文档介绍：摘要
数字频率计就是用数字显示的方式测量信号频率的仪器,被测量的正弦波、方波、或其他周期性变化的信号。本次课程提出了一种以AT89C51单片机为控制核心的数字式频率计设计方案,本次课程提出了一种以AT89C51单片机为控制核心的数字式频率计设计方案,并采用74HC系列数字逻辑器件进行设计,电路结构简单、成本较低,测辆范围可达1HZ~1MZ。数字式频率计电路主要由闸门电路、设计电路、AT89C51控制电路与LCD1602液晶显示等单元组成。在论文中对数字式频率计进行了详细的简述与说明。
关键字:单片机频率测量
目录
3
数字频率计测频的基本原理 4
总体思路 4
具体模块 5
5
单片机开发板原理 5
放大整形模块 6
整形放大电路的设计仿真 7
7
时基电路 7
闸门电路 8
逻辑控制电路设计 9
锁存及译码电路设计 9
逻辑控制电路的仿真 10
锁存及译码电路设计 11
11
数码管介绍 12
、调试及结果 13
总结 13
致谢 14
参考文献 14
引言
在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以AT89C52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要。
频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、 使用方便、 测量迅速。以及便于实现测量过程 自动化等优点。 是频率测量的重要手段之一。
设计要求
(1)频率测量
:方波、正弦波、三角波;
幅度:~5V;
频率:1Hz~10kHz;100KHZ~1MHZ;
≤%
(2)周期测量
:方波、正弦波、三角波;
幅度:~5V;
频率:1Hz~10kHz;100KHZ~1MHZ
≤%
(3)脉冲宽度测量
:脉冲波;
幅度:~5V;
脉冲宽度≥100μs
≤1%
(4)显示器
4位十进制数显示,小数点自动定位,单位指示灯显示,显示刷新时间1~10秒连续可调。
1. 系统总体设计方案
测频原理:
测频的原理归结成一句话,就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号,通过输入通道的放大器放大后,进入整形器加以整形变为矩形波,并送入主门的输入端[3]。由晶体振荡器产生的基频,按十进制分频得出的分频脉冲,经过基选通门去触发主控电路,再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令,用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波,至十进制计数电路进行直接计数和显示。若在一定的时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N,则频率的表达式为式:
(1)
图1说明了测频的原理及误差产生的原因。
时基信号
待测信号
丢失(少计一个脉冲) 计到N个脉冲多余()
图1 测频原理
在图1中,假设时基信号为1KHZ,则用此法测得的待测信号为1KHZ×5=5KHZ。但从图中可以看出,,≈%。这个误差是比较大的,实际上,测量的脉冲个数的误差会在±1之间。假设所测得的脉冲个数为N,则所测频率的误差最大为δ=1/(N-1)*100%。显然,减小误差的方法,就是增大N。本频率计要求测频误差在1‰以下,则N应大于1000。通过计算,对1KHZ以下的信号用测频法,反应的时间长于或等于10S,。由此可以得出一个初步结论:测频法适合于测高频信号。
频率计数器严格地按照公式进行测频[4]。由于数字测量的离散性,被测频率在计数器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的量化误差,在不计其他误差影响的情况下,测量精度将为:
应当指出,测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定