微机原理课设 - 数字频率计的设计

1.设计目的

实验题目：数字频率计的设计

通过数字频率计的设计，使同学们进一步掌握： (1) 8086/8088汇编语言程序的设计和调试； (2) 信号频率的数字测量方法；

(3) 定时计数器8253的基本工作原理和应用； (4) 微机基本应用系统的设计方法；

2.设计内容

利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~50HZ，测量误差不大于1HZ，并将测得的频率显示在LED数码显示器上。

3.设计要求

(1) 针对实验装置已有条件，设计频率测量原理线路； (2) 编制相应的测试软件，实现频率测量； (3) 实际上机调试，完成综合实验；

(4) 编写设计说明书（含原理图，程序及说明，实验方法，过程及结果）。

4.方案设计及其说明

4.1硬件电路设计

在硬件电路部分我们主要采用的芯片有8088，8253，8259，74LS138等。基本工作原理如下：

首先由8253芯片的定时/计数器CT1的OUT1端产生10ms的方波再将OUT1与定时/计数器CT0的CLK0端级联使OUT0端产生1s（测高频）或10s（测低频）方波计时，定时/计数器CT2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口使8259芯片产生中断。中断产生后，CPU将从CT2中读出计数值并转化为频率值并在数码管显示该频率值。

具体测量方法如下：

当CLK2接收到的待测信号为高频率的脉冲信号时，令计时为1s，即每秒产生一次中断，即OUT1生成10ms的方波，OUT0出来的便是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。

当CLK2接收到的待测信号为低频率的脉冲信号时，此时设定中断定时时间为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，利用T法可以知道所测的频率f=M/10，转换为十进制显示在数码管上。 4.1.1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。当CT1写入初值18432时， OUT1即可输出10ms的方波信号再输入给CLKO。CT0写初值100（1000）从OUT0输出1s（10s）的脉冲时钟信号。

控制字如下：

CTO: 0 0 1 1 0 1 1 0

定时／计数器0 先低8位再高8位读写 工作方式3 二进制

CT1: 0 1 1 1 0 1 1 0

定时／计数器1 先低8位再高8位读写 工作方式3 二进制

4.1.2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: 1 0 1 1 0 0 0 0

定时／计数器2 先低8位再高8位读写 工作方式0 二进制 4.1.3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的地址是FFE0H~ FFE3H。对应的各地址线如下： A19~A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 地址 1…1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 FFE0H 1…1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 FFE1H 1…1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 FFE2H 1…1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 FFE3H 对应的片选接74LS138的Y0口 8253的地址是FFF8H~ FFFBH。对应的各地址线如下： A19~A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 地址 1…1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 FFF8H 1…1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 FFF9H 1…1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 FFFAH 1…1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 FFFBH 对应的片选接74LS138的Y6口

4.1.4中断部分

将8253的OUT0的计时信号给8259的IR7口产生中断。写入控制字令接收到上升沿产生中断。通过实验箱的内部已接好的输出电路给数码管显示。 4.1.5硬件线路图 （1）电路原理图

D0-D7 A1 A0 A2 A3 A4 D0-D7 GATE1 CLK1 OUT1 A1 A0 CLK0 GATE0 OUT0 CLK2 CS OUT2 GATE2 +5V +5V A B Y6 C Y0 待测信号+5V 8088 74LS138 8253 CS IR7 数码管显示 8259

（2）完整电路图（见附页）

4.1.6操作时序图

CLK1: (时基信号 ) OUT1: （10ms 方波 ） OUT0: (1S方波 ) OUT0: (10S方波 ) INTR1: (1S中断 ) INTR2: (10S中断 ) CLK2: (被测信号 )

T T1=18432T T2=100T1 每1s上升沿产生中断 T2=1000T1 每10s上升沿产生中断 每次中断之内经过的脉冲个数M，则被测频率F=M