0.1uF C25 VCC R20 20k R21 1k GND 图 3.7 主控模块 3.5 STC12C5A60S2芯片介绍 STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片 机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快8-12 倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路

27、PWM,8路高速10位 A/D转换(250K/S，即25万次/秒),针对电机控制，强干扰场合7。 主要特点： 1.增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统 8051； 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 11 2. ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成 一片； 3. 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为5% 到10% 以内) 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。 常温下内

28、部R/C振荡器频率： 5.0V 单片机为11MHz 17MHz； 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实 际测试为准； 4. 共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器 T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器， 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器； 5. 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在 P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟； 6. PWM(2路）/ PCA（可编程计数器阵列，2路） - 也可用来当2路D/A使用 - 也可用来再实

29、现2个定时器 - 也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分 别或同时支持)； 7. A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/s(每秒钟25万 次)； 8. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串 口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到 P4.3)； STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据 存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转 换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡

30、电路等模 块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 12 块，可称得上一个片上系统。 KEIL uVISION是众多单片机应用开发软件中最优秀的软件之一，它支持众 多不同公司的MCS51架构的芯片，甚至ARM，它集编辑，编译，仿真等于一体， 它的界面和常用的微软VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序， 软件仿真方面也有很强大的功能。该数字频率计的软件控制程序就是用KEIL uVISION4编译的。系统软件设计采用模块化设计，整个系统由初始化模块，信 号频率测量模块和显示模块等模块

31、组成。流程图如图3.8所示。 系统初始化 开始 频率测量 检测信号 计数器计数 测频率值 测量数据显示 信号转换 Y N 图3.8 软件流程图 3.6 PWM模块 脉宽调制（PWM）基本原理：其控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 13 行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所 需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值 电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的 宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 当然我们上面所说的

32、PWM只是一种控制过程，与我们所要论述的PWM功能模 块还是有差异的。STC12C5A60S2系列单片机集成了两路可编程计数器阵列 （PCA）模块，课用于软件定时器、外部脉冲的捕捉、高速输出以及脉宽调制 （PWM）的输出。与PCA/PWM应用有关的特殊功能寄存器有工作模式寄存器 CMOD、控制寄存器CCON、比较/捕获寄存器CCAPM0和CCAPM1等。当PCA模块用于 捕获或比较时，它们用于保存各个模块的捕捉计数值；当PCA模块用于PWM模式 时，它们用来控制输出的占空比。 此部分工作流程图如图3.9所示。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 14 PCA 初始

33、化 记录当前捕获值 记录溢出次数 记录下次捕获值 求出捕获时间 t 计算频率 f=1/t 图3.9 单片机测频软件流程图 3.7 显示模块 开机时屏上显示“FRE: 00000 HZ“，当有信号输入时，该部分程序先检测再 输出测试频率。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 15 图 3.10 开机状态 图 3.11 待测频率为 1kHz 时的演示截图 图 3.12 频率计上电状态 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 16 4总结 经过这一段时间的紧张筹备，毕业设计总算落下了帷幕。其间，我亦遇到 许多问题，诸如最终方案的选择，整个系统核

34、心模块计数过程的实现，时钟频 率的设定，但在查阅了相关资料及与导师沟通后，我逐步地不断完善频率计的 原理框图，并完成了整个软件程序的编译仿真及实物的焊接调试，最终得到了 我想要的实验效果。经过对结果的分析，此次设计基本符合设计要求。在整个 过程中，从相关资料的收集到硬件语言的学习，我都受益良多。基本形成了对 于完成一个功能较完善系统的方案确定、分析实现的大体方法。进一步熟悉并 掌握了用 Keil 编译程序的一般过程。但是还存在一定的不足，即测频范围有一 定的局限性，而且待测频率越低精度越低。本次设计只是自己在学习相关知识 后的自我研究，在各方面可能还存在欠缺。而目前，对于频率测量方面的研究 已

35、相对成熟，已基本能满足各种不同的需求。并且通过这次的实践操作，更加 地明白了 KEIL 技术极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的 劳动强度，也说明了 KEIL 技术对于我们专业学生的专业知识掌握的重要性。 在测频率时一定要设置频率偏移量为 2.5V。下面是频率计实物及测频率时 信号幅值设置为 5V 的现象演示。 图 4.1 实物图 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 17 图4.2 输入信号与显示信号（1kHz） 图 4.3 输入信号与显示信号（20Hz） 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 18 图 4.4 输入信号

36、与显示信号（1Hz） 误差分析： 在待测频率精确到 0.1 或更高精度输入时，输出数据采用进一制方式输出。 如图 4.5 所示。 图 4.5 待测频率为 1000.1Hz/1000.9Hz 时的演示截图 图 4.5 中的测频率误差： 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 19 1=(1000.1-1000)/1000*100%=0.1% 2=(1000.9-1000)/1000*100%=0.9% 当输入频率趋近于 1001Hz 时，误差趋近于 1% . 故频率为 1000H1001Hz 时，误差 1% . 上面讨论的只是频率较大时的情况，按照上述方法，当待测频率很

37、小而且 频率值带有非零小数位时，误差是非常大的。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 20 5.致谢 时光荏苒，如白驹过隙，大学生涯已接近尾声。在这四年的在校学习生活 里，能得到老师的谆谆教诲，同学的支持鼓励，让我不断地进步成长，确实获 益颇多。这学期的毕业设计也已经落下帷幕。在大学的这段求学经历中，我完 成了本科阶段的学习，并按时完成了毕业设计及论文。在此，我对于一路走来 那些热忱帮助、支持我的老师及同学表示衷心的感谢！ 首先，我最衷心地感谢我的指导老师张学文老师。张学文老师严谨的治学 态度、平易随和的处事风格、深厚丰富的专业知识及对工作孜孜不倦的追求使 我不仅

38、在对知识的理论认识上加深理解，而且也有助于我对所学知识的灵活运 用。此外，从张学文老师言传身教中掌握的对专业知识的学习方法上也令我受 益终生。在本次毕业设计中，从频率计电路的设计到硬件语言的学习、设计方 案的确定及实物调试的完成都得到了指导老师的悉心指导，并且对于论文的整 理及详细审稿、最终定稿都倾注了张学文老师的辛勤汗水。 然后，感谢我的同学和朋友在学习和生活上给予我的支持和帮助。大家能 够相聚在湖师，成为一个学院的同学，共同度过人生中最美好而短暂的四年， 相互扶持，共同进步。在相互沟通交流的过程中，感受着来自不同文化背景下 的个人魅力，时刻激励着我不断向前努力。同样，也十分感谢电工电子实验

39、室 及各位老师，能够提倡如此之好的学术氛围。在这重要的四年里，我在这一片 沃土上，不断的汲取知识的养分，充实自己。而且在这浓郁的人文环境下，塑 造了我正确科学的人生观、价值观。在学校里获得的这些宝贵的财富，为我走 进社会成为一名优秀的青年打下了坚实的基础。 最后，我非常地感谢我的父母。他们几十年如一日，无怨无悔地为我付出 着。对于我的成长他们呕心沥血，倾注了太多的辛酸。在我完成毕业设计期间， 他们依然一如既往地支持着我，时刻在精神和生活上鼓励着我，从而使我的论 文能够顺利地完成。还要感谢所有关心我、帮助我、支持我，但这里还没有提 及的人们，谢谢你们！所有的这些鼓励和支持都将在我以后的人生道路上

40、给予 我莫大的激励，使我更加有信心与动力书写自己美好的人生，不断地挑战自我、 追求卓越、创造辉煌。 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 21 6参考文献 1 彭琦.模拟电路分析基础 M.湖北： 湖北科学技术出版社,2011.7 2 李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社, 2002.(P1-P20) 3牛晓弟，马洪涛，高志勇.数字频率计的设计.电脑开发与应用.2009. 4杨欣，王玉凤，刘湘黔基于 MULTISIM8 和 PROTEL 2004 电路统设计与仿真 M 北京：清华大学出版社，2008(P15-P116) 5低功率低失调电压双比较

41、器.海纳电子资讯网：www.fpga-. 6LCD1602介绍.http:/ 7 STC12C5A60S2系列单片机器件手册.宏晶STC官方网站www.STCMCU.com. 2011.2. 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 1 7.附录 程序 1、主程序 void main() PWM_Init(); /PWM 初始化 lcd_init(); /160 液晶初始化 Timer0_Init(); EA = 1;/开总中断 while (1) DS50MS_CNT(); DS1MIN_CNT(); 2、PWM /*PWM 初始化函数 */ void PWM_Ini

42、t(void) CCON = 0;/Initial PCA control register /PCA timer stop running /Clear CF flag /Clear all module interrupt flag CL = 0;/Reset PCA base timer CH = 0; CMOD = 0X03; /模块 1 做 PCA 捕获测速用 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 2 CCAP1L = 0; CCAP1H = 0; CCAPM1 = 0x21; /PCA 模块 0 为 16 位捕获模式(上升 沿捕获,可测从高电平开始的整个

43、周期),且产生捕获中断 CR = 1; /PCA 定时器开始工作 /*PWM 脉冲占空比调节函数 */ /转速处理函数/ void pca_pro(void) float m; m = capture_period*1.0/65535; /前后捕获值，转换成溢出中断 m = m + capture_pca;/总溢出中断 if( m = 0.0 ) fre = 0; else m = m * 5925.93; fre = 1000000.0/m + 1; /频率，一秒的转数 /*中断服务函数*/ void PCA_Routine(void) interrupt 7 using 1 static

44、unsigned int current_capture_value, previous_capture_value ; static unsigned int current_pca, previous_pca; if ( CF = 1 ) /定时器溢出中断到 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 3 CF=0; /清零中断标志位 current_pca+; /定时器溢出次数+ if (CCF1 = 1 ) CCF1=0; /清零中断标志位； current_capture_value = CCAP1H*256+CCAP1L; capture_pca = curr

45、ent_pca - previous_pca; previous_pca = current_pca; capture_period = current_capture_value - previous_capture_value; if(current_capture_valueprevious_capture_value) capture_pca-; previous_capture_value = current_capture_value; 3、LCD1602 /*测试 LCD 忙碌状态 */ B busy(void) B t; rs=0; rw=1; ep=1; Delay5ms()

46、; t=(B)(LCD_data/测试是否忙碌 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 4 ep=0; return t; /*写指令到 LCD */ void Write_com(uchar a) while(busy();/判断 LCD 是否忙碌 rs=0; rw=0; ep=0; LCD_data=a; ep=1; Delay5ms(); ep=0; /*写显示数据到 LCD */ void Write_dat(uchar d) while(busy();/判断 LCD 是否忙碌 rs=1; rw=0; ep=0; LCD_data=d; ep=1; Delay

47、5ms(); ep=0; /*-开机首屏显示- */ void opendisplay(void) 湖北师范学院物理与电子科学学院 2013 届学士学位论文（设计） 5 Write_com(0x01); Write_com(0x80); hzkdis0(0x80,0,“FRE: HZ“); Delay5ms(); 3、定时 /定时器 0 初始化，设定时基 1ms; void Timer0_Init(void) TMOD = 0X21;/定时器 0 方式 1 16Bit 定时器模式和定时器 1 方式 2,8Bit 定时器模式 ,定时器 1 提供串口波特率 TH0 = 255-CLOCK/TIME

48、R0_PER_SEC/12/256;/时基频率 1000HZ TL0 = 255-CLOCK/TIMER0_PER_SEC/12%256; TR0 = 1;/启动 ET0 = 1;/允许中断 /定时器 0 溢出中断服务函数 void Timer0()interrupt 1 static unsigned int cnt; TH0 = 255-CLOCK/TIMER0_PER_SEC/12/256;/重装 TL0 = 255-CLOCK/TIMER0_PER_SEC/12%256; cnt+; if( cnt%50 = 0 ) JS50MS_F = 1; / if( cnt%200 = 0 ) JS200MS_F = 1; / if( cnt%500 =