采用单片机设计频率计_毕业论文.doc

编号 毕业论文 题 目 单片机频率计的设计 学生姓名 学 号 系 部 电气工程系 专 业 机电一体化 班 级 指导教师 顾问教师 许国帅 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，这种电路一般运行较慢，而且测量频率的范围较小。考虑到上述问题，本论文设计一基于单片机设计频率计。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，获的频率值，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频率计的设计方案，选择了实现系统的各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。 关键字：单片机；频率计；测量 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 - I - 第一章 引言 - II - 第二章 频率及总体方案设计 - 3 - 2.1方案比较 - 3 - 2.2方案论证 - 4 - 2.3方案选择 - 4 - 第三章 系统硬件设计 - 5 - 3.1一般数字式频率计的原理 - 5 - 3.2频率计方案概述 - 5 - 3.3单片机 - 5 - 3.3.1 89S51一般概述 - 6 - 3.3.2引脚功能说明 - 7 - 3.3.3 AT89S51概述 - 7 - 3.4 分频电路 - 8 - 3.5 显示电路 - 8 - 3.6 硬件设计简介和系统整体原理图 - 9 - 3.6.1 硬件设计简介 - 9 - 3.6.2 系统整体原理图 - 10 - 第四章 系统软件设计 - 11 - 4.1 测频软件实践原理 - 12 - 4.2 软件流程图 - 12 - 4.3 程序设计 - 15 - 结束语 - 22 - 1.结束 - 22 - 2.致谢 - 22 - 参考文献 - 24 - 附录一 - 26 - 第一章 引言 频率仪器是数字电路中一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，联机比较复杂，而且会产生比较大的延迟。随着复杂可编程逻辑器件的广泛应用，将使整个系统大大简化。提高整体性能，它是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波，方波，三角波，尖脉冲信号和其他具有周期的信号的频率，而且还可以测量他们的周期。经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪：可以测量电容做成数字电容测量仪;在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏仪，计价器等。因此数字频率仪在测量物理量方面的广泛应用。 频率计的设计原理实际上是测量单位时间内的周期数。这种方法免去了实测以前的预测，同时节省了划分频率的时间，克服了原来高频率采用测频模式而低频段采用测周期模式的测量方法存在换挡速度慢的缺点。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于1秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的时间隔就越长。闸门时间越短，测得频率值刷新据越快，但测得的频率精度就受影响。本论文的任务是设计一个基于单片机技术的数字频率计。主要介绍了整形电路、控制电路和显示电路的构成原理，以及其测频的基本方法。进行了相应的硬软件设计。 第二章 频率计总体方案设计 2.1 方案比较 方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。其实原理框图如2.1所示 信号放大电路 信号放大电路 信号整形 单片机AT89S51电路 数字显示电路 2.1 方案一原理图 方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分。其原理框图如图2.2所示 逻辑控制电路 逻辑控制电路 译码显示器 锁存器 闸门电路 计数器 时基电路 放大整形电路 2.2方案论证 方案一：本方案主要以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测得正弦波或者三角波为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。 方案二：本方案使用大量的数字器件，被测量信号放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率于被测信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间1s，当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率