文档介绍：基于51单片机的数字频率计课程设计
摘要
MAXIM是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。传统的数字频率计大多采用74LS系列数字集成电路直接测频,在使用过程中存在电路结构复杂,测量精度低、故障率高、维护不易等问题。于是,随着芯片技术的发展,很多芯片被应用到频率计的设计当中。
一种是专用芯片,如利用MAXIM 公司的ICM7240制作的频率计。其特点是简单易行,但由于这种芯片的最高计数频率仅有15MHz,远不能达到在一些场合需要测量很高频率的要求,而且测量精度也受到芯片本身的限制。
以单片机为主再附加一些外围电路来设计数字频率计,采用这种方案有一个很大的优点,那就是可通过单片机的软件设计,采用适当的算法,取代很多以前用硬件实现的电路,这不仅能弥补以往频率计测量精度低、故障率高、维护不易等不足,而且性能也得到了很大的提高。
关键字:MAXIM 74LS MAXIM 高频率芯片
目录
第1节引言 - 4 -
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基本设计原理 - 5 -
第2节数字频率计(低频)的硬件结构设计 - 5 -
系统硬件的构成 - 6 -
系统工作原理图 - 6 -
AT89C51单片机及其引脚说明 - 7 -
时基信号产生电路: - 9 -
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1)、主要功能 - 11 -
2)、技术参数 - 11 -
3)、时序特性表 - 12 -
4)、引脚和指令功能 - 12 -
5)、显示位与DD RAM 地址的对应关系 - 13 -
6)、初始化方法 - 13 -
第3节软件设计 - 15 -
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BCD转换 - 15 -
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结束语 - 16 -
参考文献 - 17 -
附件: - 17 -
基于51单片机的数字频率计
数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号,方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。
本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率,采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波,时基宽度为1us,10us,100us,1ms。用单片机实现自动测量功能。
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
图1 频率测量原理图
频率测量仪的设计思路主要是:对信号分频,测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数,进而测量出该信号频率的大小,其原理如右图1所示。
若被测量信号的周期为,分频数m1,分频后信号的周期为T,则:T=m1Tx 。由图可知: T=NTo
(注:To为标准信号的周期,所以T为分频后信号的周期,则可以算出被测量信号的频率f。)
由于单片机系统的标准频率比较稳定,而是系统标准信号频率的误差,通常情况下很小;而系统的量化误差小于1,所以由式T=NTo可知,频率测量的误差主要取决于N值的大小,N值越大,误差越小,测量的精度越高。
基本设计原理
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fx。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。闸门电路由标准秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数,所以被测频率fx=NHz。
第2节数字频率计(低频)的硬件结构设计
系统硬件的构成
本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51,由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能,外部还要有分频器、显示器等器件。可分为以下几个模块:放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模