文档介绍：引言
在设计单片机和数字电路时经常需要测量脉冲个数、脉冲宽度、脉冲周期、脉冲频率等参数,虽然使用逻辑分析仪可以很好地测量这些参数,但其价格昂贵。且实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪器仪表设计的方向,这里介绍一种用单片机控制的、全自动、数字显示的测量频率的方法。
频率计是我们在电子电路试验中经常会用到的测量仪器之一,它能将频率用数码管或液晶显示器直接显示出来,给测试带来很大的方便,使结果更加直接;且频率计还能对其它多种物理量进行测量,如机械振动的频率、声音的频率等,都可以先转变成电信号,然后用频率计来测量,研究频率计的设计与制作将会对我们的生活有很大意义。现代的频率计多是用数码管显示的,其结果不明确,表示也不直接,研究液晶显示的频率计对频率计的发展很有意义。
数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器,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行测试,比如机械振动的频率,转速,声音的频率以及产品的计件等等。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量。 它被广泛应用于航天、电子、测控等领域。
数字式频率计是基于时间或频率的A/D转换原理,并依赖于数字电路技术发展起来的一种新型的数字测量仪器。由于数字电路的飞速发展,数字频率计的发展也很快。在电子系统非常广泛的应用领域内,到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步,使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能,从而提高了系统的可靠性和速度。
纵观现在的数字频率计,其基本原理都是相同的,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。这就是数字频率计的基本原理。但现在的频率计其显示部分都是通过LED数码管显示的,显示内容是BCD码,不直观,若用LCD液晶来显示,会使输出结果更直接,便于观察。正因为如此,所以未来数字频率计的发展必定会向用液晶显示的方向发展。
1 绪论
研究背景
在电子系统非常广泛的应用领域内,到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步,使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能,从而提高了系统的可靠性和速度。集成电路的类型很多,从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路两大类。数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统,以及其它电子设备中。一般说来,数字系统中运行的电信号,其大小往往并不改变,但在实践分布上却有着严格的要求,这是数字电路的一个特点。数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一,已广泛地深入到各个应用领域。测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一,不少物理量的测量, 如时间、速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。数字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行测试,比如机械振动的频率,转速,声音的频率以及产品的计件等等。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
发展现状
数字频率计发展到现在,有基于CPLD的数字频率计的设计,基于VHDL语言的数字频率计的设计,还有基于单片机的简易数字频率计等。CPLD是一种新兴的高密度大规模可编程逻辑器件,它具有门阵列的高密度和PLD器件的灵活性和易用性,目前已成为一类主要的可编程器件;可编程器件的最大特点是可通过软件编程对其器件的结构和工作方式进行重构,能随时进行设计调整而满足产品升级,使得硬件的设计可以如软件设计一样方便快捷,从而改变了传统数字系统及用单片机构成的数字系统的设计方法、设计过程及设计概念,使电子设计的技术操作和系统构成在整体上发生了质的飞跃。VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,超高速集成电路硬件描述语言)诞生于1982年,是由美国国防部开发的一种快速设计电路的工具,目前已经成为IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)的一种工业标准硬件描述语言;相比传统的电路系统的设计方法,VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力,支持自顶向下(Top to Down)和基于库(Library Based)的设计的特点。单片机技术在短短的20余年间已发展成为计算机技术中一个非常有活