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常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文

VCCVCCU3Dig713Dig612Dig7SegA23SegADig521Dig6SegB24SegBDig422Dig5SegC1SegCSegD2SegDR17Dig3R13K33Dig4Dig3SegE7SegER18R191KDig2R2Dig1R33K34Dig2SegF8SegF3K33K3Dig0R43K35Dig1SegG9SegG3K36Dig0SegH10SegH1615VCCSCL19P1.018RESSDA20P1.117OSC2INT14INT1C11C12YYOSC1GND11470P30P8MZLG7290C1330PABCDEFGHggggggggeeeeeeeeSSSSSSSSJ1R16R15R14R13R12R11R10R9102202202202202202202202209SegAP1.78SegBP1.67SegCP1.56SegDP1.45SegEP1.34SegFP1.23SegGP1.12SegHP1.01P1VCC10101742115317421153DPYabcdefgdpLED1DPYabcdefgdpLED2J3aaaaaaaa109RDfgbfgbfgbfgbfgbfgbfgbfgb8WR7T1edce1dcedcedcedcedce4dcedc6T0dp23dp4dpdp1CCCCCdp23CCdpCdpdp5INT14INT03TXD68926892112RXD01234567ggggggggiiiiiiii1DDDDDDDDP3VCCVCCVCCC4C322ufU1J2P1.01P1.12P1.0VCC401041P1.23P1.1P0.0392P1.34P1.2P0.1383R20P1.45P1.3P0.23741kP1.56P1.4P0.3365P1.67P1.5P0.4356P1.78P1.6P0.5347RESET9P1.7P0.6338RXD10RESETP0.7329TXD11RXDEA/VP3110INT012TXDALE/P30EA/VPVCCINT113INT0PSEN29PSENP0T014INT1P2.728J427C1T115T0P2.626Dig0120pfWR16T1P2.5RD17WRP2.425Dig1218RDP2.324Dig2319X2P2.223Dig34Dig45C2Y120X1P2.122VSSDig5620pf12MP2.021Dig67AT89S52Dig78910P2图5-4 总电路图

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第6章 单元程序的设计

前面部分是采用纯硬件电路组成的。比较用单片机来实现数字频率计的显示来说，这个系统相对难度有点大了。因为元件数目多，电路结构复杂点。但是，此电路各单元电路的设计思路是很清晰的，整个系统的设计逻辑思维较好。而且其测量频率范围也能达到1—9999Hz，其精度也较高，能达到98%以上了。与其他用纯硬件电路设计的频率相比较，本系统还是有其可取之处的。采用单片机智能控制，结合外围电子电路，设计的智能数字频率计具有测量精度高，频率范围宽，稳定性好的特点，可应广泛用于各种测试场所。所以各有优缺点，下面部分是用单片机来实现频率计的设计的。

6.1 1s定时

本次设计选用定时器T0完成定时功能，选用方式1时最多也只能定时，显然不能满足定时1s的要求，可以用下面这种方法解决：采用T0定时10，连续循环定时100次即可完成1s定时，用一个计数单元20H存放循环的次数，每一次循环20H单元自减1，当20H单元为零时则1s定时到时。

6.2 T1计数程序

设计中T1采用计数功能，需要注意的一个问题是，输入的待测时钟信号的频率最高可以达到460800Hz，但计数器最多只能计数65536次，显然需要对计数单元进行扩展，扩展的思路是除了计数器T1的TH1和TL1用于计数外，再选用一个计数单元23H，每当计数器T1溢出回零时产生中断，中断程序执行23H单元自增1，这样，当一秒到时时采集的计数数据，23H单元存放的是数据的最高位，TH1存放的是数据的次高位，TL1存放的是数据的最低位。当然，这里所说的“最高位”“次高位”以及“最低位”都是针对十六进制而言的。T1计数程序的流程图如图6-1示。

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Y开始23H=0T1初始化置初值0计数开始计数溢出产生中断23H=23H+11s到时否？N采集数据结束图6-1 T1计数流程图

6.3 频率数据采集

到1s定时时，存储计数器T1以及扩充计数单元23H记录的数据即为输入时钟信号的频率，为了保证记录的频率精确度，到1s定时后应立即停止T1的计数，因为指令的执行也需要时间，并且待测的时钟信号频率越高，指令执行所需要的时间就越不能忽略，这里采用的指令为CLR TR1。

6.4 进制转换

从计数器采集到的频率数据是十六进制的，如果直接把这些数据送给数码管显示显然很不直观，因此需要把这些数据向十进制转换。转换的算法有两种，第一种算法的思想是对该十六进制数除以100，商为百位，余数再除以10，再得到的商为十位，余数为个位。这种算法虽然程序的编写非常简单，但是它的局限性也非常明显，即它只能对不大于两位的十六进制数进行转换，对于大于两位的十进制数则无能为力。这次设计的频率计频率范

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围远不止两位十六进制数就能记得下，所以这里采用第二种方法。

第二种方法算法的编程实现非常复杂，但是可以对任意长度的十六进制数向十进制转换。这种算法的基本思路是：第一步将最高位的高半字节提出来，除以10，把商存储起来，余数与最高位的低半字节组合成一个字节，再除以10，再存储商，余数以此类推，直到最后一次计算得到的余数即为十进制数的个位；第二步把第一步存储的商组合成一个字节，依次除以10，仍然把每次得到的商存储起来，以此类推最后一次得到的余数即为十进制数的十位；以后也是以此类推得到十进制数的百位、千位??以上算法必须要注意的一个问题是，每次得到的余数与低位的半字节组合成一个字节时，余数必须放在该字节的高半字节，否则计算错误。该本次频率计系待测的时钟信号的最高频率为460800Hz，对应的十六进制数为70800H，这里就以70800H转换为十进制数为例来说明这种算法。

第一步：用7H除以10，商0H余7H，把商0存储在24H单元，余数7H与下一个字节08H的高半字节0H组合成一个字节70H。70H除以10，商BH余2H，把商BH存储在25H单元，余数2H与8H组合成一个字节28H。28H除以10，商4H余0H，把商4H存储在26H单元，余数0H与0H组合成一个字节00H。00H除以10，商0H余0H，把商0H存储在27H单元，余数0H与0H组合成一个字节00H。00H除以10，商0H余0H，把商0H存储在28H单元，余数0即为所需十进制数的个位。

第二步：把存储在24H与25H单元的商组合成一个字节0BH。0BH除以10，同第一步，存储商，余数与下一个商组合成一个字节，再除以10，一次类推得到十进制数的十位0。

第三步：方法同第二步，得到十进制数的百位8。 第四步：方法同第三步，得到十进制数的千位0。

第五步：方法同第四步，得到十进制数的万位6和十万位4。

最后得到了十进制数460800。图6-2详细的展示了这种进制转换算法的过程。

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(23H)=07H(22H)=08H(21H)=00H07H/10商0余770H/10商B余228H/10商4余000H/10商0余000H/10商0余0个位为00BH/10商1余114H/10商2余000H/10商0余000H/10商0余0十位为012H/10商1余880H/10商C余880H/10商C余8百位为81CH/10商2余88CH/10商E余0千位为02E/10商4余6万位为6十万位为4图6-2 进制转换说明图

6.5 数码显示

将采集到的频率转换为十进制数后，还不能直接将这些数送给数码显示，因为七段LED数码管内部由7个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。本次设计所给数码管十进制数显示代码如下所示。

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