高精度单片机频率计的设计
单片机数字频率计课程设计

单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握单片机的基本原理,理解数字频率计的工作机制。
2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能,包括计时、计数和显示。
3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性,如信号处理、电子测量等领域。
技能目标:1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。
2. 培养学生运用相关软件(如Keil、Proteus等)进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的动手实践能力,学会在实际操作中发现问题、解决问题。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣,培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的团队协作意识,学会在项目合作中相互支持、共同进步。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在掌握理论知识的基础上,进行实际操作和项目实践。
学生特点:学生具备一定的单片机基础知识,对编程和电路设计有一定了解,但实际操作能力有待提高。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,以项目为导向,培养学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务,达到课程目标所要求的具体学习成果。
二、教学内容1. 理论知识:- 单片机原理和结构:介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。
- 数字频率计原理:讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。
- 编程语言:回顾C语言基础知识,重点掌握单片机编程相关语法。
2. 实践操作:- 电路设计:学习使用Proteus软件设计数字频率计电路,包括单片机、计数器、显示模块等。
- 程序编写:运用Keil软件编写数字频率计程序,实现计数、计时和显示功能。
- 仿真调试:在Proteus环境下进行电路仿真,调试程序,确保其正常运行。
3. 教学大纲:- 第一周:回顾单片机原理和结构,学习数字频率计原理。
基于51单片机的频率计设计报告

基于51单片机的频率计设计报告
在该设计报告中,我将介绍基于51单片机的频率计的设计原理、硬件设计和软件设计。
设计原理:
频率计是一种用于测量信号频率的仪器。
基于51单片机的频率计的设计原理是利用单片机的定时计数器来测量输入信号的脉冲个数,然后将脉冲个数转换为频率。
硬件设计:
硬件设计主要包括输入信号的采集电路、计数电路和显示电路。
输入信号的采集电路使用一个比较简单的电路,包括一个电阻和一个电容,用于将输入信号转换为脉冲信号。
计数电路使用单片机的定时计数器来进行计数。
在这个设计中,我们使用TIMER0和TIMER1作为计数器,分别用于测量输入信号的高电平时间和低电平时间,然后将两个时间相加得到一个完整的周期,再根据周期反推频率。
显示电路使用一个LCD模块来显示测量得到的频率。
在这个设计中,我们使用IO口将计算得到的频率发送给LCD模块,通过LCD模块来显示频率。
软件设计:
软件设计主要包括信号采集、脉冲计数和频率计算。
信号采集主要通过定时器的中断来进行。
在采集到一个脉冲之后,中
断程序会使计数器加1
脉冲计数是通过对输入信号高电平时间和低电平时间计数来完成的。
在脉冲计数的过程中,我们需要启动TIMER0和TIMER1,并设置正确的工
作模式和计数值。
频率计算是通过将高电平时间和低电平时间相加得到一个完整的周期,然后再根据周期反推频率来完成的。
最后,将计算得到的频率发送给LCD
模块进行显示。
总结:。
单片机频率计的设计方案

3.5 显示电路
我们测量的频率最终要显示出来八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个圆点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种形式:一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的,称之为共阳极LED数码管显示器;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的,称之为共阴极LED数码管显示器。如下图所示。共阴和共阳结构的LED数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时,对应的笔划段发亮,由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节(8位)的D7、D6、D5、。D4、D3、D2、D1、D0,于是用8位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。
2.2方案论证
方案一:本方案主要以单片机为核心,被测信号先进入信号放大电路进行放大,再被送到波形整形电路整形,把被测得正弦波或者三角波为方波。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。
方案二:本方案使用大量的数字器件,被测量信号放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号,其频率于被测信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号,其高电平持续时间1s,当1s信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到1s信号结束闸门关闭,停止计数。若在闸门时间1s计数器计得的脉冲个数为N,则被测信号频率FX=NHZ。逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲,是显示器上
在AT89S51提供以下标准功能:4K字节的Flash闪存,128字节的RAM,32个I/O线,看门狗定时器,两个数据指针,两个16位定时器/计数器,5向量两级中断结构,全双工串行端口,片上振荡器和时钟电路。此外,AT89S51设计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。
基于51单片机的高频频率计的设计

基于51单片机的高频频率计的设计基于51单片机的高频频率计的设计简介:基于51单片机设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。
系统通过峰值有效电路和有效值电路将正弦渡、方波和三角波转化为直流信号送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值的比,实现自动检测的目的,并由显示电路显示测量结果。
该系统电路简洁、软件编写简单、调试难度低。
摘要基于51单片机设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。
系统通过峰值有效电路和有效值电路将正弦渡、方波和三角波转化为直流信号送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值的比,实现自动检测的目的,并由显示电路显示测量结果。
该系统电路简洁、软件编写简单、调试难度低。
目前在频率测量领域中,对于高频率信号高精度测量大都使用ARM、FPGA等高速处理器加专用计数芯片来完成。
但这种方法程序编写复杂,并且其处理器外围电路复杂,这增加了其调试难度,降低了可操作性。
文中设计的高频信号频率计,除数据处理和显示交由单片机负责外,测频核心电路用经检测的模拟电路完成,该高频频率计电路简洁,软件编写简单,降低了调试难度的同时增强了其操作性。
1 系统总体设计方案系统以STC80C51为核心,设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。
该系统主要设计思想是通过峰值有效电路和有效值电路将正弦波、方波、三角波转化为直流信号,送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值比,实现自动检测的目的,最后通过显示电路显示测量结果。
系统分为:缓冲器、峰值检测电路、有效值检测电路、分频电路、模式转换、最小系统和显示电路。
总体设计方案如图1所示。
基于51单片机的高频频率计的设计输入信号i经过缓冲器处理分为3路输出,依次作为峰值检测电路、有效值检测电路和分频器电路的输入信号。
经峰值检测电路和有效值电路处理后,输出直流信号O1、O2,经分频器分频后输出方波信号O3。
O1和O2经过A/D模数转换后输入单片机,在单片机中进行处理比较峰值和有效值的关系从而达到自动确定信号类型的功能。
基于AT89C51单片机频率计的设计(含程序)

AT89C51单片机频率计的设计摘要基于在电子领域内,频率是一种最基本的参数,并与其他许多电参量的测量方案和测量结果都有着十分密切的关系。
由于频率信号抗干扰能力强、易于传输,可以获得较高的测量精度。
因此,频率的测量就显得尤为重要,测频方法的研究越来越受到重视。
频率计作为测量仪器的一种,常称为电子计数器,它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等其它领域。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,特别是单片机的出现和发展,使传统的电子侧量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化,形成一种完全突破传统概念的新一代侧量仪器。
频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路,使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。
目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。
为适应实际工作的需要,本次设计给出了一种较小规模和单片机(AT89C51)相结合的频率计的设计方案,不但切实可行,而且体积小、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽,大大降低了设计成本和实现复杂度。
频率计的硬件电路是用Ptotues绘图软件绘制而成,软件部分的单片机控制程序,是以KeilC做为开发工具用汇编语言编写而成,而频率计的实现则是选用Ptotues仿真软件来进行模拟和测试。
关键词:单片机;AT89C51;频率计;汇编语言选题的目的意义数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
其基本原理就是用闸门计数的方式测量脉冲个数。
频率是单位时间( 1s )内信号发生周期变化的次数。
如果我们能在给定的 1s 时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数,将其换算后显示出来。
基于单片机的高精度频率计设计

基于单片机的高精度频率计设计.txt单身很痛苦,单身久了更痛苦,前几天我看见一头母猪,都觉得它眉清目秀的什么叫残忍?是男人,我就打断他三条腿;是公狗,我就打断它五条腿!本文由roufeng290贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。
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微处理器应用!! 电 ! 子 ! 测 ! 量 ! 技 ! 术 " # % ( * ,% ’ ! " . !!! ! $ &’ # )! + !)! $ $ #-’& & /第0 卷第2期 1 03 年5 月! 34 3基于单片机的高精度频率计设计卢飞跃! 广州番禺职业技术学院广州 2 5 W " 576 摘 ! 要!介绍了基于 * W 系列单片机的高精度频率计的设计方案! 描述了它的系统组成" 工作原理和软件设计# 此 $1 外! 阐述了利用单片机实现多周期同步法测量频率的方法! 包括同步接口电路设计和测量原理#该频率计采用单片机与频率测量技术相结合! 利于多周期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制! 并且大大提高了测量的精度# 关键词!高精度$频率计$单片机$同步法;/ )+ - , (&B, =-" + #K -* < $#./0+ ED " "B #* ")(- %)7 -- &- )L /" =F FXB = O%8 O ?O= FUIJC >C#I @ ! F > c ? 5 7 6 I5 / &$ $ =HN > H88 ?J B== 8= >* W B@=CB ? P JK N .$ * ’ < =B B= 9 F 8<@ KC B>E= F >O A 8F= =JA JK9NH? $ 1+>I> ! PKJ >I K CP= 8 HNEQ K E Q8=P?B= S >J=P PK J=A J? E >KH CH $ =@ >KI =B B@ ? =8 ? 8 PB BI ! > ?J 8= I B > ? K KMHH ( < 8 = ! < =< H? @ N ><? ? NA IROI E= F >O A 8F= =JQJ #)B 8 ?H CN= !>IH> J=+ ><? ? N >=EC C CB JC = N I B FNH BCFB@ < O CK> F BJK8= B F N N K J O CK> F F B C KG =CR =NK A > B<+ ! F?C >KI8 H<@R 8 HJ=A 8F= =JPBCP= (N=N ?8<==J=N ><? ? 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NA J? $ KG =C == $ #) O CK> F =< H 6 7 +0 <(! 引 ! 言在电磁量的测量中! 间和频率的测量可以达到最高时的精确度#因此! 将任何其它物理量转换成时间或频率后进行测量! 精确度基本上取决于转换精度! 对提高时其这间和频率测量的精确度和自动化程度! 有重要的现实具意义# 多周期同步测量频率方法具有精确度高" 量迅速" 测容易实现测量过程自动化等一系列优点! 成为目前频率已测量的重要方法#而单片机内部具有定时(计数器和高稳定度的标准频率源等硬件资源以及灵活的软件运算和控制功能! 十分方便地对外部信号进行计数! 且可以实能并现逻辑控制及数据运算# 采用单片机与频率测量技术相结合可大大提高频率计的自动化程度和灵活性! 用多周期同步法可提高测频采的精确度#本文设计的频率计就是基于上述设计思想# 图 5! 硬件系统框图的同步接口电路! 该同步控制接口电路是根据多周期同步法测频设计的# 在同步控制接口电路与单片机内部计数器特性以及软件共同控制下! 设定时间内! 用单片机在利内部的两个计数器分别对外部被测信号和内部时钟周期信号进行同步计数! 计数的结果暂存于单片机内部# 在测量结束后! 通过单片机进行计算得到测量结果# 单片机系统包括单片机" 盘和显示器等! 要负责键主控制整个频率计的工作" 入操作信号" 量数据的处理! 输测以及测量结果的显示等! 是系统的核心#采用的 *$ 1 2 W #0 系列单片机! 内部包含有程序存贮器和 6 个计数器#)! 系统组成与工作原理基于单片机的高精度频率计的原理如图 5 所示# 输入通道由阻抗变换器" 带放大器和整形电路组宽成#输入通道的作用是将被测信号进行放大整形! 换成变作为同步接口电路的输入信号#由 $ " 电平的脉冲波形! $ 于采用单片机作为控制和处理! 计了与通常频率计不同设*! 基于单片机的多周期同步测频原理基于 *$ 1 2 系列单片机采用多周期同步测量频率 W #0 时! 充分利用其内部的资源和软件控制功能! 合简单要配的同步接口电路! 达到同步计数的要求# 其同步控制接口电路如图 0 所示# 单片机 *$ 1 2 内部 $ 设为5 位计数器! 于对用 W #0 3 4)1 ) 4基于单片机的高精度频率计设计 !!!!!!!! 卢飞跃!被测信号第2期由图 6 可知! 3 对被测信号计数的计数值 J! 5 对内 $ $ 平部周期的计数值 F # 设内部周期的平均频率为 5F % 均周期为 AF & 对被测信号的平均频率为 5J % 均周期为 ! 平 ! 有 AJ & 二者计数时间相同!J[AJ ZF [AF则J 5; Z 5F F 根据上述的多周期同步测量法分析可知! 3 和 $ 的 $ 5 启停是同步的! 的计数正确! 计数误差! 只有单片机无而 J 内部时钟频率存在 f5 的计数误差#,! 软件设计在基于单片机的频率计中! 单片机负责控制’测量’计算等#具体地说! 片机要执行按键分析及处理’态扫单动描显示’测量控制与计数’量结果数据处理等工作# 控测图 0! 同步控制接口电路制单片机的软件包括主程序’示子程序’分析及处理显键子程序’数据处理子程序’时中断处理子程序等# 其基定本工作流程如图 7 所示#外部输入的被测信号进行计数! 且设置启停同时受 $ 3 并 % 和( 3 共同控制"5 设为 5 位计数器! 于对内部周期用’$ $ 4 进行计数! 并且设置启停同时受 $ 5 和 ( 5 共同控制" % ’$ 实 $ 设置为 5 位定时器和中断工作模式! 现对测量时间 0 4 的定时# 图 0 中!5 和 V 为上升沿触发的 V 触发器#其工作V 0 过程为$ 测量前! 单片机 U 3 输出低电平 3 使 V 输在由 5S 5 出为 3!0 输出为 5" 后由 U 3 置 5!5S 清 3! 动测然启 V 5S U 5 量! 定时器 $ 定时开始计时#当被测信号 ! 的上升沿到 0 ; 来时! V 输出翻转为 5! 使 5 单片机的( 3 和( 5 同时变’$ ’$ 为高电平! 同时启动 $ 和 $ 开始计数! 现二者计数开实 3 5 始的同步#$ 和 $ 开始计数时! 同时启动 $ 定时开始# 3 5 0 当 $ 的定时间一到! 请中断! U 5 置 5! V 输出申由 5S 使 0 0 翻转为3#但 V 仍维持高电平状态! 3 和 $ 并不立即停 5 $ 5 止计数#此后直至被测信号 ! 的下一个上升沿到来将 V 5 ; 输出翻转为 3!3 和 $ 同时停止计数! 达到计数结束同步 $ 5 的目的#到此完成了一个测量频率的过程! 后的被测信以电只号 ! 不再起作用! 路处于闭锁状态! 有重置 U 3 复 5S ; 位! 才能进行下一次测量#测量原理波形如图 6 所示#图 7! 基本工作流程图主程序在完成初始化工作如设置定时器 $ ’ 5’ 0 3$ $ 等工作方式后! 示初始值! 入按键输入分析及处理程显进序#按下测量键后开始测量! 至测量结束后! 测量数直对据进行数据计算! 并及时由显示子程序显示测量结果# 进入测量键处理子程序! 出起动测量的信号 % 电发高平& 启动 $ 定时开始工作! 回主程序# 随后!’$ ( ! 返 0 ( 3 同时启动 $ 和 $ 开始 ( 5 响应起动测量的工作脉冲! ’$ 3 5 自动计数# 当设定定时时间一到! 进入 $ 定时中断服务子程序!0 结束测量! 发结束测量的工作信号 % 电平 & 并且设置测低 ! 量完标志% 主程序判断测量是否结束用& 返回# 随后! 供 !图 6! 基于单片机的多周期同步测频波形图同 ( 3( 5 响应结束测量的工作脉冲! 时自动停止 $ ’$ ( ’$ 3 和 $ 工作# 5" 下转第 5 3 页# 2 )1 ) _1 !第0 卷电!子!测!量!技!术系统相对于软件性能有极大的提升! 软 !! 由图 2 可知" 件系统在 7 3 ) P 左右的流量下就已经出现丢包的情 3 9N 况!而且" 如果流量中短包的比例增大时" 包率会急剧丢地增多!而本系统在 54 3 ) P 以下都能以接近于零的 3 9N 并且基本不受包长变化的影响! 丢包率工作"3! 结 ! 论本文提出了一种基于 "> T 操作系统的高速网络数 BF 据分流系统的设计! 该方案提出了一种软硬件结合的思将规则以软件和硬件 0 种形态设置到系统中去! 使得路" 软硬件协同完成网络数据分流的功能! 该方案同时具有软件的灵活性和硬件的快速性的优点!突破了传统网络数据分类系统的性能瓶颈" 实际测在试中" 以达到对 0 路千兆以太网数据并行处理的性能可图 7! 中断处理流程要求!参考文献,! 结果分析本系统已经成功地在一台 "> T 服务器上得以实现! BF 并使用 + 8JYJ 测试工具模拟真实网络环境" 系统进对 AK B N 行了测试!为了与软件解决方案进行对比" 时直接使用同性 "9 CP 进行了测试! 并对丢包率进行了对比" 能分析 BP8 如图 2 所示!# $ ?B V @? >B ) K YIB X IB %N? .8IC 5 !" K N =B8 > " 8B 8H " FM? BN " B>F8 ? : K>B U? I @ 8 H ?JAcJ > ? ?J 8=9NH 8= > S KEB B> > PB B8 ? ENEQ KR8= B B >J ?d8 8OB 8 P CJ > # $ ?N V C H@ =Q KR>IN PI 8 ? N D S# K? F8 =I N B B * KcB0R3 0 ?B?(8O 9Fc"75 5 1$ K " I S > J # $ = < )" 8F *" Bd > $:S>?PKJ @ A A K 0 !; I N YN !C = (CK ?8 > = ?O B A > @ A > BJ NK == =Q K >=ECN# $( 8 8 = =J >?F=R MI>J ?dBJK8= # S> I U?=H>N? ? (JK? >CN:S KC=B@ E- J >=C > =J # $ BKNE # K ?8 ? S )C??J ; > ? N HB= 6 !)C??J ?PKJ > B BKNE BH Q K K M HMIP =J d N # Y & $ <J &% ==? A > B V % " S JP % QQQSAC??J J BKNE S C A Hd S ? % H% # $ ? 8< > # K= " *=N> K % 9> ". = j ? < 7 !D >J8 ?9J IN8 H? FBB K@ K8R - KA > "> T HM = HB= ’K =B ? (# $ & 8J 8 S BF =B K K 6H H B> ) S i C M J %BO a * NC JN > "3 2S =I I N?B = (C0 3 8 图 2! 丢包率性能对比图%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ! 上接第 1 页" _ 参考文献3! 结束语频率计采用单片机与频率测量技术相结合" 于多周利期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制" 且大大提并则高了测量的精度!如果提高时基频率或延长测量时间" 还可以进一步提高测量的精确度! 另一方面" 分利用单充片机内部硬件资源和软件功能" 可以大大减少硬件电路将的复杂性" 电路结构更加简洁" 利于提高频率计的工使有作可靠性! 经设计与运行测试" 现在测量频率的范围只是 5 - # 3 c 同 0 )- " 果将前向通道改成更宽频带的通道" 时选用 c如时基频率更高的单片机类型" 容易扩展频率计的测量很范围!# $ 沈跃" 黄延军" 君 S基于精密二极管线性系统幅频特马 5! 性自动测量#$ 电子测量技术"3 7 7 &_S DS 0 3 ’ (2 # $ 牟方锐" 马杨云" 王章瑞 S 可编程定时计数器 V 0 70 在 0! W 2R 频率测量中的应用#$ 电子技术"3 6"3 7 &17 DS 0 3 6 ’ (7R0S # $ 陈晓荣" 蔡萍 S 基于单片机的频率测量的几种实用方法 6! #$ 工业仪表与自动化装置"3 6"5 &37 DS 0 3 ’ (7R0S # $ 张杰" 姚剑" 叶林" 李昌禧 S频率测量的新方法#$ 工业 7! DS 仪表与自动化装置" 3 6 5 &64 0 3 ’ (4R4S # $ 徐爱钧 S智能化测量控制仪表原理与设计 # $ 北京& 2! ) S 北京航空航天大学出版社"1 2S 51 # $ 刘军华 S现代检测技术与测试系统设计 # $ 西安& 西 4! ) S 安交通大学出版社"1 1S 51)53) 2基于单片机的高精度频率计设计作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:卢飞跃, Lu Feiyue 广州番禺职业技术学院,广州,511483 电子测量技术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2006,29(5) 7次参考文献(6条) 1.沈跃.黄延军.马君基于精密二极管线性系统幅频特性自动测量[期刊论文]-电子测量技术 2004(04) 2.牟方锐.马杨云.王章瑞可编程定时计数器D8254-2在频率测量中的应用[期刊论文]-电子技术 2003(04) 3.陈晓荣.蔡萍基于单片机的频率测量的几种实用方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 4.张杰.姚剑.叶林.李昌禧频率测量的新方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 5.徐爱钧智能化测量控制仪表原理与设计 1995 6.刘君华现代检测技术与测试系统设计 1999相似文献(10条) 1.期刊论文闵祥娜.Min Xiangna 基于TDC-GP1的高精度宽量程频率计设计 -中国科技信息2009,""(11)介绍了利用低成本单片机控制高精度时间测量芯片TDC-GP1实现宽量程高精度频率计设计的方法,简单分析了TDC-GP1的结构和性能特点,对频率计的硬件系统和软件系统进行了介绍,并分析了频率测量的精度.2.学位论文邹魏华低成本高精度相检宽带频率计的开发 2008本文主要论述了低成本高精度相检宽带频率计的研制目的和具体实现方案。
毕业设计-用单片机实现频率计的设计

毕业设计-用单片机实现频率计的设计目录1 单片机概述 (1)1.1什么是单片机 (1)1.2 单片机的应用 (2)1.3 单片机历史及发展趋势 (2)1.4 单片机应用系统的结构及其必需的外接电路 (3)1.4.1 51单片机最小系统 (3)1.4.2 晶振电路 (3)1.4.3 复位电路 (4)1.4.4 定时计数器的原理 (5)2 频率计方案选定 (8)2.1 频率计概述 (8)2.2 频率测量仪的设计思路与频率计算 (8)2.3方案设计 (8)2.3.1 方案一 (9)2.3.2 方案二 (10)2.3.3 两种方案的比较 (11)3 系统软件设计 (12)3.1 频率计仿真模型 (12)3.2液晶显示部分程序设计 (13)3.3 频率测量部分设计 (17)3.3.1 方案一程序设计 (17)3.3.2 方案二程序设计 (18)3.4 频率计仿真结果 (20)3.5 PCB设计 (22)4 焊接及系统的测试 (23)5 总结 (26)1 单片机概述1.1什么是单片机单片机就是一种微型计算机,是一种“程序存储式”计算机。
它是在一块硅片上集成了中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、程序存储器(ROM或EPROM)、定时/计数器以及各种I/O接口,也就是集成在一块芯片上的计算机。
微处理器CPU主要由:运算器、数据总线、控制器组成。
同时,单片机具有优异的性价比,而且集成度、可靠性高,但受集成度限制,片内存储器容量较小(一般内ROM:8KB以下,内RAM:256KB以内),单片机的控制功能强,易于开发和扩展,可构成各种规模的应用系统。
MCS51单片机基本组成如图1所示。
图1 MCS-51单片机基本组成单片机是靠程序运行的,并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!1.2 单片机的应用目前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。
用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文

(4)编写软件;
(5)系统调试,仿真。
2等精度频率计的原理与应用
2.1 等精度频率计的原理
频率计的核心为单片机对数据的运算处理,而此等精度测量方法是以同步门逻辑控制电路为核心的。同步门逻辑控制电路由D触发器构成。
基本频率测量要求:
幅度:0.5V~5V
频率:1Hz~500kHz
用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文
1 绪 论
1.1 数字频率计简介
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,方波信号以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,精度高,显示直观,所以经常要用到数字频率计。
国际国通用数字频率计的主要技术参数:1.频率测量围:电子计数器的测频围,低端大部分从10Hz开始;高端则以不同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器,各种类型的数字频率计的测量上限频率,可扩展十倍甚至几十倍。2.周期测量围:数字频率计最大的测量周期,一般为10s,可测周期的最小时间,依不同类型的频率计而定。对于低速通用计数器最小时间为1ys;对中速通用计数器可小到0.1ys。3.晶体振荡器的频率稳定度:是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标,来描述晶体振荡器的性能。4.输入灵敏度:输入灵敏度是指在侧频围能保证正常工作的最小输入电压。目前通用计数器一般都设计二个输入通道,即d通道和月通道。对于4通道来说,灵敏度大多为50mV。灵敏度高的数字频率计可达30mV、20mV。5.输入阻抗:输入阻抗由输入电阻和输入电容两部分组成。输入阻抗可分为高阻(1M//25PF、500k//30PF)和低阻(50)。一般说来,低速通用计数器应设计成高阻输入;中速通用计数器,测频围最高端低于100MHz,仍设计为高阻输入;对于高速通用计数器,测频>100MHz, 设计成低阻 (50Q) 输入,测频<100MHz,设计成高阻(500k//30PF)输入。
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#define LCD_AC_DOWN0x00 // default
#define LCD_MOVE0x01 // 画面可平移
#define LCD_NO_MOVE0x00 //default
B.1602初始化流程和原理框图
void LCD_Initial()
#define LCD_HOMING0x02 // 光标返回原点
//设置显示模式************************************************************
#define LCD_SHOW0x04 //显示开
#define LCD_HIDE0x00 //显示关
原理示意图如下:
实验原理分析:
1.根据该实验原理该方法只适用于1:1占空比的方波信号,要测非1:1占空比的方波信号
2.由于有执行f=1/(2*cnt/(12/fsoc))的浮点运算,而数据类型转换时未用LCD浮点显示,故测得的频率将会被取整,如1234.893Hz理论显示为1234Hz,测得结果会有一定程度的偏小。也就是说测量结果与信号频率的奇偶有一定关系。
《综合课程设计》
一.数字频率计的设计
姓名:万咬春学号2005142135
一、课程设计的目的
通过本课程设计使学生进一步巩固光纤通信、单片机原理与技术的基本概念、基本理论、分析问题的基本方法;增强学生的软件编程实现能力和解决实际问题的能力,使学生能有效地将理论和实际紧密结合,拓展学生在工程实践方面的专业知识和相关技能。
//向LCD写入命令或数据
************************************************************
#define LCD_COMMAND0 // Command
#define LCD_DATA1 // Data
#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 // 清屏
四.实验内容及步骤
1.仿真模型的构建
ห้องสมุดไป่ตู้数字方波频率计的设计总体可分为两个模块。一是信号频率测量,二是将测得的频率数据显示在1602液晶显示模块上。因此可搭建单片机最小系统构建构建频率计的仿真模型。原理图,仿真模型的总原理图如下:
2.液晶显示部分功能与原理分析
由于此部分并非课程的主要部分,故仅作简要原理分析
三.实验原理
可用两种方法测待测信号的频率
方法一:(定时1s测信号脉冲次数)
用一个定时计数器做定时中断,定时1s,另一定时计数器仅做计数器使用,初始化完毕后同时开启两个定时计数器,直到产生1s中断,产生1s中断后立即关闭T0和T1(起保护程序和数据的作用)取出计数器寄存器内的值就是1s内待测信号的下跳沿次数即待测信号的频率。用相关函数显示完毕后再开启T0和T1这样即可进入下一轮测量。
A.1602硬件接口及功能接口
//硬件接口部分**********************************************************
sbit LcdRs= P2^0;
sbit LcdRw= P2^1;
sbit LcdEn= P2^2;
sfr DBPort= 0x80;//P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口
{
LcdEn=0;
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); //8位数据端口,2行显示,5*7点阵
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);
LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); //开启显示, 无光标
LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); //清屏
3.由于计数器的寄存器取值在1~65535之间,用该原理时,待测信号的频率小于单片机周期的1/12时,单片机方可较标准的测得待测信号的正半周期。故用该原理测得信号的最高频率理论应为fsoc/12如12MHZ的单片机为1MHz。而最小频率为f=1/(2*65535/(12/fsoc))如12MHZ的单片机为8Hz。
原理示意图如下:
实验原理分析:
1.根据该实验原理待测信号的频率不应该大于计数器的最大值65535,也就是说待测信号应小于65535Hz。
2.实验的误差应当是均与的与待测信号的频率无关。
方法二(测信号正半周期)
对于1:1占空比的方波,仅用一个定时计数器做计数器,外部中断引脚作待测信号输入口,置计数器为外部中断引脚控制(外部中断引脚为“1”切TRx=1计数器开始计数)。单片机初始化完毕后程序等待半个正半周期(以便准确打开TRx)打开TRx,这时只要INTx(外部中断引脚)为高电平计数器即不断计数,低电平则不计数,待信号从高电平后计数器终止计数,关闭TRx保护计数器寄存器的值,该值即为待测信号一个正半周期的单片机机器周期数,即可求出待测信号的周期:待测信号周期T=2*cnt/(12/fsoc) cnt为测得待测信号的一个正半周期机器周期数;fsoc为单片机的晶振。所以待测信号的频率f=1/T。
二、课程设计的内容和要求
1.课程设计内容
(硬件类)频率测量仪的设计
2.课程设计要求
频率测量仪的设计
要求学生能够熟练地用单片机中定时/计数、中断等技术,针对周期性信号的特点,采用不同的算法,编程实现对信号频率的测量,将测量的结果显示在LCD 1602上,并运用Proteus软件绘制电路原理图,进行仿真验证。
#define LCD_CURSOR0x02//显示光标
#define LCD_NO_CURSOR0x00 //无光标
#define LCD_FLASH0x01 //光标闪动
#define LCD_NO_FLASH0x00 //光标不闪动
//设置输入模式************************************************************
LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); //AC递增, 画面不动
}
C. 写DDRAM地址(原理框图如上)
void GotoXY(unsigned char x, bit y)