频率计论文.doc

目录 1. 绪论 2 1.1 题目 2 1.2 研究目标与意义 2 1.3 相关技术的现状 3 2. 总体方案 4 2.1 技术方案比较 4 2.2 总体技术方案 4 3. 硬件系统设计 5 3.1 硬件总体原理框图 5 3.2 关键元件介绍 5 3.2.1 430单片机介绍 5 (1) 超低功耗 5 （ 5 （ 5 （ 6 3.2.2 LCD1602显示模块 6 3.3 硬件设计 9 3.3.1 显示电路设计 9 3.3.2 总体电路原理图 9 4. 软件系统设计 9 4.1 软件功能介绍 10 4.2 程序设计总体方案 10 4.2.1 总体设计思路 10 4.2.2 程序流程框图 10 4.3 程序实现 12 5. 装置样机的制作与调试 12 6. 实验测试 13 6.1 实验测试目的 13 6.2 频率测试 13 6.2.1 正弦波测试方法与步骤 13 6.2.2 方波测试方法与步骤 14 6.3 测试结果 14 7. 总结 15 致谢 15 参考文献 15 附录1 16 摘要 为精确测量信号的频率，本文设计了一种以MPS430g2553单片机为控制核心，外接LCD1602显示屏的简易频率计，可以用于测量信号的频率，该频率计利用单片机的定时器A捕捉相邻上升、下降沿，通过处理对应时刻的TAR值，计算出频率，并在LCD1602上显示。经过测试，该系统简洁方便、功能多样，频率测量误差低于0.1%，达到设计的指标，信号频率的范围为1Hz-1MHz，可用于测量小信号，能够满足实际要求，可投入实际测量使用中。 关键词：频率计、定时器A、单片机 1. 绪论 1.1 题目 《基于单片机的数字显示简易频率计设计》 1.2 研究目标与意义 频率是电子技术领域永恒的话题，电子技术领域离不开频率，一旦离开频率，电子技术的发展是不可想象的，为了得到性能更好的电子系统，科研人员在不断的研究频率，CPU就是用频率的高低来评价性能的好坏，可见，频率在电子系统中的重要性。 频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，其基本的工作原理为：当被测信号在特定的时间段T内的周期个数N时，则被测信号的频率f=N/T。电子计数器时一种基础测量仪器，到目前为止已有三十多年的发展历史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计算机的技术水平，决定电子技术器价格高低的主要依据。目前这些技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的频率扩展到微波频段。 1.3 相关技术的现状 随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于抵挡产品要求使用操作方便，量程足够宽，可靠性高，价格低。而对中高档产品，则要求有较高的分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正地实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。 由于微电子技术和计算机技术的发展，频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断增加。在测试通讯、微波器件或产品时，通常都市较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的含有未知频率分量的、频率固定的变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。为了能正确的测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。微波技术器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路，另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成技术任务的，但各自厂家都有各自的一套复杂计数器的设计、使用不同型号的技术其性能和价格会有所差别，比如说一些计数器可以测量脉冲参数，并提供类似于频率分析仪的屏幕显示，对这些功能具有不同功能不同规格的众多仪器，我们应该视测试需要正确的选择以达到最经济和最佳的应用效果。 电子计数器是其它数字化仪器的基础，在他的输入通道接入各种模-数变换器，再利用相应的换能器便制成各种数字化仪器。电子计数器的优点是测量精度高，量程宽、功能多、操作简单、测量速度快，直接显示数字，而且易于实现测量过程自动化，在工业生产和科学实验中得到广泛的应用。 频率计的主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快、相位噪声低但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。锁相式和直接数字式都同时具有容易实现产品系列化、小型化、模块化和工程化的特点，其中所相式更是以其容易实现相位同步的自动控制且低功耗的特点成为各种众多业内人士的首选，应用最为广泛。 总体方案 2.1 技术方案比较 方案一： 以单片机AT89C51单片机为核心，设计一种数字频率计，它由放大整形电路、分频电路、多路