单片机课程设计频率相位表设计.doc

课程设计任务书 　　 　　　学生姓名： 林继泉 专业班级： 电子信息工程0905 　　　指导教师： 李景松 工作单位： 信息工程学院 　　　题 目: 频率/相位表的设计与实现 　　　初始条件： （1）protues 、keil等软件； （2）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、单片机。 　　　要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）课程设计时间： 1周； （2）课程设计题目：频率/相位表的设计与实现； （3）题目具体要求： 输入两路方波信号，测量信号的频率和信号的相位差，能显示频率值和相位差值，相位0到3600 ，在满足精度的前提下分析和证实系统的测量范围。 （4）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考文献至少5篇； （5）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。 　　　时间安排：第19周 　　　参考文献：康华光.电子技术基础（模拟部分）北京：电子工业出版社，2004 　　　　　　　　　　李群芳.单片微型计算机与接口技术 北京：电子工业出版社，2010 　　　　　　　　　　John G. Proakis.Digital Communications. 北京：电子工业出版社，2011 　　　 　　　指导教师签名： 年 月 日 　　　系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 　　　 1、设计原理 2 1.1测频原理分析 2 1.1.1直接测频法： 2 1.1.2测周法： 2 1.1.3等精度测频法（相关计数测频法） 2 1.2测频方案比较与选择： 2 1.3 测相原理分析 3 1.3.1相位-电压转换法 3 1.3.2 计数法： 3 1.3.3测相方案选择 4 1.3.4具体实现方法 4 2、系统硬件设计原理图 4 2.1 altium designer 原理图 4 2.2 protues 仿真原理图 5 3、程序框图 6 4、资源分配表 7 5、 设计结果 7 5.1 仿真结果 7 5.2 实物测试结果： 9 6、性能分析 11 6.1仿真结果分析 11 6.2 实物结果分析 11 7、频率测量设计二 11 7．2设计原理图 12 7.2 仿真测试： 12 7.3 误差分析 15 8、总结与心得体会 16 9、参考文献 17 10、附录一：设计一源程序 18 11、附录二设计一原理图 21 12、 附录三设计一PCB 22 13、附表 23 　　　 1、设计原理 1.1测频原理分析 　　　频率测量的常用方式有直接测频法、测周法和等精度测量法。 1.1.1直接测频法： 　　　在确定的闸门时间T内，利用计数器对待测信号进行计数，根据所得计数值N，由公式计算出被测脉冲的频率。 1.1.2测周法： 　　　以待测信号为门限，已知频率M的高频脉冲为标频，用计数器记录在此门限内标频的脉冲数N，由公式得待测信号频率。 1.1.3等精度测频法（相关计数测频法） 　　　此方法和测周法很相似，但其测量时间并不是被测信号的一个周期，而是人为设定的一段时间。闸门的开启和闭合由被测信号的上升沿来控制，测量精度与被测信号频率无关，因此可以保证在整个测量频段内的测量精度保持不变。 　　　在这里，同时使用两个计数器分别对待测信号和频标信号在设定的精确门内进行计数，的上升沿触发精确门。若两个计数器在精确门内对和的计数值分别为M和N,则待测信号的频率为：。 1.2测频方案比较与选择： 　　　直接测频法电路结构简单，软件易于实现，较适合于高频信号的测量，但对低频信号的测量的精度很低。 　　　测周法：当被测信号频率较低时，用此方案可获得较高的精度，而当被测频率过高时，由于测量时间不够，导致精度较低。 　　　等精度测量法要求提高较高的时钟频率作为频标信号，对微处理器的处理速度有较高的要求。 　　　方案选择： 　　　由于在本课设中使用的是MCS-51单片机，八位处理器，所测信号频率多在低频可以获得较高的精度，所以，选择方案一：直接测频法。 　　　具体实现方法是：定时器T0工作在定时模式，选择工作方式1，16位定时器，初值为0，则在单片机时钟频率f12MHz的前提下，每执行一条机器周期的指令是1us，所以，利用门控位，gate1时，定时器T0、T1的启动依靠TR0、TR1和外部中断的高电平。当输入在外部中断0的被测脉冲由低电平到高电平时，触发定时器T0,T0开始计数，当被测方波由高电平转到低电平时，触发外部中断0，在外部中