简易频率计课程设计报告.doc

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 智能化仪器仪表及其应用课程设计 设计题目：基于单片机的简易频率计设计 学生姓名： 王金成 学院名称： 能源动力工程学院 专业名称： 风能与动力工程 班级名称： 风能1241班 学 号： 123441129 指导老师： 郭瑞 完成时间： 2014年1月12日-16日 目 录 一、 需求分析 1 二、 方案论证 1 2.1 方案论述 1 2.2 功能实现具体过程 2 2.2.1 M法具体过程 2 2.2.2 T法具体过程 3 三、 器件选择与器件描述 4 3.1 AT89C51单片机 5 3.2 74LS373锁存器 7 3.3 74LS139译码器 8 3.4 LED数码管 9 四、 硬件电路设计 10 4.1 控制、计数电路 10 4.2 外部震荡电路的设计 10 4.3 译码显示电路 11 4.4 显频和锁频电路 11 五、 软件流程设计 12 六、 调试过程论述 13 七、 结论和总结 14 设 计 体 会 15 附录一 16 附录二 17 参考文献 20 一、 需求分析 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。。2.1 方案论述 此设计方案是基于AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简易频率计。因此对信号发生器输入的频率，单片机可以用两种方法检测（ Δm ，ΔT ）要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法(M法)，脉冲周期测频法(T法)，脉冲数倍频测频法(AM法)，脉冲数分频测频法(AT法)，脉冲平均周期测频法(M/T法)，多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 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 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 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 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 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 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。2.2 功能实现具体过程 2.2.1 M法具体过程 T0定时50ms，T1对方波的计数，数值串行输出和静态显示三大部分内容，此外还要附加延时程序以使静态显示数值稳定等。具体描述如下： T0 实现定时