基于ATmega128单片机的数字频率计的设计.doc

湖北民族学院信息工程学院 课程设计报告书 题目: 基于ATmega128单片机的数字频率计的设计 课 程： 单片机课程设计 专 业：电子信息科学与技术 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2012年4月21日 信息工程学院课程设计任务书 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 基于ATmega128单片机的数字频率计的设计 设 计 技 术 参 数 从单片机的PE6口输入待测信号，在数码管上就可以显示其频率，调节信号的频率时，数码管上的显示数字也随着变化，显示的是当前待测信号的频率 设 计 要 求 输入任何信号，调节频率，数码管上可以显示信号当前的频率 参 考 资 料 [1]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计（第二版）［M].北京： [2]严雨，廉洁.AVR单片机C语言应用100例［M].北京：.AVR单片机C语言开发入门与典型实例［M].北京：.手把手教你学AVR单片机C程序设计（第二版）［M].北京：.AVR单片机实用C语言程序设计与典型实例（第四版）［M].北京： 成绩： 指导教师： 2012年 4 月 21 日 摘 要 摘要：数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号的频率的一种测量装置，在科技演技和实际应用中应用广泛，它不仅可以测量正弦波、三角波、方波等有规律的信号的频率而且还可以测量其他具有频率信号的频率。本设计采用ATmega128作为系统的主控制器，外加8位8段数码管显示电路和部分转换电路，构成了一个简单的数字式频率计，它的测量范围为1Hz-10MHz。足以满足一般性的频率测量要求，数码管上显示当前被测信号的频率，当频率改变时，数码管上的显示也会随之改变。 关键字： 频率 测量 控制 显示 目录 1 任务提出与方案论证 7 1.1任务的提出 7 1.2方案论证 7 1.3系统结构框图 7 2 总体设计 8 2.1 总体电路图 8 2.2 系统工作原理介绍 8 2.2.1测频原理 8 2.3 ATmega128单片机介绍 9 3 详细设计及仿真 10 3.1信号源电路 10 3.2译码电路 11 3.3 锁存电路 12 3.4 显示电路 12 3.5 电源电路 13 3-6 程序流程图 14 3.7 仿真结果 14 4 总结 18 参考文献 19 附录 20 1 任务提出与方案论证 1.1任务的提出 随着电子信息产业的发展，频率的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，而且测量范围低，精度低，因此，需要新的测频的方法。随之而来的是采用大量的高新技术构建的数字频率计，从简单的51单片机，到嵌入式单片机M3，再逐渐发展为现在的现场可编程逻辑器件FPGA，不仅电路搭建比纯电路简单，其功能也在不断完善，运行速度和测量范围以及测量精度，都在不断提高。从而用单片机，甚至是可编程逻辑器件作为系统的控制电路逐渐显示出其无比的优越性。 1.2方案论证 方案一：采用传统的组合逻辑电路和时序逻辑电路，电路复杂，而且测量范围小，精度低。传统的电路通常采用555定时器，锁存器和译码器等组合逻辑电路组成. 方案二：采用以单片机为系统的控制核心构建电路，待测信号输入到单片机，单片机对信号进行处理，将信号的频率输出到显示电路，控制数码管的显示。电路不仅结构简单，易于控制，而且测量的范围比较大，比一般的组合逻辑电路测量范围大得多；而且测量精度高，显示的数据稳定。 方案三:采用可编程逻辑器件FPGA搭建系统。FPGA是一种现场可编程逻辑器件，具有周期短，可移植性强，而且精度更高，运行速度更快，体积小，性能好。 由于组合逻辑电路测量范围小，不稳定，精度低，而FPGA价格昂贵，结合课程设计的要求，选择方案二。 1.3系统结构框图 本系统由信号、单片机控制电路、译码电路、所存电路和显示电路组成 图1-4 系统结构框图 2 总体设计 2.1 总体电路图 整个系统通过给单片机输入一个信号，数码管上显示当前信号的频率，同时也可以利用示波器测出输入信号的频率，比较示波器上的和数码管显示的数值。 图2-1 系统电路图 2.2 系统工作原理介绍 2.2.1测频原理 一般的单片机采用定时的方法来进行频率的测量，这种方法需要使用两个定时