《基于-PROTEUS的频率计的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于-PROTEUS的频率计的设计（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘要在电子技术中，频率是最根本的参数之一，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。频率计可以用纯硬件电路搭制。本文设计了一种以单片机AT89C52为核心的数字频率计,其中硬件局部主要是由整形电路、单片机最小系统和显示单元组成的，软件设计是由一些功能模块来实现的，例如有初始化模块、数据显示模块等等。此外，通过控制单片机的各项功能和运算操作能力进而来实现周期和频率间的计数和数据的保存。通过这样的设计能测量频率10Hz-10kHz,这既到达了设计所要求的频率测量围，又到达了较高的准确度。测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送数码管显
2、示频率值。本设计中的频率计具有电路构造简单、本钱低、测量方便、精度较高等特点,适合测量低频信号,能根本满足一般情况下的需求,既保证了测频精度，又使系统具有较好的实时性，并且本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用围广。另外，由于本设计采用了模块化的设计方法，提高了测量频率的围,并且本次设计包括硬件画图和软件程序编写。关键词：频率测量,频率计,单片机,LED显示 / ABSTRACTAmong electronic technology, frequency is one of the most basic parameters,and result of measuring have a
3、very close relation to a lot of electric parameters, so the measurement of frequency seems even more important. Frequency counter can take the system with pure hardware circuitry.Based on single-chip processor digital frequency of thousands of design and implementation Abstract This article proposes
4、 plan design digital frequency meter, highlighting the design taking monolithic integrated circuit AT89C52 as the control core. The hardware partially is posed by the shaping circuit 、the smallest system of microcontroller and the data display electric circuit; The software design is achieved by man
5、y functional modules, such as the signal frequency measurement module、the data display module and so on. Whats more ,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
6、 achieve 10Hz-10kHz, both can reach the frequency range requirements designed,and the measuring accuracy high。Besides, because originally design the design method to adopt module, improve the range of measuring frequency. And the drawing of this design,including hardware and software programming.Key
7、 words: Frequency measurement, Cymometer,Single-Chip puter ,LED display目录摘要IABSTRACTII前言IV1. 绪论11.1课题背景11.2 课题研究的目的和意义21.3 毕业设计所用的方法22. 频率计总体方案设计32.1方案比拟32.2方案论证42.3方案选择43. 频率计的硬件系统设计53.1 频率计的硬件系统框架53.2频率计的主机电路设计53.2.1 89C52芯片介绍63.2.2 单片机复位状态73.3频率计的信号处理电路设计93.4频率计显示电路的设计104. 频率计软件系统设计134.1 软件设计规划13
8、4.1.1信号处理134.1.2中断控制144.2定时/计数器144.2.1 控制存放器144.2.2定时工作方式0154.3程序流程图设计154.3.1主程序流程154.3.2 中断流程165. 频率计的仿真调试19参考文献23致24附录程序25附录频率计的系统原理图28前言 在电子测量领域中，频率测量的准确度是最高的，可达1010E-13数量级。因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用频率计来测量，以提高准确度。 国际上频率计的分类很多。按功能分类，测量某种单一功能的计数器。如频率
9、计数器，只能专门用来测量高频和微波频率；时间计数器，是以测量时间为根底的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达ns数量级；特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等，用于工业和白控技术等方面。频率计按频段分类 低速计数器：最高计数频率10MHz； 中速计数器：最高计数频率10100MHz； 高速计数器：最高计数频率100MHz； 微波频率计数器：测频围180GHz或更高。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据
10、采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用围，也进一步促使单片机性能的开展。1. 绪论1.1课题背景频率计是一种根底测量仪器，到目前为止已有30多年的开展历史。传统的数字频率计可以通过普通的硬件电路组合来实现，其开发过程、调试过程十分繁琐，而且由于电子器件之间的互相干扰，从而影响频率计的精度，同时由于其体积较大，已经不适应电子设计的开展要求。随着科学技术的开展，频率计
11、也日益开展。目前已经有操作方便、量程足够宽、可靠性高的频率计；也有适应高分辨率、高精度、高稳定度、高测量速度的频率计。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量频率计的技术水平，决定频率计价格上下的主要依据。目前这些根本技术日臻完善、成熟。应用现代技术可以轻松地将频率计的测频上限扩展到微波频段。在测试通讯、微波器件或产品的过程中,是常常需要测量频率的。在电子技术中，频率是最根本的参数之一，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。另外，由于现实测量中的信号都是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调试的或含有
12、频率分量的、频率固定的或者变化的、纯洁的或叠加有干扰的等等。为了能正确的测量不同类型的信号，必须了解待测量信号的特性和各种频率测量仪器的性能。需要根据其附加特性或价格来慎重选择。对灵敏度和准确度的要求：为了测量微波频率，频率计必须在测量频率点上有足够的灵敏度，这样当测量临界信号时才可能有更多的灵活性。如果要做准确的测量，一定要保证被测信号的频率和幅度在测量仪器的指标围之。国、国际上数字频率计的分类很多,按功能分类，因计数式频率计的测量功能很多，用途很广,所以根据仪器具有的功能，电子计数器有通用和专用之分。通用型计数器：是一种具有多种测量功能、多种用途的万能计数器。专用计数器：指专门用来测量某种
13、单一功能的计数器。频率计的根本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，比照测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长那么每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进展测试，比方机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。1.2 课题研究的目的和意义随着科学技术的开展，尤其是单片机技术和半导体技
14、术的高速开展，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。目前的微处理器芯片开展迅速，出现诸如DSP、FPJA等不同领域的应用芯片。而单片机是一门开展极快，应用方式极其灵活的使用技术。它以灵活的设计、微小的功耗、低廉的本钱，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。单片机频率计以其可靠性高、体积小、价格低、功能全等优点，广泛地应用于各种智能仪器中，这些智能仪器的操作在进展仪器校核以及测量过程的控制中，到达了自动化，传统仪器面板上的开关和旋钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要的键，省掉很多烦琐的人工调
15、节，智能仪器通常能自动选择量程，自动校准。有的还能自动调整测试点，这样不仅方便了操作，也提高了测试精度,另外，在电子技术中，频率是最根本的参数之一，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，因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。1.3 毕业设计所用的方法 以单片机为控制器件，用硬件语言进展设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路，得以进展上下频率的精度测量。 使用单片机最小系统设计频率计系统，系统以单片机为主控单元，主要用于对方波、正弦波频率的测量。 借助proteus软件，进展仿真，对设计原理、检测方法进展验证。2. 频率计总体方案设计2.1方案比拟方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描法把测出的数据送到数字显示电路显示。其原理框图如图2.1所示：信号放大电路信号整形单片机AT89C52电路数字显示 电 路图2.1 方案一原理框图方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大局部。其原理框图如图2.2所示：逻辑
