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一种基于单片机数字频率计的设计与实现毕业论文设计

一种基于单片机数字频率计的设计与实现毕业论文设计
一种基于单片机数字频率计的设计与实现毕业论文设计

本科毕业论文(设计)

题目:一种基于单片机数字频率计的设计与实现

目录

目录...................................................................... I 摘要.................................................................... III ABSTRACT................................................................. IV 第一章绪论.. (1)

1.1频率计概述 (1)

1.2频率计发展现状及研究概况 (1)

1.3本课题研究背景及主要研究意义 (2)

1.4数字频率计的种类 (2)

第二章数字频率计的结构设计 (4)

2.1控制电路 (4)

2.2单片机部分 (5)

2.3数据显示电路 (6)

2.4软件设计流程图 (9)

第三章频率测量原理 (10)

3.1测量频率的原理 (10)

3.2直接测频法 (10)

第四章系统设计 (11)

4.1功能实现 (11)

4.2硬件部分设计 (11)

4.2.1 信号放大电路 (11)

4.2.2 单片机AT89C52 (12)

4.2.3 测量数据显示电路 (13)

4.3硬件电路工作过程 (14)

4.3.1 直接测频法的工作流程 (15)

第五章数字频率计的设计与仿真 (17)

5.1电路的设计 (17)

5.1.1电路设计的内容和方法 (17)

5.1.2电路设计的步骤 (18)

5.2数字频率计的仿真 (19)

第六章减小误差措施及扩展方面 (23)

6.1减小误差措施 (23)

6.2扩展方面 (23)

6.3功能上的完善 (24)

6.3.1 增加键盘控制 (24)

6.3.2 实现自动量程转换 (24)

6.3.3 液晶显示器(LCD)进行数据的显示 (24)

结论 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

附录 (28)

1硬件设计原理图: (28)

2数字频率计测量频率程序: (29)

一种基于单片机数字频率计的设计与实现

摘要

本文提出设计数字频率计的方案,重点介绍以单片机AT89C52为控制核心,实现频率测量的数字频率设计。测频的基本原理是采用在底频段直接测频法,在底频段直接测频法的设计思路,硬件部分由放大电路和整形电路,单片机和数计显示电路组成;软件部分由信号频率测量模块和数据显示模块等模块实现。应用单片机的控制功能和数学运算能力,实现计数功能和频率的换算。设计的频率计范围能够达到1HZ~1MHZ,满足所要求的频率范围,测量精度较高。

关键词:数字频率计; 单片机AT89C52; 频率测

Based on single-chip processor digital frequency of thousands of design

and implementation

Abstract

This article proposes plan design digital frequency meter, highlighting the design taking monolithic integrated circuit AT89C52 as the control core, the realization frequency measurement of digital frequency meter .Selected design ideas which directly measuring frequency law in the high-band and testing cycle law in the low-band; The hardware partially is composed by enlarged circuit and the reshaping circuit、the microcontroller and the data display electric circuit; The software design is achieved by many functional modules, such as the signal frequency measurement module、the data display module and so on. Achieving counting function and conversion between cycle and frequency by using control functions and mathematics operation ability of microcontroller. Like these the survey scope can achieve 1HZ ~ 1MHZ, both can reach the frequency range requirements designed, the measuring accuracy high。

Key Words : digital frequency meter; microcontroller AT89C52; Frequency measurments

第一章绪论

1.1 频率计概述

频率是电子技术领域的一个基本参数,同时也是一个非常重要的参数,因此,频率测量已成为电子测量领域最基本最重要的测量之一。随着科学技术的不断发展提高,人们对科技产品的要求也相应的提高,数字化的电子产品越来越受到欢迎 。频率计作为比较常用和实用的电子测量仪器,广泛应用于科研机构、学校、家庭等场合,因此它的重要性和普遍性勿庸质疑。数字频率计具有体积小、携带方便;功能完善、测量精度高等优点,因此在以后的时间里,必将有着更加广阔的发展空间和应用价值。比如:将数字频率计稍作改进,就可制成既可测频率,又能测周期、占空比、脉宽等功能的多用途数字测量仪器。将数字频率计和其他电子测量仪器结合起来,制成各种智能仪器仪表,应用于航空航天等科研场所,对各种频率参数进行计量;应用在高端电子产品上,对其中的频率参数进行测量;应用在机械器件上,对机器振动产生的噪声频率进行监控;等等。研究数字频率计的设计和开发,有助于频率计功能的不断改进、性价比的提高和实用性的加强。以前的频率计大多采用TTL数字电路设计而成,其电路复杂、耗电多、体积大、成本高。随后大规模专用IC(集成电路)出现,如ICM7216,ICM7226频率计专用IC,使得频率计开发设计变得简单,但由于价格较高,因此利用IC设计数字频率计的较少。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。

1.2 频率计发展现状及研究概况

由于当今社会的需要,对信息传输和处理的要求不断提高,对频率的测量的精度也需要更高更准确的时频基准和更精密的测量技术。而频率测量所能达到的精度,主要取决于作为标准频率源的精度以及所使用的测量设备和测量方法。目前,测量频频的方法有直接测频法、内插法、游标法、频差倍增法等等。直接测频的方法较简单,但精度不高。频差倍增多法和周期法是一种频

[1] 张国兴.用单片机制作数字频率计[J].电子制作,2005,(2):32.

差倍增法和差拍法相结合的测量方法,这种方法是将被测信号和参考信号经频差倍增使被测信号的相位起伏扩大,再通过混频器获得差拍信号,用电子计数器在低频下进行多周期测量,能在较少的倍增次数和同样的取样时间情况下,得到比测频法更高的系统分辨率和测量精度 ,但是仍然存在着时标不稳而引入的误差和一定的触发误差。

在电子系统广泛的应用领域中,到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰箱和电视、航空通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中都用到数字技术。数字频率计是现代通信测量设备系统中必不可少的测量仪器,不但要求电路产生频率的准确度和稳定度都高的信号,也要能方便的改变频率。

数字频率计的实现方法主要有:直接式、锁相式、直接数字式和混合式

(1)直接式

优点:速度快、相位噪声低,但结构复杂、杂散多,一般只应用在地面雷达中。

(2)锁相式

优点:相位同步的自动控制,制作频率高,功耗低,容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。

(3)直接数字式

优点:电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。

1.3 本课题研究背景及主要研究意义

因为数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域必不可少的测量仪器,所以频率的测量就显得更为重要。在数字电路中,频率计属于时序电路,它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛的应用。本课题采用的是直接测频式的频率计,设计原理简单、电路稳定、测量精度高,大大的缩短了生产周期。

1.4数字频率计的种类

现在市面上通常使用的数字频率计主要有以下几种:

(1)采用中小规模数字集成电路,用机械式功能转开关换挡,完成频率,周期以及脉宽等功能[2] 李建忠.单片机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.1.

的计数器。此种数字频率计是较早时期的电子产品,到现在中小规模集成电路应用技术不断完善时,它的应用也不断得到加强。但很明显,此种数字频率计已处于淘汰阶段,由于其自身不具备智能化、自动化,完全借助于机械示的操作,对一些智能的频率计功能已无法完成,所以,现在使用这种数字频率计的已经很少。

(2)采用现场可编程门阵列(CPLD/FPGA)作为系统控制核心制成的数字频率计。它通过EDA 技术和硬件描述语言(VHDL)对进行数字频率计的设计。这种技术是在近几年才发展起来的新技术,具有很大的发展空间和应用价值。

(3)采用单片机为系统控制核心的数字频率计。这种数字频率计具有非常明显的优势:体积小,所用芯片少,精度高,测量范围广,易于扩展功能,智能化、自动化强度高,便于控制。因此采用单片机技术设计数字器件已逐渐成为主流。

第二章数字频率计的结构设计

本课题设计的是一种以单片机为主控制的频率计。该频率计首先是以信号放大整形后的方波对不同频率范围的信号直接由接口电路送给单片机, 由单片机的计数器对其进行计数,最后通过显示电路显示数值。数字频率计主要由以下几部分组成 :(1)时基电路;(2)逻辑控制电路;(3)可控制的显示电路。因为单片机内部振荡频率很高, 所以一个机器周期的量化误差相当小, 可以提高低频信号的测量的准确性。本课题主要是以单片机AT89C52 为核心, 通过计数电路, 以及软件程序的编写, 实现脉冲频率的显示。整体设计思路可用框图2.1 表示。框图中各部分的作用及所采用的器件说明如下:

待测信号

AT89C52单片机停止译码

有效位判

断?

数据显示电路

图2.1 设计思路框图

2.1控制电路

如图2.2 ,图2.3所示,控制电路是整机电路设计成败的关键。它逻辑性强,时序关系配合得当。控制电路的作用是:产生一锁存保持信号,使1S内的计数结果显示一段时间,以便观察,下一步输出一清零脉冲,使计数器的原纪录数据清零,准备下次计数。

[3] 唐俊翟,许雷,张群瞻.单片机原理与应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.6 .

控制电路产生的锁存信号应在1S计数结束,清零信号应在锁存信号产生后产生 。在实际应用中,选用可重复触发的单稳态电路74HC00实现,用0.5S脉冲直接作为单稳态电路的外触发信号,其引脚如图2.2所示。

图2.2 整形电路

图2.3 逻辑控制电路

2.2 单片机部分

本次设计采用了A T89C52单片机, AT89C52是低电压, 高性能CMOS8位单片机, 片内含

8kbyte的可反复擦写的只读程序存储器。如图2.4所示

[4] 公茂法,孙皓,吕常智.简易数字频率计的设计与分析[J].山东矿业学院学报(自然科学版), 1999,18(2):

44-49.

图2.4 AT89C52引脚图

系统板上硬件连线:

(1)把“单片机系统”区域中的P0.0-P0.7与“动态数码显示”区域中ABCDEFGH端口用8芯排线连接。

(2 把“单片机系统”区域中的P2.0-P2.7与“动态数码显示”区域中的

S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。

(3)把“单片机系统”区域中的P3.4(T0)端子用导线连接到“频率产生器”区域中的WA VE 端子上。

2.3 数据显示电路

数据显示电路由限流电路和7段数码管组成 , 采用器件LED 显示器。LED 显示器的结构由发光二极管构成a、b、c、d、e、f和g 七段, 并由此得名。本设计中采用了六个七段数码管进行数据显示, 将六个数码管串接起来进行显示, 显示数据即是对频率计的测量结果。如图2.5所以:

[5] 王保强,窦文,白红.高精度测频方案设计[J].成都信息工程学院学报,2002,17(2):77-81.

图2.5 显示电路图 其流程框图如图2.6所示。

图2.6 LED 动态显示流程图

要显示的数据以BCD 码的方式存放在单片机RAM 的存储单元中。首先将位选码、段选码初始化赋值,分别送单片机端口,通过查表将存储单元的数据送LED 显示;调延时程序,指向下一个显示单元,直到所有位显示完退出。

开 始 置段码、位选码初值

位选码送P2口

段选码转字型码

段选码送P0口

位选码左移1位

指向下一个显示单元

显示完?

延时1ms

返 回

N

Y

在通过软件实现动态显示的时候 ,需要用到字型码查表图,现将表1列出下:

表1七段LED显示器共阴极字型码

显示字符g f e d c b a dp 字型码

(共阴极)

0 0 1 1 1 1 1 1 0 3FH

1 0 0 0 0 1 1 0 0 06H

2 1 0 1 1 0 1 1 0 5BH

3 1 0 0 1 1 1 1 0 4FH

4 1 1 0 0 1 1 0 0 66H

5 1 1 0 1 1 0 1 0 6DH

6 1 1 1 1 1 0 1 0 7DH

7 0 0 0 0 1 1 1 0 07H

8 1 1 1 1 1 1 1 0 7FH

9 1 1 0 1 1 1 1 0 6FH

A 1 1 1 0 1 1 1 0 77H

B 1 1 1 1 1 0 0 0 7CH

C 0 1 1 1 0 0 1 0 39H

D 1 0 1 1 1 1 0 0 5EH

E 1 1 1 1 0 0 1 0 79H

F 1 1 1 0 0 0 1 0 71H

. 0 0 0 0 0 0 0 1 80H

全亮 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH

全灭0 0 0 0 0 0 0 0 00H [6] 徐煜明,韩雁.单片机原理及接口技术[M].北京:电子工业出版社,2005.5

2.4 软件设计流程图

本设计中软件流程如图2.7 所示。为使图1所示流程能顺利地完成预期的功能, 在初始化部分, 计数部分, 4byte除法部分, 数据显示部分都分别设计了流程图 。完成信号的周期测量后, 需要做一次倒数运算才能获得信号的频率。为提高运算精度, 这里采用4byte定点算术运算, 需要自

行编写4byte出发指令, 即组成4byte除法部分。

开始

入口

系统初始化

频率计数

显示

图2.7 软件设计流程图

[7] VASILIS HAMILAKIS,N.C VOULGARIS.An Accurate Method for the Measurement and Its Deviation

Using a Microcomputer.IEEE Trans Instr Meas IM-36,1987.No.1

第三章 频率测量原理

在电子技术中, 频率是最基本的参数之一, 并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,本次设计的频率测量系统以单片机AT89C52 为核心, 采用C 语言和直接测量方法, 成功地实现了宽领域, 高精度的数字频率计的设计和仿真。

3.1 测量频率的原理

在测量过程中定时/计数器T0和T1的工作方式设置,由图可知,T0是工作在计数状态下,对输入的频率信号进行计数,但对工作在计数状态下的T0,最大计数值为fOSC/24,由于fOSC =12MHz ,因此:T0的最大计数频率为1mHz 。对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数,即为频率值。所以T1工作在定时状态下,每定时1秒中到,就停止T0的计数,而从T0的计数单元中读取计数的数值,然后进行数据处理。送到数码管显示出来。T1工作在定时状态下,最大定时时间为65ms ,达不到1秒的定时,所以采用定时50ms ,共定时20次,即可完成1秒的定时功能。

3.2 直接测频法

频率测量的基本原理如图3.1所示。

图3.1 直接测频法的原理框图

图中晶体振荡提供了测量的时间基准,经放大整形后的测量信号进入计数器进行计数,再由显示电路显示数据结果。

计数器 显示

控制过程 时间闸门 晶体振荡

放大整形

第四章 系统设计

4.1 功能实现

本次采用单片机设计的数字频率计主要实现以下几个功能:

(1)用6位数码管显示HZ 、KHZ 、MHZ 三个频段的待测脉冲信号的频率值。 (2)频率测量范围从1HZ ~1mHZ 。

(3)能测量正弦波,三角波,锯齿波等多种波形信号的频率值。

4.2 硬件部分设计

频率计由单片机AT89C52 、信号预处理电路、测量数据显示电路所组成,其中信号预处理电路包括待测信号放大、波形变换、波形整形和分频电路。系统硬件实现框图如图4.1所示。

图4.1 系统硬件实现框图

4.2.1 信号放大电路

采用两个NPN 三极管级联方式实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求。如图4.2 所示。 前一个三极管采用共集电极方式,主要是为了获得比较宽的频带,并不具有实质性的放大作用。后一个三极管采用共发射极方式,主要作用是放大非常弱的输入脉冲信号,一般通过它的放大后,其电压可以达到3伏以上。为了消除不必要的噪声信号干扰,在两级放大电路中都可以加入滤波电容,保证待测信号的稳定。

待测电路

放大电路

波形变换、整形

单片机

显示电路

图4.2 放大电路

4.2.2 单片机AT89C52

在实际的设计中,将AT89C52的P1口设置为接收数据端口,将P3口设置为第二功能。P3.4用于直接测频率时脉冲信号的计数端;P3.5用于定时 。将P0口和P2口设置为发送数据端口。P0口的各引脚接到RP1的输入端,用于段驱动;P2口用于位驱动。单片机复位端(RST)可采用内部软件复位,也可采用外部手动复位,实际操作也很方便。这里采用外部手动复位,为图4.3且晶体振荡器电路如图4.4所示:

图4.3 单片机复位电路图4.4 晶体振荡器电路

[8] 刘雪根.数字频率计的误差分析[J].自动化与仪表,1996,11(3):23-24.

4.2.3 测量数据显示电路

如图4.5所示。一般而言,数据显示有静态显示和动态显示两种。所谓静态显示,就是当显示器显示某一个字符时,相应的发光二极管恒定地导通和截止。它的优点是显示稳定,显示亮度大;缺点是使用的数码管数量少。正是因为它的这个缺点和本设计的要求,数字频率计的显示电路选择了采用动态扫描显示。所谓动态显示,就是LED显示器一位一位地轮流电亮(扫描)。对于每一位LED显示器来说,每隔一段时间点亮一次 。LED显示器的亮度既与导通电流有关,也与LED 显示器点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整LED显示器的导通电流和时间比例参数,可以实现较高亮度且稳定的显示。具体工作过程是:LED显示器采用共阴极动态显示形式,6位LED 用两块四位集成的数码管连接组成。频率计数结果以BCD码的形式存放在89C52的存储单元中,通过P0口接到74LS245上,控制6位LED的段选码;通过P2口接到74AC08上,控制6位LED的位选码。RP1是8位总线驱动器,由芯片上的T/R引脚(1脚)控制数据的传输方向。当T/R=1时,数据从A端传送到B端;当T/R=0时,数据从B端传送到A端。根据本设计的原理图知,数据是从A端传送到B端,因此设T/R=1,即是高电平有效。另外,由于51单片机的P0口没有上拉电阻,在将P0口设置为输出端时,必须考虑在段驱动的每一段位上接入上拉电阻,使LED显示管能够工作。我们知道,单片机的P1口扫描输出时总有一位为高电平,如果没有反相驱动器将这一位的高电平变成低电平,那在LED上显示出来的将是乱码。74AC08是六与非门反相驱动器,正好符合我们的设计要求。由于是8位LED显示管,所以采用两个74AC08来控制。

[9] 徐成,刘彦,李仁发等.一种全同步数字频率测量方法的研究[M].电子技术应用,2004,07.

图4.5 测量数据显示电路

4.3 硬件电路工作过程

首先讨论一下定时器/计数器的工作原理。如图4.6 所示。

图4.6 定时器/计数器T0、T1的逻辑结构

当控制信号0/=T C 时,定时器工作在定时方式。加1计数器对脉冲f 进行计数,每来一个脉冲计数器加1,直到计数器计满溢出。由上图可以看出,脉冲f 是振荡器时钟频率0f 的12分频,即脉冲频率f 为时钟频率0f 的1/12。显然,一个计数脉冲的周期为一个机器周期。计数器计数的是机器周期脉冲的个数,从而实现定时。可知,定时器的定时时间不仅与加1计数器的初值(计数

1/12

振荡器

THX TLX 加1计数器

16位 TFX 中断

1

1

GATE

0/=T C

1

/=T C

1

/0INT INT

TR0/TR1

T0/T 1

器中的起始值,即计数长度)有关,而且还与系统振荡器时钟频率0f 有关[10]。

当控制信号1/=T C 时,定时器工作在计数方式。加1计数器对来自输入引脚T0和T1的外部信号脉冲计数。

4.3.1 直接测频法的工作流程

图4.7 直接测频法流程

如图4.7 所示。前置放大器完成信号放大、电平平移的任务,被测的交流信号被放大、平移成脉冲直流信号,再经74HC00反相器整形成矩形脉冲。方波信号被送到与门的一个输入端,与门的另一个输入端连接1s 门控信号,实际制作中连接AT89C52的11脚(P3.1)。11脚电平的高低可通过指令加以控制。AT89C52外接晶振24MHz ,该晶振的频率稳定性很重要,因为它也是门控信号的时间基准。内置计数器可通过软件设置对振荡频率的l2分频进行计数/定时,这里将T0置为方式1计数状态,1/=T C ,GATE=0,即D3D2D1D0=0101(如图12、表2、表3所示),待测脉冲信号通过T0引脚输入单片机进行计数。T1置为方式1定时状态,0/=T C ,GATE=0。

[10] Dawei Fan ,Centeno ,V .Phasor-Based Synchronized Frequency Measurement in Power Systems .Power

Delivery,IEEE Transactions Oil ,2007.

T0

P3.0

显示

74HC00

IN

AT89C52

基于单片机的简单频率计课程设计报告

《单片机原理与接口技术》课程设计报 告 频率计

1功能分析与设计目标 (1) 2频率计的硬件电路设计 (3) 2.1 控制、计数电路 (3) 2.2 译码显示电路 (5) 3频率计的软件设计与调试 (6) 3.1软件设计介绍 (6) 3.2程序框图 (8) 3.3功能实现具体过程 (8) 3.4测试数据处理,图表及现象描述 (10) 4讨论 (11) 5心得与建议 (12) 6附录(程序及注释) (13)

1功能分析与设计目标 背景: 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机 用于频率计的设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高,测量频率的范围得到很大的提高。 题目要求: 用两种方法检测(Δm,△ T)要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 设计分析: 电子计数式的测频方法主要有以下几种:脉冲数定时测频法(M法),脉冲周期测频法(T法),脉冲数倍频测频法(AM法),脉冲数分频测频法(AT法),脉冲平均周期测频法(M/T法),多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法(M法):此法是记录在确定时间TC内待测信号的脉冲个数MX ,则待测频率为: FX=MXZ TC 脉冲周期测频法(T法):此法是在待测信号的一个周期TX内,记录标准频率信号变化次数MO。这种方法测出的频率是: FX=MOZTX 脉冲数倍频测频法(AM法):此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频,把待测信号频率放大A倍,以提高测量精度。其待测频率为: FX=MXZATO 脉冲数分频测频法(AT法):此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短,所以可通过A分频使待测信号 的周期扩大A倍,所测频率为: FX=AMO/Tx

基于51单片机的数字频率计_毕业设计

毕业论文声明 本人郑重声明: 1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者(签名): 年月

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单片机课程设计报告——智能数字频率计汇总

单片机原理课程设计报告题目:智能数字频率计设计 专业:信息工程 班级:信息111 学号:*** 姓名:*** 指导教师:*** 北京工商大学计算机与信息工程学院

1、设计目的 (1)了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念; (2)通过电子线路设计、仿真、安装和调试,了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 (3)了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用: 包括放大器、滤波器、比较器、计数和显示电路等。 (4)通过编写设计文档与报告,进一步提高学生撰写科技文档的能力。 2、设计要求 (1)基本要求 设计指标: 1.频率测量:0~250KHz; 2.周期测量:4mS~10S; 3.闸门时间:0.1S,1S; 4.测量分辨率:5位/0.1S,6位/1S; 5.用图形液晶显示状态、单位等。 充分利用单片机软、硬件资源,在其控制和管理下,完成数据的采集、处理和显示等工作,实现频率、周期的等精度测量方案。在方案设计中,要充分估计各种误差的影响,以获得较高的测量精度。 (2)扩展要求 用语音装置来实现频率、周期报数。 (3)误差测试 调试无误后,可用数字示波器与其进行比对,记录测量结果,进行误差分析。 (4)实际完成的要求及效果 1.测量范围:0.1Hz~4MHz,周期、频率测量可调; 2.闸门时间:0.05s~10s可调; 3.测量分辨率:5位/0.01S,6位/0.1S; 4.用图形液晶显示状态、单位(Hz/KHz/MHz)等。 3、硬件电路设计 (1)总体设计思路

本次设计的智能数字频率计可测量矩形波、锯齿波、三角波、方波等信号的频率。系统共设计包括五大模块: 主芯片控制模块、整形模块、分频模块、档位选择模块、和显示模块。设计的总的思想是以AT89S52单片机为核心,将被测信号送到以LM324N为核心的过零比较器,被测信号转化为方波信号,然后方波经过由74LS161构成的分频模块进行分频,再由74LS153构成的四选一选择电路控制档位,各部分的控制信号以及频率的测量主要由单片机计数及控制,最终将测得的信号频率经LCD1602显示。 各模块作用如下: 1.主芯片控制模块: 单片机AT89S52 内部具有2个16位定时/计数器T0、T1,定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。以AT89S52 单片机为控制核心,来完成对各种被测信号的精确计数、显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。 2.整形模块:整形电路是将一些不是方波的待测信号转化成方波信号,便于测量。本设计使用运放器LM324连接成过零比较器作为整形电路。 3.分频模块: 考虑单片机利用晶振计数,使用11.0592MHz 时钟时,最大计数速率将近500 kHz,因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围,并实现单片机频率测量使用统一信号,可使单片机测频更易于实现,而且也降低了系统的测频误差。本设计使用的分频芯片是74LS161实现4分频及16分频。 4.档位选择模块:控制74LS161不分频、4分频或者 16分频,控制芯片是74LS153。 5.显示模块:编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程,并把测出的频率数据送到显示电路显示,本设计选用LCD1602。 (2)测频基本设计原理 所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化 的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变 化次数N,则其频率可表示为f=N/T(右图3-1所示)。其中脉 冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等 。利用单片机的定时/计数T0、T1的定时、计数 于被测频率f x 功能产生周期为1s的时间脉冲信号,则门控电路的输出信号持图3-1

单片机课设——频率计的设计——C语言编程

沈阳工程学院 ┊┊ 课程设计 设计题目:频率计程序设计 系别自控系班级测控本091 学生姓名学号 指导教师职称教授 起止日期: 2012 年1月2日起——至2012 年1月13日止

沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目:频率计程序设计 系别自控系班级 学生姓名学号 2009308119 指导教师职称教授 课程设计进行地点: F422 任务下达时间: 2012 年 1 月 2 日 起止日期:2012年1月2日起——至2012年1月13日止教研室主任 2012 年1月2日批准

频率计的设计 1.设计主要内容及要求; 编写频率计程序。 要求:1)能够测量频率并显示。 2)能够进行闸门时间选择。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求; (1).课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体,一般不应少于3000字。 (2).学生应撰写的内容为:中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》执行。应做到文理通顺,内容正确完整,书写工整,装订整齐。 (3).论文要求打印,打印时按《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》的要求进行打印。 (4). 课程设计论文装订顺序为:封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排;

沈阳工程学院 C8051F020单片机原理及应用课程设计成绩评定表

中文摘要 在人们的日常生活中,频率的测量无处不在。随着科学技术的发展,尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展,频率计的研究及应用越来越受到重视,这样对频率测量设备的要求也越来越高。单片机是一门发展极快应用方式极其灵活的使用技术。他以灵活的设计、微小的功耗、低廉的成本,在数据采集、过程控制、模糊控制、智能仪表等领域得到广泛的应用,极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。 在电子技术测量中,频率是最基本的参数之一,设计一种快速准确的频率计显得尤为重要。该数字频率计的设计主要实现用数字显示被测信号的频率,该设计是以51单片机作为核心,与传统频率计相比该设计具有更高的测量精度和速度,具有各种中断处理能力,并且具有丰富的数字输入输出口和通信口等。该频率计的设计在软件上编写,并采用计数式测频方法,通过单片机外围电路中由振荡电路产生的闸门信号进行计时,并对整形后的被测信号进行脉冲计数以得到被测信号的频率值。由于低频信号照成了较大的量化误差,可在测量低频信号的时候延长闸门时间信号,以提高测量精度。 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他单位时间内变化的物理量。在设计中应用单片机的数学运算和控制功能,来实现测量量程的自动切换,既满足测量精度的要求,又满足系统反应时间的要求。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显式、测量迅速、精确度高、显示直观、所以经常用到频率计。 51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一,随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场,因此,作为新世纪的大学生,在信息产业高速发展的今天,掌握单片机的基本结构、原理和使用时非常重要的。 总之,频率计的设计是进行更深层次频率测量的基石。 关键词单片机,频率测量,分频器,硬件,软件

计算机毕业论文_基于FPGA的等精度频率计的设计与实现

目录 前言...............................................................1 第一章 FPGA及Verilog HDL..........................................2 1.1 FPGA简介.....................................................2 1.2 Verilog HDL 概述.............................................2 第二章数字频率计的设计原理........................................3 2.1 设计要求.....................................................3 2.2 频率测量.....................................................3 2.3.系统的硬件框架设计..............................................4 2.4系统设计与方案论证............................................5 第三章数字频率计的设计............................................8 3.1系统设计顶层电路原理图........................................8 3.2频率计的VHDL设计.............................................9 第四章软件的测试...............................................15 4.1测试的环境——MAX+plusII.....................................15 4.2调试和器件编程...............................................15 4.3频率测试.....................................................16

毕业设计基于AT89C52单片机的数字频率计设计

摘要:本文提出设计数字频率计的多种方案,重点介绍以单片机AT89C52为控制核心,实现频率测量的数字频率计设计。 测频的基本原理是采用在高频段直接测频法,在低频段测周期法的设计思路;硬件部分由放大电路、波形变换和整形电路、闸门时基控制电路、分频电路、单片机和数据显示电路组成;软件部分由信号频率测量模块、周期测量模块、定时器中断服务模块、数据显示模块等功能模块实现。应用单片机的控制功能和数学运算能力,实现计数功能和频率、周期的换算。设计的频率计测量范围能够达到2HZ~50MHZ,满足所要求的频率范围,测量精度较高,平均相对误差仅为0.3401%。另外,文章对频率测量过程中数据误差的来源进行了探讨,提出了减小误差的措施。最后,文章还对频率计的设计方案提出了可扩展的地方。 关键词:数字频率计;单片机AT89C52;频率测量;周期测量;误差 The design of digital frequency meter LU Jiabin College of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, China Abstract:This article proposes many kinds of plans design digital frequency meter, highlighting the

design taking monolithic integrated circuit AT89C52 as the control core, the realization frequency measurement of digital frequency meter. Selected design ideas which directly measuring frequency law in the high-band and testing cycle law in the low-band; The hardware partially is composed by enlarged circuit、the profile transformation and the reshaping circuit、the gate at the base control circuits、sub-frequency circuits、the microcontroller and the data display electric circuit; The software design is achieved by many functional modules, such as the signal frequency measurement module、the signal cycle survey module、timer interruption of service module、the data display module and so on. Achieving counting function and conversion between cycle and frequency by using control functions and mathematics operation ability of microcontroller. Like these the survey scope can achieve 2HZ ~ 50MHZ, both can reach the frequency range requirements designed, the measuring accuracy high, and can cause the average relative measuring error to be only 0.3401%. In addition, the article has carried on the discussion to the data error origin in the process surveyed the frequency, and proposed the measures reduce the measuring error. Finally, the article also raise the frequency of the design options will be further improved. Key Words:Digital frequency meter; Microcontroller AT89C52; Frequency measurements; Measure- ment cycle; error 文献综述 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

单片机数字频率计设计

目录 第一章摘要 (2) 第二章系统总体方案设计 (2) 2.1 总体思路设计 (2) 2.2 测频原理 (3) 第三章系统硬件设计 (4) 3.1 AT89S51单片机引脚的介绍 (4) 3.2 锁存器74HC573引脚的介绍 (6) 3.3 译码器74HC138引脚介绍 (7) 3.4 放大整形模块 (7) 3.5 显示模块设计 (8) 3.6 键盘电路设计 (9) 3.7 复位电路和时钟产生电路设计 (10) 3.8 +5V电源设计 (11) 3.9 系统整体原理图 (13) 第四章系统软件设计 (13) 4.1 主程序流程图 (13) 4.2子程序流程图 (14) 4.2.1中断服务子程序 (14) 4.2.2 显示子程序设计 (15) 4.2.3量程转换程序 (16) 第五章设计总结与心得体会 (17) 参考文献 (19) 附录 (20) 1、源程序 (20) 2、硬件电器总原理图 (25)

第一章摘要 在单片机技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此,频率计的测量就显得更为重要,测量频率的方法有多种,其中基于单片机的数字频率计时器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。本次课程设计以AT89S51单片机为控制核心,应用AT89S51单片机、单片机的I/O端口外扩驱动器74HC573和74HC138、LED动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。电路图设计使用protel绘图软件完成,软件设计方面使用单片机汇编或C语言对各个模块进行编程,最后通过综合测试,实现满足要求的设计方案。频率测量有两种方法:一是直接测频法,即在一定时间内测量被测信号的个数;而是测周法。直接测频法适用于高频信号的频率测量,测周法适用于低频信号的频率测量。 关键词:单片机;频率计;测量 第二章系统总体方案设计 设计要求: 使用单片机的定时器/计数器功能,设计频率测量装置。 (1)直接采用AT89S51单片机的I/O端口外扩驱动器,实现LED动态扫描驱动。(2)采用6位数码管显示输入单片机的外部脉冲频率。 (3)当被测频率fx<100Hz时,采用测周法,显示频率XXX.XXX;当被测频率fx>100Hz 时,采用测频法,显示频率XXXXXX。 (4)利用键盘分段测量和自动分段测量。 (5)完成单脉冲测量,输入脉冲宽度范围是100μs-0.1s,低四位显示脉冲宽度,单位为μs。 2.1 总体思路设计 以单片机AT89S51为核心,利用单片机AT89S51的计数/定时器(T1和T0)的功能来实现频率的计数,并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。利用74HC573驱动数码管,显示电路共由六位LED数码管组成,总体原理框图如图2.1所示。

基于51单片机的数字频率计的设计

1 前言 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。 1.1频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,产品不但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点。 1.2频率计发展与应用 在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要。

2 系统总体设计 2.1测频的原理 测频的原理归结成一句话,就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号, 通过输入通道的放大器放大后,进入整形器加以整形变为矩形波,并送入主门的输入端。由晶体振荡器产生的基频,按十进制分频得出的分频脉冲,经过基选通门去触发主控电路,再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令,用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波,至十进制计数电路进行直接计数和显示。若在一定的时间间隔T内累 计周期性的重复变化次数N,则频率的表达式为式: N fx= T 频率计数器严格地按照 N f= T 公式进行测频。由于数字测量的离散性,被测频率在计数 器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的1 ±量化误差,在不计其他误差影响的情况下,测量精度将为: 1 () fA N δ= 应当指出,测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定的,一方面是单位时间内计数脉冲个数越多时,精度越高,另一方面T越稳定时,精度越高。为了增加单位时间内计数脉冲的个数,一方面可在输入端将被测信号倍频,另一方面可增加T来满足,为了增加T的稳定度,只需提高晶体振荡器的稳定度和分频电路的可靠性就能达到。 上述表明,在频率测量时,被测信号频率越高,测量精度越高。 2.2总体思路 频率计是我们经常会用到的实验仪器之一,频率的测量实际上就是在单位时间内对信号进行计数,计数值就是信号频率。本文介绍了一种基于单片机AT89S52 制作的频率计的设计方法,所制作的频率计测量比较高的频率采用外部十分频,测量较低频率值时采用单片机直接计数,不进行外部分频。该频率计实现10HZ~2MHZ的频率测量,而且可以实现量程自动切换功能,四位共阳极动态显示测量结果,可以测量正弦波、三角波及方波等各种波形的频率值。 2.3具体模块 根据上述系统分析,频率计系统设计共包括五大模块:单片机控制模块、电源模块、放大整形模块、分频模块及显示模块。各模块作用如下:

单片机简易频率计课程设计

前言 (3) 一、总体设计 (4) 二、硬件设计 (6) AT89C51单片机及其引脚说明: (6) 显示原理 (8) 技术参数 (10) 电参数表 (10) 时序特性表 (11) 模块引脚功能表 (12) 三、软件设计 (12) 四、调试说明 (15) 五、使用说明 (17) 结论 (17) 参考文献 (18)

附录 (19) Ⅰ、系统电路图 (19) Ⅱ、程序清单 (20)

前言 单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此,单片机的学习、开发与应用在生活中至关重要。 随着电子信息产业的不断发展,信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的,这种电路一般运行缓慢,而且测量频率的范围比较小.考虑到上述问题,本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先,我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值;最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发,介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案,选择了实现系统得各种电路元器件,并对硬件电路进行了仿真。

一、总体设计 用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量. 所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率f x。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s.闸门电路由标准秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数,所以被测频率fx=NHz。 本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端,将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里,对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1: 图1测量时序图 由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失,所以对计数器T0做一定的延时,以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。 根据频率的定义,频率是单位时间内信号波的个数,因此采用上述各种方案

基于51单片机的数字频率计毕业论文

基于51单片机的数字频率计 目录 第1节引言 (2) 1.1数字频率计概述 (2) 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2) 1.3基本设计原理 (3) 第2节数字频率计(低频)的硬件结构设计 (4) 2.1系统硬件的构成 (4) 2.2系统工作原理图 (4) 2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5) 2.4信号调理及放大整形模块 (7) 2.5时基信号产生电路 (7) 2.6显示模块 (8) 第3节软件设计 (12) 3.1 定时计数 (12) 3.2 量程转换 (12) 3.3 BCD转换 (12) 3.4 LCD显示 (12) 第4节结束语 (13) 参考文献 (14) 附录汇编源程序代码 (15)

基于51单片机的数字频率计 第1节引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识,以及查阅资料,培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维,把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中,不断的学习,思考和同学间的相互讨论,运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难,掌握单片机系统一般的开发流程,学会对常见问题的处理方法,积累设计系统的经验,充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力,开拓了思维,为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1数字频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号,方波信号及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率,采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波,时基宽度为1us,10us,100us,1ms。用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 频率测量仪的设计思路主要是:对信号分频,测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数,进而测量出该信号频率的大小,其原理如右图1所示。 1 图可知: T=NT o 为标准信号的周期,所以T为分频后信号的周期,则可以算出被测量信(注:T o

数字频率计(51单片机)

自动化与电子工程学院单片机课程设计 报告 课程名称:单片机原理与应用 学院:自动化与电子工程院 专业班级: 学生姓名: 完成时间: 报告成绩:

目录 第1章数字频率计概述 (2) 1.1数字频率计概述 (1) 1.2数字频率计的基本原理 (1) 1.3单脉冲测量原理 (2) 第2章课程设计方案设计 (2) 2.1系统方案的总体论述 (2) 2.2系统硬件的总体设计 (3) 2.3处理方法 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1单片机最小系统 (4) 第4章软件设计 (5) 4.1系统的软件流程图 (5) 4.2程序清单 (7) 第5章课程设计总结 (7) 参考文献 (8) 附录Ⅰ仿真截图 (9) 附录Ⅱ程序清单 (15)

第1章数字频率计概述 1.1数字频率计概述 数字频率计又称为数字频率计数器,是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器,是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率,采用6个数码管显示6位十进制数。测量范围从10Hz—5.5kHz,精度为1%,用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量频率的方法对方波的频率进行自动的测量。 1.2数字频率计的基本原理 数字频率计最基本的工作原理为:当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时,则被测信号的频率f=N/T(如图1.1所示)。 图1.1 频率测量原理 频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数,计数值就是信号频率。用单片机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数;好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单,成本低廉,不需要外部计数器,直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。缺陷是受限于单片机计数的晶振频率,输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一,在本次设计使用的AT89C51单片机,由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期,前一个机器周期测出“1”,后一个周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。根

AT89C51简单频率计课程设计

目录 1功能分析与设计目标 (1) 2 频率计的硬件电路设计 (3) 2.1 控制、计数电路 (3) 2.2 译码显示电路 (5) 3 频率计的软件设计与调试 (6) 3.1 软件设计介绍 (6) 3.2 程序框图 (8) 3.3 功能实现具体过程 (8) 3.4 测试数据处理,图表及现象描述 (10) 4 讨论 (11) 5 心得与建议 (12) 6 附录 (13)

1功能分析与设计目标 背景: 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高,测量频率的范围得到很大的提高。 题目要求: 用两种方法检测(Δm ,ΔT )要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 设计分析: 电子计数式的测频方法主要有以下几种:脉冲数定时测频法(M法),脉冲周期测频法(T法),脉冲数倍频测频法(AM法),脉冲数分频测频法(AT法),脉冲平均周期测频法(M/T法),多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法(M法):此法是记录在确定时间Tc内待测信号的脉冲个数Mx,则待测频率为: Fx=Mx/ Tc 脉冲周期测频法(T法):此法是在待测信号的一个周期Tx内,记录标准频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是: Fx=Mo/Tx 脉冲数倍频测频法(AM法):此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频,把待测信号频率放大A倍,以提高测量精度。其待测频率为: Fx=Mx/A To 脉冲数分频测频法(AT法):此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短,所以可通过A分频使待测信号

数字频率计毕业设计论文摘要

数字频率计毕业设计论文 摘要 在数字电路中,数字频率计属于时序电路,它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中,数字频率计是用量最大、品种很多的产品,是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此,频率的测量就显得更为重要。 本课题主要选择以集成芯片作为核心器件,设计了一个简易数字频率计,以触发器和计数器为核心,由信号输入、隔直,触发、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路:对被测信号进行预处理;闸门电路:由NE556构成一个秒信号,攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数;时基信号:产生一个秒信号;计数器译码电路:计数译码集成在一块芯片上,计单位时间内脉冲个数,把十进制计数器计数结果译成BCD码;显示:把BCD 码译码在数码管显示出来。设计中采用了模块化设计方法,采用适当的放大和整形,提高了测量频率的范围。 关键词:频率,集成电路,译码电路,计数电路,双稳态触发器 Digital frequency meter design Student: Teacher:

Abstract: In the digital circuit, the digital cymometer is the circuit of time sequence, it is mainly formed by trigger with memory function. In the computer and various digital instruments, it is widely used . Among CMOS circuit serial products, cymometer consumption most heavy, variety a lot of product. The digital cymometer is a measuring instrument in scientific research such as computer , communication apparatus , audio and video with indispensable production field, and the measurement scheme with a lot of electric parameters , result of measuring all have a very close relation, so, the measurement of frequency seems even more important. This subject has mainly explained that chooses integrated circuit as the key device, has designed a simple and easy digital cymometer, regard trigger and counter as core , input , separate by signal frank , touch off , count circuit , data processing , data reveal module of function make up. Enlarge the circuit of integrated type: To be carried on the preconditioning by the signal of examining; The circuit of the gate : Formed a second signal by NE556, seize the pulse number of entering the counter in unit time; The base signal of hour: Produce the signal for one second; The decipher circuit of the counter : Count deciphers and integrate on the chip together, count the pulse number in unit time, count the result of the decimal counter to translate into BCD yard; Reveal : In charge of revealing BCD one yard of deciphers in the number . Design adopt module design method, adopt appropriate enlarge and whole, have improved frequency of designing. Keywords: frequency,Integrated circuit,Translate the coding electric circuit,Count the electric circuit,Dual Schmitt Trigger. 目录 摘要 I Abstract..................................................................II 1 绪论 (1) 1.1 数字频率计的发展现状及研究概况 (1) 1.2 本课题研究背景及主要研究意义 (1) 1.3 本课题主要研究内容 (2)

基于AT89S52单片机的频率计设计

学校代码:11059 学号:0605076022 毕业论文(设计)BACH ELOR DISSERTATION 论文题目:基于单片机的频率计设计 学位类别:学士学位 学科专业:电子信息工程 作者姓名: 导师姓名: 完成时间: 2010年5月25日

简易频率计的设计 中文摘要 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。AT89S52单片机是频率计的控制核心,来完成它待测信号的计数,译码,显示以及对分频比的控制。利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。 在整个设计过程中,所制作的频率计采用外部分频,实现10Hz~2MHz的频率测量,而且可以实现量程自动切换流程。以AT89S52单片机为核心,通过单片机内部定时/计数器的门控时间,方便对频率计的测量。其待测频率值使用四位共阳极数码管显示,并可以自动切换量程,单位分别由红、黄、绿3个LED指示。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,具有测量准确度高,响应速度快,体积小等优点。 关键词:频率计;单片机;计数器;量程自动切换

The design of simple Frequency Measurement ABSTRACT Frequency measurement is the most basic measurement in Electronic field. A simple frequency meter mainly by the signal input and amplifying circuit, microcontroller module, sub-frequency circuit module and display module. AT89S52 MCU is the control core frequency of dollars to complete its count of the signal under test, decoding, display and control of the frequency division ratio. Using its internal timer or counter to complete the signal of the under test cycle / frequency of measurement. Throughout the design process, periodic measurement of the frequency meter application and the corresponding mathematical treatment to achieve 10Hz ~ 2MHz frequency measurements, and can automatically switch the flow to achieve scale. To the core of AT89S52 microcontroller, with the MCU internal timer / counter gate time, it can be easier for frequency measurement. The use of microcomputer technology to design a digital display of frequency meter, have a measurement of high accuracy, fast response, small size and so on. KEY WORD: Frequency meter; single chip; counter; range automatically switch

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