西安交通大学电子系统实践与设计报告
电子系统设计报告
————液晶数字频率计
西安交通大学电子系统实践与设计报告
摘 要
在我们现在所处的信息化数字化的时代，频率计作为一件很普通的电子器件，广泛应用于科研机构、学校、实验室、企业生产车间等场所。研究数字频率计的设计和开发，有助于频率计功能的不断完善、性价比的提高和实用性的加强。数字频率计的发展趋势是由模拟器件设计数字频率计逐步转变为数字芯片设计数字频率计。这样的转变使得频率计的设计更趋于自动化、智能化。
本设计采用两种方案设计频率计：方案一系统采用可编程逻辑器件（PLD）作为信号处理及系统控制核心，完成包括计数、门控、显示等一系列工作。方案二采用电子计数法测量频率。利用AT89C51单片机的定时器/计数器0定时（定时时间为1s），同时用定时器/计数器1计数外部输入方波信号，两者同时启动，定时器0结束时，计数器1计数值即为方波信号的频率，从而实现20Hz-10kHz信号频率的实时测量。方案三采用多周期同步测频原理，实现20Hz-10kHz信号频率的等精度频率测量。用一块复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)芯片EPM7128SLC84—15完成各种时序逻辑控制、计数功能，实现频率测量，在MAXPLUSII平台上完成CPLD的软件设计、编译、调试、仿真和下载。用AT89C51单片机作为系统的主控部件，实现整个电路的测试信号控制、数据运算处理、键盘扫描和液晶显示。本系统采用屏液晶显示，型号为MFC-G12864 。
关键词：频率计， CPLD，单片机 ，键盘控制，LCD液晶显示
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目 录
一、 引言································································ 二、 设计任务及具体要求································· 三、 总体方案设计（原理）····································· 四、 具体设计过程············································ 五、 系统整体功能和操作过程说明······························ 六、 电路图和PLD图··············································· 七、 系统调试、误差分析、测量参数确定····················· 八、 实验小结 ························································
附：源程序··················································
西安交通大学电子系统实践与设计报告
一、引言
科学技术发展到今天，数字化产品以其独特的优越性而越来越受到广大消
费者的认可。频率计作为一件很普通的电子器件，广泛应用于科研机构、学校、实验室、企业生产车间等场所，因此它的重要性和普遍性勿庸质疑。研究数字频率计的设计和开发，有助于频率计功能的不断完善、性价比的提高和实用性的加强。数字频率计的发展趋势是由模拟器件设计数字频率计逐步转变为数字芯片设计数字频率计。这样的转变使得频率计的设计更趋于自动化、智能化。
现在，单片机技术发展非常迅速，采用单片机来实现数字频率计的开发设计，实现频率的测量，不但测量准确，精度高，而且误差也很小。在这里，我们将介绍一种简单、实用的基于单片机AT89C52的数字频率计的设计和制作。
二、设计任务及具体要求
1、实验目的与任务
（1）通过查阅相关资料，深入了液晶数字频率计的工作原理； （2）学习可编程器件（主要功能在该器件中完成）的应用及硬件语言； （3）学习点阵液晶显示器的工作原理及使用方法；
（4）复习“MCS-51单片机原理及C语言程序设计”，掌握其接口扩展包括：
显示、键盘等；
（5）设计液晶数字频率计的原理图，构建硬件平台； （6）采用汇编或C语言编写应用程序并调试通过； （7）制作出样机并测试达到功能和技术指标要求。
2、具体要求
（1）技术要求：
①、频率测量范围20Hz-10KHz；
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②、液晶显示频率值及其单位； ③、可根据按键操作改变显示字符大小； ④、布局合理大方； ⑤、五个功能按键。 （2）工作要求：
①、组建基于可编程器件的液晶数字频率计总体结构框图；
②、根据题目要求，选择元器件，通过理论分析和计算选择电路参数； ③、根据操作功能要求，确定键盘控制功能； ④、按设计要求确定显示合理安排格式及内容； ⑤、编写应用程序并调试通过； ⑥、对系统进行测试和结果分析；
⑦、撰写设计报告和答辩PPT。
三、 总体方案设计
系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。
硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、确定元器件封装规格、绘制线路图及PCB板图，以达到设计要求。
软件设计部分，首先在总体设计中完成系统的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。
按照设计任务的要求，本液晶数字频率计主要可分为三个模块：频率测量、键盘控制和液晶显示。其中核心是频率测量，下面我们对频率测量模块进行分析，其他两模块在具体的方案设计中再作详细分析。
1、频率测量方法和原理
频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
目前频率测量的方法是比较多的，有模拟法、数字法、直读法、比较法、