2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
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2008年山东省大学生电子设计大赛
编号 F乙7602
《 F题 多功能计数器 》
参赛学生：周明明 杨金伟 曹旗开
指导老师：刘晓明 孙玉梅 田敬成
参赛院校：烟 台 南 山 学 院
所学专业：应 用 电 子 技 术
2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
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2 2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
F题 简易多功能计数器
摘要
本设计共分电源、单片机控制模块、信号前向通道处理模块、键盘、液晶显示模块、模数（A/D）转换模块、语音播报模块、测温及时钟八个模块。以AT89C52单片机为控制模块核心，对多功能计数器可编程控制，实现周期、频率、时间间隔的测量。同时可实现对测量结果、时钟、温度及被测信号幅度的液晶显示及语音播报。
关键词：多功能 周期 频率 时间间隔 测量 语音播报
Abstract
The design consists of power, MCU control module, before the signal
to channel processing module, keyboard, LCD Module (A / D) converter
modules, voice on several modules, temperature and clock module eight
modules. AT89C52 MCU to control module for the control of the core, the
counter-programmable control, and cycle, frequency, time interval
measurement. At the same time can be realized on the measurement results,
clock, temperature of the liquid crystal display and voice broadcast.
Key words: cycle-time interval measurement frequency voice broadcast
2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
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3 目 录
摘要---------------------------------------------------------2
一 方案设计与论证--------------------------------------------------------4
1.1 计数法测量周期原理-------------------------------------------------4
1.2 计数法测量时间间隔原理---------------------------------------------5
1.3 总体设计方案比较与选择---------------------------------------------5
二 模块电路设计及比较----------------------------------------------------7
2.1 电源模块----------------------------------------------------------7
2.2 前向信号通道处理模块----------------------------------------------8
2.3液晶显示模块-------------------------------------------------------9
2.4 键盘控制模块------------------------------------------------------11
2.5 A/D转换模块 -----------------------------------------------------11
2.6 语音报温模块（发挥）----------------------------------------------12
2.7 时钟模块（发挥）--------------------------------------------------13
2.8 测温模块（发挥）--------------------------------------------------14
三 软件方案设计----------------------------------------------------------15
3.1主程序流程方框图--------------------------------------------------15
3.2语音播报程序方框图------------------------------------------------16
3.3 Keil C程序------------------------------------------------------17
四 数据处理---------------------------------------------------------------22
4.1 测试数据分析------------------------------------------------------22
4.2 实测中误差分析与处理----------------------------------------------22
五 电路原理图-------------------------------------------------------------24
5.1 系统原理图--------------------------------------------------------24
5.2 系统PCB图--------------------------------------------------------25
5.3 Multisim 仿真图---------------------------------------------------26
5.4作品实物图---------------------------------------------------------29
参考文献-------------------------------------------------------------------30 2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
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4 一.总体方案设计比较与选择
1.1计数法测量周期原理
周期是频率的倒数，电子计数器能测量信号周期，通过计算得到待测信号的频率。具体原理如下：
图1.1 计数法测量周期原理流程图
当输入信号为正弦波时，波形如图2..2所示。可以看出，
被测信号经整形、M分频后，形成控制闸门脉冲信号，其宽度等于被测信号的周期MTx。晶体振荡器的输出经分频后得到的频率为fc的标准信号，其周期为Tc，加入主门输入端，在闸门时间Tx内，标准频率脉冲信号通过闸门形成技术脉冲，送至计数器计数，经译码显示计数值N。由图2.2所示的波形图可得
MTx=NTc; Tx=NTc/ M
当Tc为一定时，计数结果可直接表示为Tx值。例如 2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
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5 Tc=1us， N=1000，M=1时，则Tx=1000us=1ms，fx=1kHz；Tc=1us，N=1000，M=10时，则Tx=100us=0.1ms，fx=10kHz
。在实际电子计数器中，根据需要，M可以有几种数值，用有若干个档位的开关实施转换，显示器能自动显示时间单位和小数点，使用起来非常方便。
1.2计数法测量时间间隔原理
单片机定时器/计数器的方式控制寄存器TMOD中的GATE位=1时，可以很方便的进行INT0引脚的外部输入信号的时间间隔测量。将被测信号由INT0引脚的外部输入，当输入信号为高电平时启动定时，高电平结束自动停止计数，计算后可得被测信号的时间间隔，当测量时间间隔时输入信号经数据选择器74LS153不分频直接送INT0引脚。
1.3多功能计数器总体设计方案
方案一：
采用多种数字逻辑电路来实现原理图中的逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求，这样设计的电路整体比较复杂，而且不宜完成发挥部分的功能要求。所以方案一不采用。
方案二：
可以采用FPGA来实现原理图中的逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求，并且设计方便，但由于对FPGA的技术原理掌握不够熟练，所以放弃方案二。
方案三：
系统采用89c52为核心的单片机控制系统，实现原理图中的逻辑控制、主门、门控、计数、晶振、分频单元的设计要求，多功能计数器系统的基本原理流程框图 如 图1.1。
单片机晶振产生的12MHz经内部12分频后作为基准信号，由被测输入整形后信号的下降沿触发单片机的外部中断INT0，从而形成闸门脉冲。前一周期信号的下降沿触发中断后，在中断服务程序中开启定时器T0进行定时；此周期信号的下降沿再次触发中断后，在中断服务程序