微机原理课程设计频率计.doc
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实验题目:频率计1.设计目的通过数字频率计的设计,使同学们进一步掌握:8086/8088汇编语言程序的设计和调试;信号频率的数字测量方法;定时计数器8253的基本工作原理和应用;微机基本应用系统的设计方法;2、实验设备1.计算机一台;2.Dais—958H+(80X88、8253、8259、数码管);3.基本TTL电路芯片若干(74LS138);4.导线若干;辅助设备:示波器、函数发生器(最低要求为方波发生器);3.设计功能要求用微机原理实验装置,设计并实现一个信号频率测试系统,要求频率测量范围不小于5Hz~50kHz,并将测得的频率显示在LED数码显示器上。分析:1.利用8088,8253,8259等芯片实现测量程序的功能;2.测量的二进制数值转化成十进制,并且显示在数码管上;3.误差不可以大于1Hz;4.用函数发生器测试实验的结果;提升要求:达到课设要求后,试着扩大测量范围,使其精确到0.1Hz~65kHz;4.设计提示频率测量方法频率测量方法有M法,T法,M/T法,测量的基本要求是快速准确。M法:测量计数在一定时间Tc内的信号脉冲数M。譬如,Tc=1秒,计数值M=1200,则信号频率为1200Hz;Tc=0.1秒,计数值M=1200,则信号频率为12000Hz。显然,M法适用于高频信号的测量。T法:测量一个完整脉冲的周期T,则此周期T的倒数就是待测频率。譬如,测得T=0.1ms,则信号频率为10000Hz。显然,T适用于低频信号测量。M/T法:测量在一定时间Tc左右M个整数脉冲的完整周期T,则待测信号频率为M/T。首先给定一个基本时间Tc,利用计数器测得Tc内的脉冲个数,设为M。但是,一般情况下,在Tc结束时刻并不严格的与第M个脉冲结束时刻(即第M+1个脉冲上升沿时刻)相对应,因此,利用定时器测量出Tc结束时刻到第M个脉冲结束时刻的时间ΔT,则T=Tc+ΔT,于是可求频率。频率测量参考方案设采用M法,定时时间T=1秒,则计数值即为待测频率。设频率计的测量频率范围为1Hz~65535Hz,则设计方案如下:利用8253CT0和CT1级联作一秒定时器,利用8253CT2作待测信号脉冲计数器,在定时开始之时也开启计数器,在一秒定时到之时关闭计数器并读取计数值,此计数值即为频率。参考程序流程如下:置CT1定时初值测量结束?读CT2计数值并显示一秒定时到?置CT2定时初值置CT2计数初值8253初始化END5.方案设计及其说明5.1硬件电路设计硬件线路部分主要采用了几个学过的芯片,即8088,8253,8259,74LS138。其工作过程如下:利用8253芯片的CT1定时/计数器的OUT1端和CT0定时/计数器的CLK0端级联计时,CT2定时/计数器的CLK2端接收待测信号进行计数,OUTO端口将计时信号输出到8259芯片的IR7口产生中断。中断产生后,从CT2中读出计数值转化成频率值由数码管显示。若CLK2接收到的为高频率的脉冲,令计时为1s,即每秒产生一次中断,即OUT1生成10ms的方波,OUT0出来的是1s的方波。利用M法可以知道,在下一个1s到来的时候可以测出1s经过的CLK2的基本脉冲数为M,则被测频率f=M,此时将M转换为十进制显示在数码管上即可。若CLK2接收到的是低频率的脉冲,此时若计时仍为1s,则用M法无法测量,所以改设定中断时间为10s,即OUT1生成的依旧是10ms的方波,OUT0生成10s方波脉冲。在下一个中断来临时,记下CLK2经过的脉冲数M个,所测的频率为:f=M/10,转换为十进制显示在数码管上。5.1.1计时部分8253的CT0和CT1级联产生出1秒的方波。基准时钟信号是CT1的CLK1自带的内部晶振1.8432MHZ。CT1写入初值18432,令OUT1输出10ms的方波信号再输入给CLKO。当待测信号为高频时,CT0写初值100从OUT0输出1s的脉冲时钟信号;当待测信号为低频时,修改CT0的初值为1000令其输出10s的脉冲信号。控制字如下:CTO:00110110计数器0从低到高读写工作方式3二进制CT1:01110110计数器1从低到高读写工作方式3二进制5.1.2计数部分用8253的CT2产生计数。CLK2是待测信号脉冲的输入端。OUT2悬空不接线。初值定为65535,即从65535开始,每一个脉冲周期自减一。控制字如下:CT2:10110000计数器2从低到高读写工作方式0二进制5.1.3片选寻址部分实验中用了8253和8259两片芯片。故需要进行地址的片选。8259的