基于单片机的等精度数字频率计设计 要：等精度测频法采用门控信号和被测信号同步,消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差。等精度频率测量方法消除了量化误差,可以在整个测试频段内保持高精度不变,其精度不会因被测信号频率的高低而发生变化。
关键词：等精度测量 频率计 单片机 LCD
1 引言
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，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。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,特别是单片微机的出现和发展,使传统的电子测量仪器在原理、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测量仪器。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。传统的频率计测量误差较大,等精度频率计以其测量准确、精度高、方便等优势将得到广泛的应用。
传统的测频方法有直接测频法和测周法,在一定的闸门时间内计数,门控信号和被测信号不同步,计数值会产生一个脉冲的误差。等精度测频法采用门控信号和被测信号同步,消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差。等精度频率测量方法消除了量化误差,可以在整个测试频段内保持高精度不变,其精度不会因被测信号频率的高低而发生变化。采用单片机作为控制核心的等精度频率计,可以充分利用单片机软件编程技术实现等精度测频。通过单片机对同步门的控制,使被测信号和标准信号在闸门时间内同步测量,为了提高精度,将电子计数功能转为测周期,采用多周期同步测量技术,实现等精度测量。
MCS—51系列单片机具有体积小，功能强，性能好等特点，因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器，仪表等领域。我研制的等精度频率计以AT89S51单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。
本次设计的数字频率计以AT89S51为核心,在软件编程中采用的是汇编语言,测量采用了多周期同步等精度测量法,它避免了直接测量法对精度的不足,同时消除了直接与间接相结合方法需对被测信号的频率与中介频率的关系进行判断带来的不便,能实现较高的等精度频率和周期的测量。
2 测频系统硬件结构 毕业设计说明书目录
1 引言………………………………………………………………………………………16
2 测频系统硬件结构
2．1方案一：基于CPLD/FPGA的等精度数字频率计…………………………………16
2．2方案二：基于单片机的等精度数字频率计………………………………………17
3 各电路设计和论证
3．1电源电路设计和论证…………………………………………………………18
3．1．1 方案一：可自动关断的+5电源………………………………………………18
3．1．2 方案二：LM7805构成的+5V稳压电源………………………………………18
3．2 频率测量电路设计和论证
3．2．1 方案一：测周法………………………………………………………………19
3．2．2 方案二：测频法 ……………………………………………………………20
3．2．3方案三：等精度测量原理……………………………………………………20
3．3信号放大与整形电路
3．3．1方案一：信号预处理电路……………………………………………………22
3．3．2方案二：信号调理电路………………………………………………………23
3．3．3方案三：放大整形电路………………………………………………………24
3．4主控电路
3．4．1 AT89S51单片机简介…………………………………………………………25
3．4．2 CD4013简介……………………………………………………………………28
3．5显示电路
3．5．1方案一：LED数码管组成的串行显示电路…………………………………29
3．5．2方案二：LCD显示……………………………………………………………30
4. 软件设计…………………………………………………………………………………33
4．1程序流程
4．1．1系统主程序流程图……………………………………………………………34
4．1．2中断子程序流程图……………………………………………………………35
4．2程序…………………………………………………………………………………35
5．软硬件系统的调试
5．1．1硬件静态调试………………………………………………………………………42
5．1．2软件调试……………………………………………………………………………43
5．1．3联机仿真测试………………………………………………………………………43
6． 附录………………………………………………………………………………………45
参考文献
1.李全利.单片机原理及应用技术（第二版）北京高等教育出版社，2004.11
2.徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计。北京：北京航空航天大学出版社，2005
3.周志德.单片机原理及应用。北京：高等教育出版社，2005
4.江力.单片机原理及应用技术。北京：清华大学出版社，2006
5.吴运昌．《摸拟集成电路原理与应用》华南里工大学出版社，2005
6.沈任元．吴勇．《常用电子元器件简明手册》机械工业出版社，2004
