简易数字频率计.doc

题号： D 武汉理工大学第四届电工电子 创新设计大赛设计报告 题目：简易数字频率计 参赛者：肖伟翔 学院班级：电信1002班 联系方式评分标准： 项目 满分 得分 基本要求 总分 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 设计要求 ……………………………………………………4 方案选择 ……………………………………………………5 三．方案设计 ……………………………………………………5 前置放大整形电路……………………………………………5 分频电路……………………………………………………6 整体电路……………………………………………………6 四．仿真结果及分析………………………………………………7 附录 设计要求 1．基本要求频率测量　　a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.V～V；频率：1Hz～MHz　　b．测量误差≤0.1%　　（2）周期测量　　a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.V～V；频率：1Hz～MHz　　b．测量误差≤0.1%　　（3）脉冲宽度测量 　　a．测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.V～V；脉冲宽度≥100μs　　b．测量误差≤1%　　（4）显示器 　　十进制数字显示，显示刷新时间1～秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。　　（5）具有自校功能，时标信号频率为1MHz。　　（6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。 2．发挥部分　　（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～0MHz（信号幅度0.V～V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。　　（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V～5V、频率1Hz～1kHz）的占空比，占空比变化范围为%～9%，测量误差≤1% 。　　（3）在1Hz～MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。 图1.1 前置放大整形电路 第一级的放大倍数=100K+1K/1K=101倍 第二级的放大倍数=100K+10K/10K=11倍 2.分频电路 分频电路由两片74LS393构成256分频，分频电路的输入通过一个与门74LS08控制。 图1.2 256分频电路 3.整体电路 单片机采用AT89C52，显示部分采用LCD1602，通过按键切换功能，S0为待机状态。S1测量频率，S2测量周期，S3测量占空比，LED用于显示处于哪种功能。 整体电路 四．仿真结果及分析 图1.4 待机界面 图1.5 频率测量 图1.6 周期测量 分析：仿真中，由于仿真软件的缺点，频率达到1M以上时，显示不出结果，因此我用实物构造了该模块，通过测试，该模块最大频率可达到10M，误差小于百分之一。最大频率主要受限于使用的数字器件，如果使用74F系列超高速数字器件，频率的上限会有所提高。 图 1.7 占空比测量 分析：由于仿真中不能调节方波的脉宽，因此我用实物对该模块进行了测试，其功能完全能达到要求，频率达到10K以上，误差不大于百分之一。 附录 程序代码： #include reg52.h # define uchar unsigned char # define uint unsigned int # define ulong unsigned long sbit Q0=P2^0; //计数器0位 sbit Q1=P2^1; //计数器1位 sbit Q2=P2^2; //计数器2位 sbit Q3=P2^3; //计数器3位 sbit Q4=P2^4; //计数器4位 sbit Q5=P2^5; //计数器5位 sbit Q