基于单片机的数字频率计的设计毕业设计开题报告浅析.doc

湖南人文科技学院 本科生毕业设计档案材料 题目（中文）： 基于单片机的数字频率计设计 学生姓名： 周力 学号系 部： 信息科学与工程系 专业年级： 电子信息科学与技术2011级 指导教师： 胡文明 湖南人文科技学院教务处制 一、毕业设计开题报告书 （一）选题的根据： 1）本选题的理论、实际意义： 本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时，都趋向于用竟可能少的硬件来实现，并且尽力把以前由硬件实现的功能部分，通过软件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的特点，如简单的修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易的多，故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。 因为数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域必不可少的测量仪器，所以频率的测量就显得更为重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。本课题采用的是直接测频式的频率计，设计原理简单、电路稳定、测量精度高，大大的缩短了生产周期。 2）国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 由于当今社会的需要，对信息传输和处理的要求不断提高，对频率的测量的精度也需要更高更准确的时频基准和更精密的测量技术。而频率测量所能达到的精度，主要取决于作为标准频率源的精度以及所使用的测量设备和测量方法。目前，测量频频的方法有直接测频法、内插法、游标法、频差倍增法等等。直接测频的方法较简单，但精度不高。频差倍增多法和周期法是一种频差倍增法和差拍法相结合的测量方法，这种方法是将被测信号和参考信号经频差倍增使被测信号 的相位起伏扩大，再通过混频器获得差拍信号，用电子计数器在低频下进行多周期测量，能在较少的倍增次数和同样的取样时间情况下，得到比测频法更高的系统分辨率和测量精度，但是仍然存在着时标不稳而引入的误差和一定的触发误差。 在电子系统广泛的应用领域中，到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰箱和电视、航空通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中都用到数字技术。 数字频率计是现代通信测量设备系统中必不可少的测量仪器，不但要求电路产生频率的准确度和稳定度都高的信号，也要能方便的改变频率。 数字频率计的实现方法主要有：直接式、锁相式、直接数字式和混合式 （1）直接式 优点：速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。 （2）锁相式 优点：相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模 块化和工程化。 （3）直接数字式 优点：电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。（二）研究内容及实验方案 研究内容：本设计主要是研究基于单片机的数字频率计的设计，能够测量频率范围为100HZ~1MHZ周期性的正弦信号、三角波信号、方波信号的频率。 实验方案：本方案以单片机为控制电路，主要分为信号放大电路、信号整形电路、复位电路、晶振电路、显示电路五大部分。被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到信号整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波信号整形为方波信号。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。 （三）研究方法 明确设计所要实现的功能将决定设计的成果，因此必须先确定自己想要实现的功能，采用模块化设计方案，根据各个功能对硬件及软件的要求分别进行研究与突破。 根据要实现的预期功能确定硬件系统的总体构成。设计出系统的总体结构框图。 综合考虑其功能要求、性能指标，即可靠性、抗干扰性等个方面因素，确定系统核心单片机，建立开发平台。 明确各部分模块的功能，确定外围模块芯片，绘制每个部分的原理图。 综合各部分模块，最后绘制整个系统电路原理图。 程序的设计 硬件的安装与整合 调试 成形 （四）技术路线： 本设计的系统框图： （五）可行性分析： 本方案以单片机为核心，单片机功能强大，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，从而测出信号的频率，并把测出的数据送到显示电路显示。本设计的晶振电路采用的是12MHZ的晶体，计数速率为1MHZ，输入