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1、南昌大学共青学院毕业设计（论文） 摘要 密级： NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（20112015年） 题 目: 数字频率计 英文题目: Digital Frequency Meter 学 院: 共青学院 系 别: 信息工程系 专 业: 电子信息工程 班 级: 11电信本班 学生姓名: 学 号: 指导老师: 起讫日期: 2014年11月25日2015年6月1日 学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或
2、撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名： 日期： 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 目录目 录摘要I AbstractII 第一章 前 言1 1.1课题背景1 1.2 课题研究的目的和意义1 1.3数字频率计设计的任务与要求2 第二章 数字频率计的方案设计3 2.1方案比较3 2.2方案论证4 2.3方案选择4 第三章 数字频率计的硬件设系统设计5 3.1 数字频率计的硬件系统框架5 3.2 电源接入电路5 3.3 放大整形电路6 3.4 分频电路10 3.5 单片机最小系统电路12 3.6 显示电路1
3、6 第四章 数字频率计的软件系统设计20 4.1 软件设计规划20 4.1.1信号处理20 4.1.2中断控制20 4.2定时器/计数器21 4.2.1定时工作方式022 4.3程序流程图设计23 4.3.1主程序流程23 4.3.2 中断流程24 第五章 数字频率计的仿真调试26 5.1测试结果26 第六章 实物的制作与调试27 6.1电路的安装过程27 6.2电路的调试过程27 6.3电路出现的问题及解决方法27 总结29 参考文献31 致谢33 附录A：程序34 附录B：数字频率计的系统原理图39 附录C：实物图片40 附录D：焊接图片41 附录E：仿真图片42 摘 要本方案主要以单片机
4、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，译码显示电路七大部分，设计以单片机为核心，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，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。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。 本设计以89C51单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用LED数码显示管将所测频率显示出来。系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。本频率计设计简洁，便于携带，扩展能
5、力强，适用范围广。 关键词单片机；运算；频率计；LED数码管IAbstractThe program mainly microcontroller as the core, are divided into time-base circuit, the logic control circuit, amplifier shaping circuit, the gate circuit, the counting circuit, latch circuit, decoding circuit most of the seven shows, design a microcontroller a
6、s the core, the measured signal the first amplifier to amplify the incoming signal, and then was sent to the waveform shaping circuit surgery, the measured sine wave or triangle wave shaping as a square wave. Counter and timer microchip features of the signal count. Write the corresponding program c
7、an automatically adjust the measurement range of SCM, and the frequency of the measured data to the display circuit displays. The design of the 89C51 microcontroller core, microcontroller applications and control functions and arithmetic operations with LED digital display tube to the measured frequ
8、ency is displayed. System is simple, reliable, easy to operate and can basically meet the general needs. Both to ensure the accuracy of the system frequency measurement, but also the system has good real-time. The frequency meter design is simple and easy to carry, expansion capability, wide applica
9、tion. Key words microcontroller, operation, frequency meter, LED digital tube II南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第一章前言第一章 前言1.1 课题背景数字频率计是一种基础工业电子测量仪器，迄今已有30多年的发展历史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，和提高测量精度、稳定度等。这些也是人们衡量数字频率计的技术水平，决定数字频率计价格高低的主要依据。目前随着微型处理器技术的迅速发展，数字频率计装置外观、功能日臻完善，成熟。 随着科学技术的发展和数字频率计的广泛应用，用户对数字频率计也提出了更高的要求。对于低
10、档产品要求操作方便，量程足够宽，可靠性高，价格低。而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率。除通常通用频率计所具有的功能外，还要有数据处理功能，数据存储功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分已经实现，但要真正完美的实现这些目标，对于设计者来说，还有许多工作要做。 随着数字集成电路技术的飞速发展，应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具有精度高、测量范围宽、稳定度高、便于实现测量过程自动化等一系列的突出特点。1.2 课题研究的目的和意义在当今的社会中，毫无疑问，无论是在科技研究中还是在实际应用中，频率测量都是非常重要
11、的。在传统的频率记中，采用的都是一些组合电路和时序电路等大量的元器件组成的，使频率计体积非常大，而速度也非常的慢，最重要的一点就是测量出来的信号不适合直接使用，都需要经过人工处理之后，才能适用了我们。随着我们科技的不断进步，为了更好的运用频率计，我们开始使用了集成技术，通过单片机来实现频率计功能，通过单片机我们可以得到一个体积小稳定性能好的频率计，单片机的频率计是一种基于时间或者频率的模数转换原理，而且依赖于数字电路技术的发展而形成起来的一种显示被测信号频率的数字测量仪器。现在的频率计与传统的频率计测量方式上相比，现在的单片机频率计有着体积小、速度快，测量范围宽等优点，更为重要的是它的产生，大
12、大地降低我们的制作成本，在传统的频率计中，很多很多的功能都是使用硬件方式来实现的，而采用单片机频率计测量频率之后，不再需要那么多繁杂的硬件电路，只需要通过对单片机编程就能简单地实现了频率计的功能，而且不同的程序，能够实现不同的功能，这也是一个巨大优势，毫无疑问地使得制作成本大大降低。 当今社会科技的日新月异，人们对电子产品的要求越来越高，经济、高效、精准等因素已经成为我们的目标，就拿频率计来说吧，如果现在还是像传统的方式来设计和制造他，那它显然不能满足我们的要求。那么基于单片机的数字频率计必将取代传统的频率计。而它的优势也显而易见，小巧轻便、集成度高、操作简单、易于维护和修改。这些优点无不满足
13、着人们追求经济、高效、精准的目标。试想一下，改变程序中的几行命令显然要比改变电路板上的几条连线要快的多，方便的多。正因为基于单片机的数字频率计有着明显的优势，所以我采用单片机数字频率计来作为我的课题研究，实现信号被采集在通过显示出来，通过设计频率计系统来实现信号频率的检测功能。在频率计的检测系统设计中，我们要以单片机为核心控制元件，以频率检测电路为依托的功能电路，以人机界面作为媒介的交互单元。了解频率检测的算法及软硬件的实现方式，灵活地运用了电子相关学科的理论知识和平时的实训，联系实际电路中的设计，掌握了设计的具体实现方法，达到了理论与实践的巧妙融合。在此过程中，加深对信号检测和信号处理的理解和认识。这对我以后的工作和学习都是有很大帮助的。1.3 数字频率计设计的任务与要求（1）频率测量范围：10Hz1.0MHz；（2）测量信号幅度：1V；（3）测量误差： 0.01%；（4）控制单元采用51系列单片机或其他功能相当的单片机；（5）测量结果通过LCD显示掌握仿真软件Proteus或Multisim的使用, 用Proteus或Multisim仿真。2南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第二章数字频率计方案设计 第二章 数字频率计方案设计2.1 方案比较方案一：在方案一中，我们以单片机为主要核心元件，通过单片机的计数定时功能两
