基于51单片机的高频频率计的设计.docx

基于51单片机的高频频率计的设计张粮雨(成都理工大学信息科学与技术学院，四川成都61009) 摘要基于s1单片机设计了一款测试范围在1 Hz } 10 MHz的频率计。系统通过峰值有效电路和有效值电路将正弦波、方波和三角波转化为直流信号送入单片机，通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值的比，实现自动检测的目的，并由显示电路显示测量结果。该系统电路简洁、软件编写简单、调试难度低。关键词高频;s1单片机;频率计中图分举号TN914. 4文献标识码A文章编号1007 -7820 (2014) 02 -082 -03High Frequency Meter Based on 51 Single}hip ZHANG Liangyu (School of Information Science and Technology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059，China)Abstract This article presents a frequency meter based on 51 single chip microcomputer with a test range be-tween 1 Hz and 10 Hz. It converts sine waves, square waves and triangular waves through the peak detection circuitand the effective value detection circuit to direct current signals and sends them into the single chip microcomputer.By writing corresponding program we can make the system calculate the radio of the effective value and peak to realizethe purpose of automatic test. Finally, it shows the measured results through the display circuit. The circuit of thissystem is concise, software writing is simple, and the debugging is easy.Keywords high frequency;51 single chip microcomputer;frequency meter目前在频率测量领域中，对于高频率信号高精度测量大都使用ARM, FPGA等高速处理器加专用计数芯片来完成。但这种方法程序编写复杂，并且其处理器外围电路复杂，这增加了其调试难度，降低了可操作性。文中设计的高频信号频率计，除数据处理和显示交由单片机负责外，测频核心电路用经检测的模拟电路完成，该高频频率计电路简洁，软件编写简单，降低了调试难度的同时增强了其操作性。1系统总体设计方案系统以STC80C51为核心，设计了一款测试范围在1 Hz一10 MHz的频率计。该系统主要设计思想是通过峰值有效电路和有效值电路将正弦波、方波、三角波转化为直流信号，送入单片机，通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值比，实现自动检测的目的，最后通过显示电路显示测量结果。系统分为:缓冲器、峰值检测电路、有效值检测电路、分频电路、模式转换、最小系统和显示电路。总体设计方案如图1所示。图1系统总体设计方案输入信号L经过缓冲器处理分为3路输出，依次作为峰值检测电路、有效值检测电路和分频器电路的输入信号。经峰值检测电路和有效值电路处理后，输出直流信号, ，经分频器分频后输出方波信号。和经过A/D模数转换后输入单片机，在单片机中进行处理比较峰值和有效值的关系从而达到自动确定信号类型的功能。经计数器输入单片机以计算出信号频率。处理完成后通过显示模块LCD1602显示出信号的频率、峰峰值及波形。1. 1系统电路1.1.1缓冲器缓冲由4个电压跟随器构成，如图2所示。电压跟随器如图3所示，它的作用是使输出电压与输入电压值相等，即电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器由运放构成。对于10 MHz及其以上频率的信号需要考虑运放压摆率对信号的影响。压摆率反映了运算放大器输出电压的转换速率，它是运算放大器在速度方面的指标。压摆率的数学定义 SR=2 x Po x f x V}k(1)式中，f为最大频率，一般认为