基于单片机的数字频率计的设计毕业设计开题报告.doc

湖南人文科技学院本科生毕业设计档案材料 题目（中文）： 基于单片机的数字频率计设计学生姓名： 周力 学号 11417117系 部： 信息科学与工程系 专业年级： 电子信息科学与技术2011级 指导教师： 胡文明 湖南人文科技学院教务处制一、毕业设计开题报告书（一）选题的根据：1）本选题的理论、实际意义： 本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时，都趋向于用竟可能少的硬件来实现，并且尽力把以前由硬件实现的功能部分，通过软件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的特点，如简单的修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易的多，故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。 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。 2）国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 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。（二）研究内容及实验方案研究内容：本设计主要是研究基于单片机的数字频率计的设计，能够测量频率范围为100HZ1MHZ周期性的正弦信号、三角波信号、方波信号的频率。实验方案：本方案以单片机为控制电路，主要分为信号放大电路、信号整形电路、复位电路、晶振电路、显示电路五大部分。被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到信号整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波信号整形为方波信号。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。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。（三）研究方法明确设计所要实现的功能将决定设计的成果，因此必须先确定自己想要实现的功能，采用模块化设计方案，根据各个功能对硬件及软件的要求分别进行研究与突破。（1） 根据要实现的预期功能确定硬件系统的总体构成。设计出系统的总体结构框图。（2） 综合考虑其功能要求、性能指标，即可靠性、抗干扰性等个方面因素，确定系统核心单片机，建立开发平台。（3） 明确各部分模块的功能，确定外围模块芯片，绘制每个部分的原理图。（4） 综合各部分模块，最后绘制整个系统电路原理图。（5） 程序的设计（6） 硬件的安装与整合（7） 调试（8） 成形（四）技术路线：本设计的系统框图：（五）可行性分析：本方案以单片机为核心，单片机功能强大，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，从而测出信号的频率，并把测出的数据送到显示电路显示。本设计的晶振电路采用的是12MHZ的晶体，计数速率为1MHZ，输入脉冲的周期间隔为1us。当定时器/计数器用作计数器时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器的值增1.由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个时钟周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，所以本设计允许输入的外部脉冲的频率为500KHZ。因为本设计的显示电路5位有效，定时时间为10S，所以测频范围为10HZ1MHZ，当然也满足100HZ1MHZ，所以本设计方案是可行的。（六）进度安排和采取的主要措施 第一阶段（2014.11.24）：选题，基于单片机的数字频率计设计。 第二阶段（2014.11.252015.3.15）：开题，收集资料，大致了解设计流程及各芯片的功能，掌握复杂电子系统的设计方法，分析电子中系统的功能，研究实验方案，及可行性分析，撰写开题报告。 第三阶段（2015.3.152015.3.19 )：根据开题报告情况，及指导老师建议，完成设计方案。 第四阶段(2015.3.202015.3.25)：根据设计方案，完成系统各个模块的设计，并进行改进，测试，根据设计内容撰写毕业设计，交毕业设计初稿给指导老师。第五阶段(2015.3.252015.5.2)：根据毕业设计指导老师要求修改整理文档，并交第二稿给指导老师。 第六阶段(2015.5.32015.5.17)：根据指导老师要求完成毕业设计定稿，准备答辩。（七）主要参考文献（不少于10篇）1李学海著.标准80C51单片机基础教程.北京航空航天大学出版社,2006 2 戴仙金主编.51单片机及其C语言程序开发实例.清华大学出版社,20083 李诚人.高宏洋等.嵌入式系统及单片机应用,清华大学出版社,20054 龚运新编著.单片机C语言开发技术.清华大学出版社,20065 张天凡等编著.51单片机C语言开发详解.电子工业出版社,2008 6 张义和.王敏男等.例说51单片机（C语言版）.人民邮电出版社,20087 张洪润、刘秀英、张亚凡等.单片机应用设计200例 .北京航空航天大学出版社,2006 8 彭为、黄科、雷道仲等.单片机典型系统设计实例精讲.电子工业出版社, 2006 9 李学海著.标准80C51单片机基础教程.北京航空航天大学出版社,200610 李朝青单片机原理及接口技术M北京航天航空大学出版社，199811 余发山，王福忠.单片机原理应用技术M徐州:中国矿业大学出版社，200312V.Yu.Teplov,A.V. Anisimov.Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ,2002 13 Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scaleJ. Powder and Bulk Engineering. 1995 14WeiXiaoRu,JuJianZhi.Design of a CCDs driving circuit based on ATmega16.Microcomputer&Its Applications,2010,(16). 15HeLianYun,The Traffic Signal Lamp System Controlled with Single Chip Microcomputer.Computer Study,2008,(01).（八）毕业设计开题指导意见：（对选题的评价、研究方案的设计及开题指导意见）课 题基于单片机的数字频率计设计作者姓名周力所属系、专业、年级11级电子信息科学与技术开题时间 2015.3.15预计字数8000指导教师意见： 指导教师（签名）： 年 月 日指导小组意见： 负责人签名： 年 月 日二、毕业设计成绩评审表（一）指导教师评审用表评价项目评价内容满分指导教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_指导教师评定意见： 指导教师签名： 年 月 日注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于指导教师对毕业设计成绩的评定。（二）评阅教师评审用表评价项目评价内容满分评阅教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_评阅教师评阅意见： 评阅教师签名： 年 月 日 注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于评阅教师或专家对毕业设计成绩的评阅。三、