实验五数字频率计设计概要.doc

实验项目名称：数字频率计设计 姓名： 雷锋一号 学号： 123456789 班级： 通信121 实验时间： 星期四晚上 姓名： 雷锋二号 学号： 123456789 班级： 通信121 实验地点： 407 一、实验目的 二、实验内容 测频率范围：10Hz ~ 10K Hz。为保证测量精度分为三个频段： 10Hz ~ 100 Hz 100Hz ~ 1K Hz 1 K Hz ~ 10K Hz 当信号频率超过规定的频段上限时，设有超量程指示。三个频段之间用手动切换。 输入波形：低频函数信号发生器输出的矩形波，幅度为3V 。 测量误差：σ≤±1%。 显示和响应时间： 测量结果用三位半导体数码管显示，要求显示数码稳定清晰。三个频段的最大显示数分别为99.9 Hz，999. Hz，9.99 K Hz，为此需要控制小数点位置，并用两个发光二极管分别显示频率单位：Hz 或K Hz，详见表1。 三、实验说明通过本实验，掌握四、实验仪器和设备 PC机、Keil uVision2软件，C8051F单片机，EC3在线仿真器。 实验原理 图可知，无论被测信号的频率是多少，测量时可能产生的最大绝对误差均为±1Hz，即 f测-f真=±1Hz 所以，最大相对误差为 σmax= （f测-f真）/ f真=±1/ f真 由上式可知，在闸门信号相同时，测频法的相对误差与被测信号的频率成反比。因此测频法适合于测量频率较高的信号。 测周法 当被测信号频率较低时，为保证测量精度，常采用测周法。即先测出被测信号的周期，再换算成频率。测周法的实质是把被测信号作为闸门信号，在它的高电平的时间内，用一个标准频率的信号源作为计数器的时钟脉冲。若计数结果为N，标准信号频率为f1，则被测信号的周期为 T = T1·N 被测信号的频率为 f = 1/T1·N = f1/N 利用测周法所产生的最大绝对误差，显然也等于±1个标准信号周期。如果被测信号周期的真值为T真= T1·N，则T测= T1·（N±1） σmax= （f测-f真）/ f真= T真/T测 – 1=±1/（N±1） 由上式可知，对于一定的被测信号，标准信号的频率越高，则N的值越大，因而相对误差越小。 低频段的测量 鉴于上述困难，对于低频信号，为了达到规定的精度，要采取一些比较特殊的方法。例如，可考虑将被测信号倍频后再用测频法测量。或将闸门信号展宽。由于倍频电路比较复杂，所以一般采用后一种方法，实际上闸门信号展宽与被测信号倍频在效果上是相同的。闸门信号展宽比较容易做到，例如采用分频电路就可以实现。若闸门信号高电平时间从1秒展宽到10秒，则相对误差可以按比例下降，但响应时间也增大相同的比例。 六、程序流程图 七、实验结果与分析 利用函数信号发生器产生各种在HZ～10KHZ的方波信号，当100HZ时，响应时间为s，当HZ时，时间约s。 当在HZ～HZ时显示格式为xxx，LED灯单位是HZ； 当在00HZ～KHZ时显示格式为xxxLED灯单位是HZ； 当在KHZ～KHZ时显示格式为x.xxLED灯单位是HZ。 各频段数据见下表。频率HZ 实测频率HZ 相对误差.0 0 35 35.0 0 72 72.0 0 88 88.3 0.34% 105 105 0 365 365 0 852 852 0 1.02K 1.01K 0.98% 3.55K 3.54K 0.28% 7.18K 7.16K 0.28% 9.99K 9.97K 0.20% 10K 9.98K 0.20% 实验结论： 实验，设计了利用测频法测量频率的程序，通过实验数据可知，的范围、显示格式以及精度要求都符合实验要求。设计方法不足，频率较低时，利用测频法响应时间太长，以后的设计可以低频是测周期大小的方法会更好！ # includeZLG7289.h # includebdwtd.h # includedelay.h bit model; //定义一个测试模式标识位，0:测频，1：测周期 unsigned int ms,maichong; //定义ms为计时器计时基本单位，表示10ms //定义maichong为记录脉冲数变量 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //外部时钟，12M，需要调用delay()函数 void SYSCLK_Init(void) { OSC