《毕业论文：基于单片机的数字频率计的设计》.doc

摘 要 随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小。考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形；然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。 关键字：单片机，频率计，测量 目录 第1章 引言 1 第2章 方案论证 2 2.1 数字频率计设计的几种方案 2 2.2 几种方案的优劣讨论 3 2.3 本次设计采用的方案 3 第3章 系统硬件设计 4 3.1 数字频率计工作原理 4 3.1.1 一般数字式频率计的原理 4 3.1.2 基于单片机的数字频率计原理 4 3.2 电路原理图 5 3.3 放大整形电路 6 3.3.1 放大整形电路的必要性 6 3.3.2 放大整形电路的原理 6 3.4 分频电路 10 3.4.1 分频电路介绍 10 3.5 四选一电路 11 3.6 单片机 13 3.7 显示电路 14 3.7.1 显示原理 14 3.7.2 显示电路图 16 3.8 电路PCB板 18 第4章 系统软件设计 20 4.1 测频软件实现原理 20 4.2 软件流程图 20 4.3 几个重要的分程序 21 第5章 系统的仿真和调试 34 5.1 硬件电路的仿真 34 5.2 误差分析 37 结束语 38 参考文献 40 致谢 41 附录 42 附录一：系统整体电路图 42 附录二：电路PCB图 42 附录三：系统整体程序 44 外文资料原文 60 翻译文稿 63 引言 随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，。。。脉冲数定时测频法(M法)此法是记录在确定时间Tc内待测信号的脉冲个数Mx则待测频率为Fx=Mx/Tc (2-1) 脉冲周期测频法(T法)此法是在待测信号的一个周期Tx内记录标准频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是Fx=Mo/Tx (2-2) 脉冲数倍频测频法(AM法)此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频把待测信号频率放大A倍以提高测量精度。其待测频率为Fx=Mx/ATo (2-3) 脉冲数分频测频法(AT法)此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短所以可通过A分频使待测信号的周期扩大A倍所测频率为Fx=AMo/Tx （2-4） 脉冲平均周期测频法(M/T法)此法是在闸门时Tc内同时用两个计数分别记录待测信号的脉冲数Mx和标准信号的脉冲数Mo。若标准信号的频率为Fo则待测信号频率为Fx=FoMx/Mo （2-5） 多周期同步测频法是由闸门时间Tc与同步门控时间d共同控制计数器计数的一种测量方法待测信号频率与M/T法相同。脉冲数定时测频法时间Tc为准确值测量的精度主要取决于计数Mx的误差。其特点在于测量方法简单测量精度与待测信号频率和门控时间有关当待测信号频率较低时误差较大。脉冲周期测频法此法的特点是低频检测时精度高但当高频检测时误差较大。脉冲数倍频测频法其特点是待测信号脉冲间隔减小间隔误差降低精度比M法高倍但控制电路较复杂。脉冲数分频测频法其特点是高频测量精度比T法高A倍但控制电路也较复杂。脉冲平均周期测频法法在测高频时精度较高但在测低频时精度较低。多周期同步测频法此法的优点是闸门时间与被测信号同步消除了对被测信号计数产生的±1个字误差测量精度大大提高且测量精度与待测信号的频率无关达到了在整个测量频段等精度测量。。脉冲数倍频测频法控制电路较复杂多周期同步测频法闸门时间与被测信号同步消除了对被测信号计数产生的±1误差测量精度大大提高且测量精度与待测信号的频率无关达到了在整个测量频段等精度测量。。 数字式频率计原理框图 由上图可以看出，待测信号经过放大整形电路后得到一个待测信号的脉冲信号，然后通过计数器计数，可得到需要的频率值，最后送入译码显示电路中显示出来。但是控制部分才是最重要的，它在整个系统的运行中起至关重要的作用。 基于单片机的数字频率计原理 由上节介绍可知，控制电路在数字频率计中起至关重要的作用。采用什么