基于单片机的数字频率计设计

江阴理工学院毕业论文题目：基于单片机的数字频率计设计专业电子信息工程学生姓名：冯海洋08级电子信息工程(1级)学校编号教练张文杰完工日期内容摘要3先前1第一章导言21.1主题背景21.2项目研究的目的和意义21.4数字频率计设计的任务和要求2第二章数字频率计总体方案设计31.1方案比较31.2方案论证41.3选项4第三章数字频率计硬件系统设计53.1数字频率计5的硬件系统框架3.2数字频率计5主机电路设计3.3数字频率计8的信号输入电路设计3.4数字频率计显示电路的设计93.5数字频率计12计数电路的设计3.6数字频率计电源模块15的设计第四章数字频率计软件系统设计164.1软件设计规划164.1.1信号处理4.1.2中断控制164.2.1计时器/计数器174.2.2定时操作模式0184.3程序流程图设计184.3.1主要程序流程184.3.2中断进程20第五章数字频率计22的仿真与调试参考文献23谢谢你附录(程序)25附录：数字频率计28系统原理图摘要该方案主要基于单片机，主要分为七个部分，即时基电路、逻辑控制电路、放大整形电路、门电路、计数电路、锁存电路和解码显示电路。该设计以单片机为核心，被测信号进入信号放大电路放大后送至波形整形电路整形，被测正弦波或三角波整形为方波。单片机的计数器和定时器功能用于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整测量范围，并将测得的频率数据送到显示电路进行显示。本设计以89C51单片机为核心，应用单片机的运算和控制功能，用发光二极管数字显示管显示被测频率。该系统简单可靠，操作方便，基本能满足一般情况的需要。它不仅保证了系统的测频精度，而且使系统具有更好的实时性。该频率计设计简单，易于携带，扩展能力强，适用范围广。关键词单片机，操作，频率计，发光二极管数码管摘要该程序主要以单片机为核心，分为时基电路、逻辑控制电路、放大整形电路、门电路、计数电路、锁存电路、解码电路七大部分，设计了一个以单片机为核心，先将被测信号放大后送入信号放大器，然后被送到波形整形电路进行手术，将被测正弦波或三角波整形为方波。计数器和计时器的信号计数微芯片功能。写下相应的pr图可以自动调整单片机的测量范围，并将测量数据的频率显示到显示电路显示器上。该设计以89C51单片机为核心，单片机的应用和控制功能以及算术运算用发光二极管数字显示管来显示被测频率。系统简单、可靠、操作方便，基本能满足一般需求。既保证了系统频率测量的准确性，又使系统具有良好的实时性。频率计设计简单，便于携带，扩展能力强，应用广泛。关键词微控制器，操作，频率计，发光二极管数码管朗读显示相应拉丁字符的拼音字典-查看字典详细信息电子信息工程毕业论文先前的评论在电子测量领域，频率测量的精度最高，达到10-10E-13个数量级。因此，许多物理量，如温度、压力、流速、液位、酸碱度、振动、位移、速度、加速度，甚至各种气体的百分比成分，都被传感器转换成信号频率，然后由数字频率计测量，以提高精度。世界上数字频率计的分类很多。通过函数分类测量单个函数的计数器。如频率计数器，只能用来测量高频和微波频率。时间计数器是基于测量时间的计数器。它的时间分辨率和精度非常高，达到ns数量级。特殊计数器，具有特殊功能，如升降计数器、预置计数器、差值计数器、升降计数器等。用于工业和白色控制技术等。数字频率计按频段分类：(1)低速计数器：最高计数频率小于10兆赫兹；(2)中速计数器：最高计数频率为10-10100兆赫兹；(3)高速计数器：最高计数频率 100兆赫兹；(4)微波频率计数器：频率测量范围为1-80ghz或更高。自单片机问世以来，其性能不断提高和完善，其资源可以满足许多应用的需求。此外，单片机还具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉的特点。因此，它越来越广泛地应用于工业控制、智能仪器、数据采集与处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域，并正在逐步取代现有的多芯片微机应用系统。单片机的潜力越来越受到人们的重视。尤其是目前采用CMOS技术制造的各种单片机，由于其功耗低、温度范围大、抗干扰能力强、能够满足一些特殊要求，扩大了单片机的应用范围，进一步推动了单片机性能的发展。第一章导言1.1项目背景在电子技术中，频率是最基本的参数之一，与许多电气参数的测量方案和结果密切相关，因此频率的测量就更为重要。频率计的基本原理是使用具有高频率稳定性的频率源作为参考时钟，来比较和测量其他信号的频率。在正常情况下，每秒要测量的信号脉冲数被计算出来，此时我们称门时间为1秒。选通时间也可以大于或小于一秒。门控时间越长，获得的频率值越精确，但是门控时间越长，每次频率测量之间的间隔越长。门时间越短，刷新测量频率值的速度越快，但测量频率精度会受到影响。数字频率计是一种以数字方式显示被测信号频率的仪器。被测信号可以是正弦波、方波或其他周期性变化的信号。如果配备适当的传感器，可以测试各种物理量，如机械振动频率、转速、声音频率和产品的件数。1.2研究的目的和意义单片机数字频率计因其可靠性高、体积小、价格低、功能齐全等优点，被广泛应用于各种智能仪器中。这些智能仪器的运行实现了仪器检测和测量过程控制的自动化。传统仪表板上的开关和旋钮已经被键盘所取代。测试人员只需在测量过程中按下所需的键，从而节省了大量繁琐的手动调整。智能仪器通常可以自动选择测量范围并自动校准。有些还可以自动调整测试点，这不仅方便了操作，还提高了测试精度。1.4数字频率计设计的任务和要求单片机控制的数字频率计1.频率测量范围：10Hz10KHz。为了保证测量精度，有三个频段10Hz100Hz、100Hz1KHz、1KHz10KHz，带超量程指示。2.输入波形：函数信号发生器输出幅度为5V的方波和矩形波，可产生所需频率的脉冲信号。3.测量误差：1。第二章数字频率计总体方案设计1.1方案比较方案一：该方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能实现频率计数，并采用单片机的动态扫描方式时基电路放大和整形电路选通电路计数器门闩解码显示图2.2方案2的原理框图1.2方案论证方案一：该方案主要基于单片机。被测信号进入信号放大电路放大，然后送到波形整形电路将被测正弦波或三角波整形为方波。单片机的计数器和定时器功能用于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整测量范围，并将测得的频率数据送到显示电路进行显示。方案二：该方案使用大量数字器件，被测信号通过放大整形电路转换成计数器所需的脉冲信号，其频率与被测侧信号相同。同时，时基电路提供高电平持续时间为1的标准时间参考信号。当1信号到来时，门打开，待测脉冲信号通过门，计数器开始计数，直到1信号结束，门关闭并停止计数。如果计数器计数的脉冲数在门时间1s内为n，则测量信号频率Fx=NHz。逻辑控制电路有两个功能：一是产生锁存脉冲，稳定显示器上的数字；第二种方法是产生一个清零脉冲，使每次测量的计数器从零开始计数。1.3方案选择通过对以上两种方案的比较，我们可以知道第一种方案的核心是单片机，它使用的元器件少，原理和电路简单，调试简单。通过改变程序的设定值，可以实现不同频率范围的测试，并可以自动选择测试范围。与第一种方案相比，第二种方案使用了大量的数字元件，原理电路复杂，硬件调试麻烦。如果你想测量高频信号，你需要增加一个相对昂贵的分频器电路。基于上述比较，选择方案1第三章数字频率计硬件系统设计3.1数字频率计的硬件系统框架数字频率计是一种显示测量频率的计数装置。它主要由单片机89C51控制、7407、发光二极管显示器、电源等组成。该系统的功能是将信号输入到3.4端口，通过单片机程序控制发光二极管显示，实现动态显示。数字频率计是计算机、通信设备、音视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。在电子技术的设计、安装和调试过程中，由于采用了十进制数字显示，测量速度快，精度高，显示直观，所以经常使用。图3-1是数字频率计的示意框图。7407缓冲器信号处理输入AT89C51单片机7407缓冲器发光二极管数字显示器图3-1数字频率计框图3.2数字频率计主机电路设计ATC89C51可完成ISP在线编程功能。atc89c51的内部EEPROM可以在程序中修改而不掉电。还增加了两个中断优先级。STC的51系列单片机芯片与其他51单片机完全兼容，51单片机是主流军队。1.89C51芯片介绍单片机89C51用于许多硬件设计，其功能7比以前的单片机强大得多。89C51引脚图如图3-2所示。图3-2 89C 51引脚图芯片引脚功能：主电源引脚Vcc和VssVcc(40引脚):连接至5V电压；Vss(20英尺):地面。89C51晶体振荡器的连接方法如图3-3所示。图3-3 89C51晶振连接图选择频率为6兆赫的晶体，输入脉冲频率为250千赫。电容器的尺寸范围为20pF40pF，本设计选用30pF电容器。2.微控制器复位状态单片机的复位由外部电路实现。时钟电路工作后，只要24个时钟振荡脉冲(2个机器周期)或更多高电平出现在单片机的RST引脚上，单片机就会复位初始化状态。为了确保应用系统的可靠复位，在设计复位电路时，RST引脚通常保持在高于10ms的高电平。只要保持高水平，MCS-51信号表3-5单片机复位状态表专用寄存器重置状态专用寄存器重置状态个人电脑0000小时TMOD00HA