基于AT89C51单片机的频率计设计.doc
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基于AT89C51单片机的频率计设计 ，基于AT89C51单片机的频率计设计。欢迎下载！
基于AT89C51单片机的频率计设计
1、频率计方案概述 本频率计的设计以AT89S51单片机为核心，利用他内部的定时／计数器完成待测信号周期／频率的测量。
单片机AT89S51内部具有2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。
在定时器工作方式下，在被测时间间隔内，每来一个机器周期，计数器自动加1（使用12MHz时钟时，每1μs加1），这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。
在计数器工作方式下，加至外部引脚的待测信号发生从1到0的跳变时计数器加1，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
外部输入在每个机器周期被采样一次，这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期（24个振荡周期），所以最大计数速率为时钟频率的1／24（使用12MHz时钟时，最大计数速率为500kHz）。
定时／计数器的工作由运行控制位TR控制，当TR置1，定时／计数器开始计数；当TR清0，停止计数。
本设计综合考虑了频率测量精度和测量反应时间的要求。
例如当要求频率测量结果为3位有效数字，这时如果待测信号的频率为1Hz，则计数闸门宽度必须大于1000s。
为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求，把测量工作分为两种方法：
（1）当待测信号的频率＞100Hz时，定时／计数器构成为计数器，以机器周期为基准，由软件产生计数闸门，计数闸门宽度＞1s时，即可满足频率测量结果为3位有效数字；
（2）当待测信号的频率＜100Hz时，定时／计数器构成为定时器，由频率计的予处理电路把待测信号变成方波，方波宽度等于待测信号的周期。
这时用方波作计数闸门，当待测信号的频率＝100Hz，周期为10ms，使用12MHz时钟时的最小计数值为10000，完全满足测量精度的要求。
2 频率计的量程自动切换 使用计数方法实现频率测量时，外部的待测信号为单片机定时／计数器的计数源，利用软件延时程序实现计数闸门。
频率计的工作过程为：定时／计数器的计数寄存器清0，运行控制位TR置1，启动定时／计数器工作；运行软件延时程序，同时定时／计数器对外部的待测信号进行计数，延时结束时TR清0，停止计数。
从计数寄存器读出测量数据，测量数据在完成数据处理后，由显示电路显示测量结果。
使用定时方法实现频率测量时，外部的待测信号通过频率计的预处理电路变成宽度等于待测信号周期的方波，该方波同样加至定时／计数器的输入脚。
工作高电平是否加至定时／计数器的输入脚；当判定高电平加至定时／计数器的输入脚，运行控制位TR置1，启动定时／计数器对单片机的机器周期的计数，同时检测方波高电平是否结束；当判定高电平结束时TR清0，停止计数，然后从计数寄存器读出测量数据。
这时读出的数据反映的是待测信号的周期，通过数据处理把周期值变换成频率值，由显示电路显示测量结果。
测量结果的显示格式采用科学计数法，即有效数字乘以10为底的幂。
这里设计的频率计用5位数码管显示测量结果：前3位为测量结果的有效数字；第4位为指数的符号；第5位为指数的值
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